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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A;VjMfoB  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]4f;%pE  
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, 8;2UP`8s?  
j. UQLi&`  
NMq#D$T  
<%WN<T{q|  
  class filler Z@ AHe`A  
  { I`Goc!5t  
public : ^3B)i=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &<8Q/m]5  
} ; H{Tt>k  
|Y#KMi ~  
{.c(Sw}Eo  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: *h6Lh]7  
QH%Zbt2qS  
F&?55@b  
:.5l9Ci4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >'IFr9&3  
bH+x `]{A  
+76{S_CZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 34S|[PX d  
7-a[W   
Ckd=tvL  
x;A"S  
二. 战前分析 # D8Z~U,-  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 E#3KWp#M  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]iu}5]?)  
l !VPk"s  
g%()8QxE1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v^;-w~?3  
  /* --------------------------------------------- */ a#H2H`%  
vector < int *> vp( 10 ); -<rQOPH%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Nu !(7  
/* --------------------------------------------- */ !9GJ9ZEXM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Da_8Q(XFe  
/* --------------------------------------------- */ 2uonT,W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %jaB>4.A:  
  /* --------------------------------------------- */ o+(>/Ou  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~x<nz/^  
/* --------------------------------------------- */ s|iph~W!L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); C9l5zb~D  
jwsl"zL  
HU[a b  
0Y rdu,c  
看了之后,我们可以思考一些问题: RiHOX&-7  
1._1, _2是什么? Wn;B~  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 a^yBtb~,P  
2._1 = 1是在做什么? lZT9 SDtS  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 h{zE;!+)D  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 @\-i3EhR  
J6x#c`Y  
yn&AMq ]o  
三. 动工 Z4YQ5O5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]3.Un,F  
Cj~45)r  
v(ABZNIn  
Q `$Q(/  
template < typename T >  LW?Zd=  
class assignment LxqK@Q<B  
  { ,(aOTFQS  
T value; DG_tmDT4  
public : ~ou1{NS  
assignment( const T & v) : value(v) {} kOfq6[JC  
template < typename T2 > w k1O*_76  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !eb} jL  
} ; P'o:Vhm_H  
C;m7 ~R  
mKWfRx*UdG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U?/UW;k[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +rEqE/QF  
D&1*,`  
|Ad1/>8i  
piIr .]  
  class holder c&zZsJ"~  
  { !]bXHT&!R  
public : `c 3IS5  
template < typename T > 8o' a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const KP)BD;  
  { iUuG}rqj  
  return assignment < T > (t); -$pS {q;  
} k~|nU  
} ; JQVu&S  
^B9rt\,q  
{0(:7IY,  
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: -9BKa~ DVQ  
xw60l&s.\L  
  static holder _1; \EH:FM}l,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 u3{gX{so  
H^jFvAI,8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (s?`*i:2  
而不用手动写一个函数对象。 EZvB#cuL-  
?3 :OPP`s  
_=0;5OrK1X  
!\{&^,y  
四. 问题分析 4Q0@\dR9  
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。 X|.M9zIx  
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。 X1*6qd+E  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 by*>w/@9)k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 JyPsRpi\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2N]u!S;d  
%qA +z Pf  
五. 问题1:一致性 c"ukV_6~J  
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?| 75Xi%mlE7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XQEGMaZ  
|xI\)V E^  
struct holder OCy\aCp  
  { dZ!Wj7K)  
  // T-7'#uB.m  
  template < typename T > 3Rid 1;L0U  
T &   operator ()( const T & r) const OHnHSb'?\  
  { $cO"1mu  
  return (T & )r; aubmA0 w  
} <}pwFl8C)  
} ; % '>S9Ja3  
!O$*/7  
这样的话assignment也必须相应改动: a!"81*&4#  
)c@I|L  
template < typename Left, typename Right > $[VeZ-  
class assignment DM6oMT  
  { o/I<)sa  
Left l; fShf4G_w\  
Right r; ')#E,Y%Hq  
public : OwIW;8Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I`h9P2~  
template < typename T2 > LV:oNK(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } IY|;}mIF  
} ; W5-p0,?[6  
Kq/W-VyGh  
同时,holder的operator=也需要改动: ]UnZc  
Xu#\CYk  
template < typename T > S~vbISl  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qE6:`f  
  { ie$QKoE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :W5*fE(i  
} kr7f<;rmJ  
= PldXw0  
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。 AqVTHyCu  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ogv86d  
J'.:l}g!1  
return l(rhs) = r; *IzcW6 [9  
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。 ErF;5ec  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `>RJ*_aKEI  
<\x/Y$jm0n  
template < typename Tp > cHK)e2 r  
class constant_t U{D ?1tF  
  { F#_7mC   
  const Tp t; JJ56d)37.  
