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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~Gmt,l! b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~GX ]K H  
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, ) 9 2(C  
4H,c;g=!  
p`A2^FS)  
P (7Q8i'  
  class filler VpY D/Oj4;  
  { r5UV BV8T  
public : (0#$%US\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !~%DR~^`  
} ; 4Eu'_>"a  
z8'zH>  
q78OP}  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: o+x! (  
ggrYf*  
_eq$C=3Ta  
#BcUE?K*N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C P&u  
lEwQj[ k  
`:~Wu/Ogr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GRYw_}Aa  
w{dRf!b69  
M&hNkJK*G  
4v _Hh<%  
二. 战前分析 ,aUbB8  
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。 0fBwy/:  
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 SPdEO3  
hp/pm6  
pO7OP"q1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z}0xK6  
  /* --------------------------------------------- */ gsEcvkj*  
vector < int *> vp( 10 ); LFxk.-{=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \+sa[jK  
/* --------------------------------------------- */ ;A@DE@^5w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); F.aG7  
/* --------------------------------------------- */ N0^SWA|S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bri8o"  
  /* --------------------------------------------- */ +aEm]=3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $ -<(geI  
/* --------------------------------------------- */ ^yc8is'`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )4qspy3  
0\Jeyb2dl  
"|dhmV[;  
?)(/SZC0  
看了之后,我们可以思考一些问题: Or?c21un  
1._1, _2是什么? )V>OND  
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。 |hi,]D^Kc  
2._1 = 1是在做什么? Kf[.@_TD<1  
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。 G8__6v~  
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。 T-ST M"~%  
DMsqTB`  
!e<2o2~.  
三. 动工 z8"1*V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ReM]I<WuY  
?t6wozib2  
{*hvzS{1d  
e~(e&4pb  
template < typename T > A'~mJO/   
class assignment [o(!/38"@=  
  { 4XVwi<)  
T value; 9#hp]0S6  
public : |y0k}ed  
assignment( const T & v) : value(v) {} tw<Oy^ i  
template < typename T2 > fUY05OMZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /%,aX [  
} ; s:xJ }Ll  
6S n&; ap  
Z:AB (c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 f'5 6IT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nt()UC`5  
W<#!He  
<XDnAv0t  
:NWIUN  
  class holder gfIS  
  { Z&iW1  
public : YuVlD/  
template < typename T > ;8&/JSN M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wzxV)1jT  
  { #W8?E_iu  
  return assignment < T > (t); `@1e{ ?$  
} LprGsqr:  
} ; zY*~2|q,s  
$,/E"G`  
N3\RXXY  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: '-N 5F  
H?Sv6W.~  
  static holder _1; <>f;g "qS  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O:rf DO  
{j`8XWLZZN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L;M@]  
而不用手动写一个函数对象。 2!W[ff@~7  
:tnW ivrwR  
k\SqDmv  
UNiK6h_%  
四. 问题分析 S!$S'{f<  
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。 y5aPs z  
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。 pT~3< ,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H}G 9gi  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :8/ 6dx@Y(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rX5"p!z  
F|m &n&  
五. 问题1:一致性 YCb|eS^u  
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?| z(%tu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #7'k'(  
~&ns?z>x  
struct holder /E\04Bs  
  { (*6 .-Xn  
  // a]5y CBm  
  template < typename T > rf]z5;  
T &   operator ()( const T & r) const SYsO>`/ )  
  { WH39=)D%u  
  return (T & )r; LdOme [C1  
} *! :j$n;  
} ; gSwHPm%zn  
8:S+*J[gSn  
这样的话assignment也必须相应改动: .nVY" C&  
c*zeO@AAn  
template < typename Left, typename Right > 4t%Lo2v!X%  
class assignment K2n#;fY %  
  { DQ/rx`BG  
Left l; u$5.GmKm  
Right r; 9__Q-J  
public : p8-$MF]] 6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K$}K2w  
template < typename T2 > $?z} yx$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <=6F=u3PtU  
} ; 1oiSmW\  
"m6G;cv  
同时,holder的operator=也需要改动: mDv<d=p!  
@f|~$$k=  
template < typename T > L ..  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~J~R.r/  
  { ?F$#t6Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T@P~A)>yo  
} )OFN0'  
#tsP  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Dmy=_j?ej  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :~W(#T,$E  
keD?#yY  
return l(rhs) = r; ju;OQC~[L]  
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。 II _CT=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XA>uCJf  
rB]2qk`/'  
template < typename Tp > ~rjK*_3/  
class constant_t f9Xa}*  
  { baTd;`Pn  
  const Tp t; lg )xQV  
public : WEG!;XZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  %rlqq*  
template < typename T > SQU@JKi; g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ARnq~E@1  
  { ^jS1g*nrN  
  return t; t(PA+~sIp  
} rc>}3?o  
} ; Tyaqa0  
reYIF*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hMS:t(N{  
下面就可以修改holder的operator=了 <liprUFsn  
FxK!h.C.  