public : 3+m#v8h1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q`09   
template < typename T > )8oI  s  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ".| 9h  
  { _1*EMq6  
  return t; @Z!leyam  
} [(tgoh/  
} ; tklU zv  
IoNZ'g?d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 T3['6%  
下面就可以修改holder的operator=了 3y>.1  
u*[,W-R&  
template < typename T > KtHh--j`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }M f}gCEW  
  { I"3Qdi  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H;,cUb  
} 5(>m=ef"  
lfu1PCe5  
同时也要修改assignment的operator() xk86?2b{)  
mKZ?H$E%%  
template < typename T2 > O7j$bxk/^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J{$C}8V  
现在代码看起来就很一致了。 BW:&AP@B  
5L|yF"TI#  
六. 问题2:链式操作 qB@]$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H's67E/>*  
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。 -]5dD VSO  
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。 8x'rNb  
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。 df#DKV:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =(*Eh=Pw  
MLmc]nL=  
template < typename T > E?z 3&C  
struct result_1 e`R*6^e  
  { i>T{s-3v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +n9&q#ah  
} ; ^/R@bp#<  
-'{ioHt&X/  
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: \WouTn  
KK]AX;  
template < typename T > 7* ^\mycv  
struct   ref 8nES=<rz  
  { n_v c}ame  
typedef T & reference; '. atbl  
} ; m*P~X*St  
template < typename T > 9R>A,x(  
struct   ref < T &> /j -LW1:N  
  { i1vBg}WHN  
typedef T & reference; o&*1Mx<+  
} ; N&S :=x:$S  
3w {4G<I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3-32q)8  
&4"(bZ:LO  
template < typename T > Q( AOKp,F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nP'ab_>b  
  { ;#/b=j\pi  
  return l(t) = r(t); O:r<es1  
} 'n4zFj+S  
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。 DXKk1u?Tq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3`#sXt9C  
nUmA  
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 #zrD i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @[zPN[z .  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /RmLV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,Q(n(m'  
最后的布局是: }K"=sE  
                Add A &w)@DOe  
              /   \ E3,Z(dpX!  
            Divide   5 w \0=L=J  
            /   \ (U!WD`Ym  
          _1     3 E_WiQ?p   
似乎一切都解决了?不。 0plRsZ}  
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。 I" sKlMD  
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。 l:Ci'=  
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: TKoO\\  
}M'\s  
template < typename Right > 9jaYmY]~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3dadeu^{A  
Right & rt) const E'[pNU*"x-  
  { 28X)s!W'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f`WmRx]K  
} ^ 9;s nr  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "793R^Tz  
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。 &xH>U*c  
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。 f=~@e#U  
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。 i-sE\m  
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。 xZ`t~4qR  
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? ]}>GUXe)^  
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: <%pi*:E|  
jE2ziK  
template < class Action > 8Mws?]\/q  
class picker : public Action _z,/!>J  
  { * I'O_D  
public : .vQ2w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Yz-b~D/=}  
  // all the operator overloaded e"^1- U\  
} ; MB^ b)\X  
e yTYg  
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。 Gjy'30IF  
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: Duptles  
'O\K Wj{  
template < typename Right > Dvd.Q/f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^Po\:x%o  
  { (nBJ,v)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IeN!nK-  
} ( Y/ DMQ  
:Oq!.uO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B TcxBh  
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。 WHE*NWz>q  
zKfb  
template < typename T >   struct picker_maker rQisk8 %  
  { *#UDMoz<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0C3Yina9 *  
} ; kf"cd 1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Vx* =  
  {  r) X?H  
typedef picker < T > result; %5F=!( w  
} ; *WX6C("M  