template < typename T > 'ta&qp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bW/T}FN D  
  { 7 u Q +]d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Syl9j]  
} |=VWE>g  
Df2$2VU  
同时也要修改assignment的operator() m*)jnd XY  
JS\]|~Gd  
template < typename T2 > ,+OVRc  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wKfq'W{  
现在代码看起来就很一致了。 xqlnHf<G  
&Y9%Y/Y  
六. 问题2:链式操作 9)=bBQyr:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O#J7GbrHO  
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。 %$)Sz[=  
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。 KkzG#'I1  
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。 zZ51jA9x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct qJl DQc-  
J%q)6&  
template < typename T > "9Q_lVI|Q  
struct result_1 0%HAa|L,,  
  { KC9VQeSc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Wq1OYZ,  
} ; YaQ5Z-c  
d0%Wz5Np  
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: m@D :t 5  
IvQuxs&a  
template < typename T > qyy .&+  
struct   ref {A ,w%  
  { &F[N$6:v  
typedef T & reference; N(J#<;!yb  
} ; '?NMQ  
template < typename T > >XuPg(Ow  
struct   ref < T &> }9z$72;Qdq  
  { u9c^YCBM  
typedef T & reference; Q=[ IO,f  
} ; HKOSS-`5  
AhjCRYk+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: g.8^ )u  
 =mcQe^M  
template < typename T > *YQXxIIq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y37qjV  
  { mdmJne.  
  return l(t) = r(t); vs$. i  
} pxyFM@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。 }LEasj  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Lew 2Z  
"_BWUY  
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 , :KJ({wM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s6;ZaU  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r@'~cF]m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0f3>s>`M  
最后的布局是: q/@r#  
                Add H#nJWe_9A  
              /   \ &!'R'{/?X  
            Divide   5 y6G6wk;  
            /   \ jzi^ OI7  
          _1     3 Yyw3+3  
似乎一切都解决了?不。 j#p3<V S4  
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。 23bTCp.d  
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。 A~0yMww:$  
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: k"/}9[6:U5  
x @9rc,by  
template < typename Right > Lke!VS!P&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2*n~r  
Right & rt) const Z%I 'sWOd  
  { pOl6x iMx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7o*~zDh@fH  
} /6 x[C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 A&-2f]L tl  
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。 ,^v_gc  
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。 =XSupM[T  
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。 -B7X;{  
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。 #&K}w 0}k  
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? &t6SI'  
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: (CYQ>)a  
E( *CEW.V*  
template < class Action > v806f8  
class picker : public Action \vL{f;2J  
  { mv/ Nz?  
public : rC/z8m3z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} AuBBSk8($  
  // all the operator overloaded 00Ye ]j_  
} ; 9r8bSV3`  
=C)2DWJ1  
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。 e>uq/|.!  
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: Wh%@  
ojIGfQV  
template < typename Right > "%rU1/@#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J~ z00p`E  
  { ~qA\u5sB9@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o6 :]Hvqjr  
} ~ sWXd~\  
zrC1/%T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Je K0><  
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。 S\k(0Sv9D  
fLkC|  
template < typename T >   struct picker_maker >#.du}t  
  { [ zCKJR  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /(}YjeS  
} ; `yRt?UQRS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rPifiLl A>  
  { 1n>AN.nI  
typedef picker < T > result; Q$yQ^ mG  
} ; Qg o| \=  
X#MC|Fzy@  
下面总的结构就有了: uxW<Eh4H*  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 @.QuIm8,  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 QT(]S>--n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2>^jMln  
至此链式操作完美实现。 ).MV1@s  
?,eq86-M  
+\cG{n*  
七. 问题3 1w 9zl}  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 @Ps1.  
qFY>/fCP4  
template < typename T1, typename T2 > {^R" V ,)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ~>3#c#[  
  { PiNf;b^9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =cx_3gCr{  
} R]S!PSoL  
fQ2U |  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  S^5Qhv  
LdX'V]ITh  
template < typename T1, typename T2 > d}^hZ8k|  
struct result_2 nc#} \  
  { {-)I2GJav  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FJ|JXH*  
} ; Yjx4H  
?ViU%t8J5  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? bW^{I,b<F  
这个差事就留给了holder自己。 X;dUlSi  
    <$ ` ^  
;x u&%n[6@  
template < int Order > #b;TjnC5{$  
class holder; 9_%??@^>  
template <> ?r.U5}PBI  
class holder < 1 > <x:^w'V_b  
  { H+N6VVnO  
public : RJD(c#r$  
template < typename T > ooN?x31  
  struct result_1 >#5jO9  
  { mk3,ke8  
  typedef T & result; (S63:q&g  
} ; VzuU 0  
template < typename T1, typename T2 > '=ydU+X  
  struct result_2 [5MV$)"!j  
  { [85tZr]  
  typedef T1 & result; Cuom_+wV&  
} ; $69d9g8-(!  
template < typename T > &f/"ir[8i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U1=\ `)u;  
  {  |u^~Z-.  
  return (T & )r;  :LTjV"f  
} B5#>ieM*  
template < typename T1, typename T2 > Y\9zjewc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?Pt*4NaT;  
  { (ZD~Q_O-  
  return (T1 & )r1; %/%TR@/  
} `_pVwa<@w  
} ; e,@5`aYHM@  
bxAHzOB(\  
template <> @`rC2-V  
class holder < 2 > W@vCMy!  