oVC~RKA*  
下面总的结构就有了: b;soMilz  
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。 ctt5t  
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。 I &{dan2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 OY"{XnPZ  
至此链式操作完美实现。 )%,bog(x  
x( mY$l,il  
krz@1[w-j  
七. 问题3 [FyE{NfiJ%  
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。 w`#lLl B  
xO?~@5  
template < typename T1, typename T2 > ;Kkn7&'F  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;2dhue  
  { {Qw,L;R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); IUu[`\b=  
} w:N\]=Vh  
$)7-wCl</  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: p(0!TCBs  
(''`Ce  
template < typename T1, typename T2 > yRieGf1'SD  
struct result_2 B*D`KA  
  { >DbG$V<v'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;Rwr5  
} ; Z71"d"  
yRvq3>mU  
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? OSkZW  
这个差事就留给了holder自己。 (#Y2H  
    ,HMB`vF  
4qyL' \d[  
template < int Order > 8swj'SjX  
class holder; 2^ UFP+Yw  
template <> ]^Q`CiKd  
class holder < 1 > ^8V]g1]fiG  
  { _|6{(  
public : JN3Oe5yB2@  
template < typename T > j/^0q90QO  
  struct result_1 p( Qm\g<  
  { S4?ss I  
  typedef T & result; ND21;  
} ; w #1l)+  
template < typename T1, typename T2 > 25YJH1x  
  struct result_2 FirmzB Il5  
  { AE7>jkHB  
  typedef T1 & result; 2!" N9Adt  
} ; >mt<`s  
template < typename T > eU{=x$o6S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KtV_DjH:  
  { 3s>& h-E  
  return (T & )r; r."Dc  
} F*I{?NRN1  
template < typename T1, typename T2 > xQJdt $]U@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %?RX}37K  
  { Q*KEODR8\  
  return (T1 & )r1; VK ?,8Y  
} Uyi_B.:`  
} ; C=hE@  
M:C*?;K:  
template <> KZDB\T  
class holder < 2 > TR: D  
  {  "&C'K  
public : 4H1s"mP<  
template < typename T > b(~NqV!i  
  struct result_1 DUW;G9LP$-  
  { u4.-AY {  
  typedef T & result; %C)U F  
} ; bLNQ%=FjO  
template < typename T1, typename T2 > < ^J!*>  
  struct result_2 q)!{oi{x(  
  { TH6g:YP`7  
  typedef T2 & result; KUuwScb\  
} ; k87B+0QEL  
template < typename T > a(BC(^1!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S)Ld^0w  
  { \h #vL  
  return (T & )r; KWN&nP +  
} (6JD<pBm  
template < typename T1, typename T2 > (dO4ww@O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ye1P5+W(  
  { L {5zA5#m  
  return (T2 & )r2; M(/%w"R  
} B>~E6j7[Mp  
} ; bJ/~UEZw  
<y`yKXzBUV  
T8qG9)~3  
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#Q6-Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Vr5a:u'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Lw!@[;2  
1>|p1YZ"  
return l(i, j) = r(i, j); ,P9B8oIq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !})+WSs'"s  
\ &_ -  
  return ( int & )i; ]`UJwq  
  return ( int & )j; :l*wf/&z  
最后执行i = j; J.O;c5wL  
可见,参数被正确的选择了。 5Z;Py"%  
R$w=+%F  
y)(@  
I s88+,O  
t$UFR7XE  
八. 中期总结 QR^pu.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: JDMaLo  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 St&XG>nWS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ][0HJG{{g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [!aHP ?-  
)ns;S  
o.j;dsZ  
(S(=WG  
8I~H1  
R?]>8o,  
九. 简化 *W i(%  
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。 eL-92]]e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W6jB!W  
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: !0zM@p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0jg-]  
  +-*/&|^等 A)VOv`U@2  
2. 返回引用。 oM< &4F  
  =,各种复合赋值等 x&8?/BR  
3. 返回固定类型。 ~%sDQt\S  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) OGae]O<  
4. 原样返回。 -8TJ~t%w4  
  operator,  T>LtN  
5. 返回解引用的类型。 Q0M8 }  
  operator*(单目) -|ee=BV  
6. 返回地址。 `d8$OC  
  operator&(单目) tU?lfU[7  
7. 下表访问返回类型。 %Cm4a49FNi  
  operator[] G%4vZPA  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 VoP(!.Ua>7  
  operator<<和operator>> _s=[z$EN&  
iF`E> %#  
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。 'RG`DzuF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3 #jPQ[+  
>0~y "~M  
template < typename Left > tb_}w@:kU  
struct value_return 6%:'2;xM  
  { Ou,B3kuQ+  
template < typename T > &Cdd  
  struct result_1 67f#Z&r2k  
  { Ho\z ^w+T`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O0~[]3Y[=  
} ; =I*"vwc?  
_<5> E  
template < typename T1, typename T2 >  ^mG-O  
  struct result_2 2#|Q =rWB  
  { LR`/pet  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; aP4r6lLv+  
} ; N(F9vZOs  
} ; WxIP~  
!q$IB?8   
~Ilgc CF  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;i,yT ?so  
WI~';dK2]  
下面我们来剥离functor中的operator() w`i3B@w  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |E!xt6B  
a:@Eg;aN*O  
return l(t) op r(t) a*vi&$@`Z1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^8We}bs-c  
return op l(t) Z;Tjjws  
return op l(t1, t2) 4J_18.JHP  
return l(t) op h`jtmhoz  
return l(t1, t2) op m#8mU,7  
return l(t)[r(t)] Ak|j J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3B;B#0g50  
gKBcD\F  
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: Dwwh;B  
单目: return f(l(t), r(t)); ;i Ud3 '*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~9x$tb x-  
双目: return f(l(t)); 6h;$^3x$  
return f(l(t1, t2)); UG1^G07s  
下面就是f的实现,以operator/为例 = "Dmfy7  
n {^D_S  
struct meta_divide ;2& (]1X  
  { $'kIo*cZ  
template < typename T1, typename T2 > i) :Q{[D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m-ZVlj  
  { fq\E$'o$  
  return t1 / t2; $g#%  
} Soq 'B?>  
} ; oSTGs@EK  
5qUyOkI  
这个工作可以让宏来做: c 8E&  
Vx?a&{3]-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .!=2#<  
template < typename T1, typename T2 > \ v')T^b F@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~ dmyS?Or  
以后可以直接用 |?{Zx&yUw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @u$4{sjgf\  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /|hKZTZJdN  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) _H@S(!  
uvZ|6cM  
"EhA _ =i  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `"/@LUso  
6Pd;I,k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Pm V:J9  
class unary_op : public Rettype {6v+ Dz>  
  { !a4pKN`qLY  
    Left l; d94Lc-kq^  
public : 3X%>xUI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >5)$Qtz#  
aq[kKS`  
template < typename T > |<9 R%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F8/4PB8-  
      { Q>= :$I  
      return FuncType::execute(l(t)); 8"RX~Igf  
    } 265df Y9Pu  
(w)Qt/P^4  
    template < typename T1, typename T2 > L?<V KT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E}4R[6YD  
      { E+F!u5u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); * UBU?  
    } 6|["!AUI  
} ; Z*x Q"+\  
i>>_S&!9p  
A"i40 @+  
同样还可以申明一个binary_op XeJx/'9o{  
#L[Atx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g$ 9Yfu  
class binary_op : public Rettype |a/"7B|?\  
  { oM Q+=  
    Left l; *|ubH?71%Y  
Right r; I}$Y[Jve  
public : n$B=Vt,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RE7 I"  
<.+hV4,3  
template < typename T > lc#su$xR>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pz#oRuujY  
      { CGny#Vh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'I\bz;VT  
    } c9r, <TR9  
3Sf <oYF  
    template < typename T1, typename T2 > )>C,y`,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kcl>uAgU  
      { NKh"x&R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E<D45C{DP  
    } 3|l+&LF!IC  
} ; T" XZ[q  
-7$7TD`'7  
DMsxHAE1  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 QUwSnotgU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sHmzwvpLA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) iO>2#p8$NR  
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。 @=isN'>]O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |^8l8u  
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。。。 #4DEb<D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }e&   
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) d 0$)Y|d>  
下面是修改过的unary_op GUJx?V/[  
[N'YFb3"O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M')f,5i&$  
class unary_op rp{q.fy'U  
  { K!0vvP2H  
Left l; DO8@/W( `  
  QI.{M$,m~  
public : OpW4@le_r  
9)];l?l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +MvcW.W~  
Qis[j-?:  
template < typename T > u @?n3l  
  struct result_1 oZQ% P  
  { LlrUJ-uC7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2dFC{US'  
} ; 48Vmz  
Q+ $+{g-8  
template < typename T1, typename T2 > +pkX$yz  
  struct result_2 B_aLqB]U  
  { dpxP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !Z 3iu  
} ; ~C\R!DN,  
,Hlbl}.ls  
template < typename T1, typename T2 > iqRk\yq<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h2QoBGL5  
  { @6~r7/WD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +Vl\lL -  
} :&S6AP  
Cd?a C  
template < typename T >  <]2X~+v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 96fbMP+7R  
  { 6F(;=iY8  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?suxoP%  
} /5b,&  
:* 4b,P  
} ; om@GH0o+  
vR[XbsNM  
'avzESe~'  
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 [AstD9  
好啦,现在才真正完美了。 =aX;-  
现在在picker里面就可以这么添加了: z/dpnGX  
(P%{Tab  
template < typename Right > 7k.=_Tl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @eU;oRVc{  
  { p6VS<L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Zi<Y?Vm/,O  
} e* {'A  
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。 "j#;MOK  
j *B,b4  
gY9HEfB  
&FHzd/  
8b\XC%k  
十. bind dT?/9JIv  
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。 Lq : !?)I  
先来分析一下一段例子 $Y& 8@/L  
>NwS0j$j@  
uQk}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1U[Q)(P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {]-AuC2E/0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ' 5`w5swbc  
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。 Ac{"$P`  
我们来写个简单的。 jrJ!A(<)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u*u3<YQ  
对于函数对象类的版本: 6AD#x7drj  
`=TV4h4  
template < typename Func > P_6JweN  
struct functor_trait fhp\of/@ R  
  { 1- Jd Qs6  
typedef typename Func::result_type result_type; ^Y[.-MJt+  
} ; hA 1_zKZ  
对于无参数函数的版本: !6.}{6b  
}rK9M$2]u  
template < typename Ret > U?]}K S;6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _-mSK/Z  
  { <~s{&cL!%#  
typedef Ret result_type; *f<+yF{=A  
} ; .S4c<pMap  
对于单参数函数的版本: r I)Y W0  
b`: n i   
template < typename Ret, typename V1 > Fq>tl 64A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lqdil l\  
  { gkkT<hEV=  
typedef Ret result_type; -|_#6-9  
} ; "]H_;:{f  
对于双参数函数的版本: QAN :  
V&e 9?5@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &}}UdJ`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fib#)KE  
  { d!>.$|b  
typedef Ret result_type; vNo(`~]c  
} ; T'C^,,if  
等等。。。 'Z ;8-1M?O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :]]#X ~J  
X 0\O3l* j  
template < typename Func > LKC^Y) 6o  
struct func_return $?`-} wY  
  { }K F f  
template < typename T > Hst]}g' .  
  struct result_1 Kd,8PV*_  
  { K9 G1>*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZH<: g6  
} ; oyfY>^bs  
9Kl:3C  
template < typename T1, typename T2 > 9$<1<  
  struct result_2 {"e)Jj_=  
  { V7~tIhuJH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =o_Ua^mr  
} ; ;YGCsLT<xt  
} ; ^\"@r%|  
L[s7q0 F`l  
z:gp\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "2m (*+  
OS - Xh-:z  
template < typename Func, typename aPicker > zv.R~lMtY  
class binder_1 E!Ljq3iT`  
  { Q3h_4{w  
Func fn; .R";2f3  
aPicker pk; ~9ZW~z'  
public : "/ 9EUbca  
&d,!^9  
template < typename T > h;C/} s  
  struct result_1 Z.QgL=  
  { r3;@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; oeKVcVP|'&  
} ; v~.nP} E^  
?Sj >b   
template < typename T1, typename T2 > 8GN_ 3pT  
  struct result_2 m.6O%jD  
  { Q%T[&A}3B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #OMFv.  
} ; F9}jiCom  
I,8f{T!O@"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} v w  
%noByq,?  
template < typename T > 3u,CI!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *r90IS}A$2  
  { -ZVCb@%  
  return fn(pk(t));  B=d :r  
} nhdOo   
template < typename T1, typename T2 > >))f;$D=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /XVjcD66c  
  { R` HC EX)  
  return fn(pk(t1, t2)); ;n\$'"K&;  
} ;07>ZH%  
} ; cfZ$V^xM  
{VmJVO]S  
DWwPid} "  
一目了然不是么? 'W_u1l/  
最后实现bind fHV%.25  
nDU=B.?E{O  
p[^a4E_v  
template < typename Func, typename aPicker > Ip_deP@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Kg;u.4.-M  
  { I%<LLkQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l^k/Y ]  
} iwVsq_[]L  
FL|\D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 MW|*Z{6*  
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。 $p;<1+!  
:3N&&]  
十一. phoenix p!Xn iY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: QWQJSz5  
umo<9Y  
for_each(v.begin(), v.end(), (~IoRhp^  
( 7cQFH@SC  
do_ [C^&iLX/F*  
[ % |^V)  
  cout << _1 <<   " , " pf8M0,AY  
] (ebC80M  
.while_( -- _1), `EdZ  
cout << var( " \n " ) eHl)/='  
) U_KCN09  
); p}e1!q;N  
J`[v u4  
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: X/BcS[a  
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 wrhGZ=k{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^B?brH}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n@te.,?A"  
mMOjV_  
 DJJd_  
template < typename Cond, typename Actor > MXa(Oi2Gg  
class do_while j;yKL-ycB  
  { p>=i'~lQ6  
Cond cd; V'^E'[Dd{  
Actor act; /UG]hJ-wn  
public : vrq5 +K&||  
template < typename T > uc>]-4  
  struct result_1 w!|jL $5L  
  { /g)(  
  typedef int result_type; +R2+?v6  
} ; <N(r -  
>[0t@Tu,D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {oftZ Xwf  
}h+{>{2j  
template < typename T > K0fuN)C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const snicVzvA  
  { 1smKU9B2)  
  do BVzMgn;  
    { <~teD[1k"  
  act(t); _Kwp8_kTr  
  } 5ktFL<^5T  
  while (cd(t)); hX)PdRk#  
  return   0 ; 6PyW(i(bs  
} `lcQ Yd<,4  
} ; ,(3oAj\  
2DNB?,uP,'  
gp<XTLJ@>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). p#0L@!,  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ('z:XW96  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 cd._q2  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 D k<NlH zp  
下面就是产生这个functor的类: c5(4rT{(m  
 rrP_7D  
]4onY >  
template < typename Actor > v\2- %  
class do_while_actor u?rs6A[h#  
  { pEp$J;   
Actor act; 0.kC|  
public : ^AF~k#R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G{74o8  
. e_VPKF|  
template < typename Cond > s4`,Z*H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @]YEOk-  
} ; kB9@ &t +  
?mHu eX  
7g>|e  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h?Lp9VF  
最后,是那个do_ L/?jtF:o  
xzXNcQ  
zJ30ZY:  
class do_while_invoker 4MrUo9L$s  
  { 8?N![D\@  
public : QlMv_|`9  
template < typename Actor > K=1prv2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s`en8%  
  { i ?%_P u  
  return do_while_actor < Actor > (act); watTV\b  
} Vg~10Q  
} do_; FQ>y2n=<d  
9]vy#a#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^'p!#\T;H  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zF@[S  
最后来说说怎么处理break和continue y!c<P,Lt3f  
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。 ws<p BC,m  
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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