  {  4{D^ 4G  
public : ?; tz  
template < typename T > M4L<u,\1s  
  struct result_1 -^$IjK-N  
  { < _ <?p&  
  typedef T & result; \|R\pS}4  
} ; o? wEX%  
template < typename T1, typename T2 > "lBYn2W  
  struct result_2 T $o;PJc  
  { /9 |BAQ:v;  
  typedef T2 & result; s[u*~A  
} ; U %aDkC+M  
template < typename T > :gx]zxK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i [2bz+Z?  
  { :eR\0cn  
  return (T & )r; Qs8Rb]%|  
} b'(Hwc\ t  
template < typename T1, typename T2 >  ^J& }C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZtOv'nTD  
  { 8} |!p>  
  return (T2 & )r2; l }]"X@&G  
} [}?E,1Q3  
} ; Lz`_&&6  
"V<7X%LIX  
_16r8r$V  
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> >。 D#d \1g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 'TDp%s*;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: L=kETJ:g  
$`"$ZI6[  
return l(i, j) = r(i, j); 8:"s3xaO3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X/A(8rvCr  
fvZ[eJ  
  return ( int & )i; VI8/@A1Gv  
  return ( int & )j; vk|xYDD  
最后执行i = j; Gs(;&fw  
可见,参数被正确的选择了。 _?;74VWA  
fI-f Gx  
Eyg F,>.4  
v=?/c-J*  
7y=1\KW(  
八. 中期总结 CjmF2[|  
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: OBnvY2)Ri  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 uB+ :sX-L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \-{2E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor NnO%D^P]  
u~1 ,88&U  
.N  Z  
GBGna3  
r5PZ=+F  
x{$/|_  
九. 简化 Kd7Lpw1u]  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 \!Ap<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *4[P$k$7  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: J''lOj(@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \NQ[w7  
  +-*/&|^等 kQO5sX$;  
2. 返回引用。 QzV%m0  
  =,各种复合赋值等 ZEG~ek=jM  
3. 返回固定类型。 (T =u_oe  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) lO8GnkLE  
4. 原样返回。 xgZ<. r  
  operator, [ lE^0_+  
5. 返回解引用的类型。 ]1|OQYG  
  operator*(单目) (xMq(g  
6. 返回地址。 !.w|+-JKO  
  operator&(单目) =wFl(Q6J  
7. 下表访问返回类型。 #[sJKW  
  operator[] C@9K`N[*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "Q;Vy t  
  operator<<和operator>> e@g=wN"@  
O]Q8&(  
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。 M~g@y$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {R7m qzt  
921s'"  
template < typename Left > cC TTjx{  
struct value_return >9X+\eg-  
  { X9ec*x  
template < typename T > 5YQJNP  
  struct result_1 lYy:A%yDT  
  { @[j%V ynf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C0H@  
} ; <E7y:%L[Go  
~!'T!g%C  
template < typename T1, typename T2 > F-2Q3+7$  
  struct result_2 /D;cm  
  { ^2"w5F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :<xf'.  
} ; H=*2A!O[_  
} ; {&pBy  
,-1d2y  
M0woJt[&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q`HK4~i,  
__)"-\w-_(  
下面我们来剥离functor中的operator() ,~XAV ;+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G+K`FUNA  
-8&P1jrI  
return l(t) op r(t) , 4@C%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4YCuO%  
return op l(t) j/hm)*\io  
return op l(t1, t2) [m9=e-KS$Q  
return l(t) op XknbcA|  
return l(t1, t2) op NP$ D9#   
return l(t)[r(t)] G:Nwi=vN  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W ZW:q  
+(oExp(!  
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: &}VVr  
单目: return f(l(t), r(t)); ,/UuXX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ab*O7v  
双目: return f(l(t)); W(PNw2  
return f(l(t1, t2)); u\=yY.   
下面就是f的实现,以operator/为例 &&te(DC\  
pwo @ S"  
struct meta_divide - 4B&{P  
  { h]k1vp)Q y  
template < typename T1, typename T2 > ^6 \@$   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Uk4G9}I  
  { y1Y  
  return t1 / t2; __ G=xf  
} M(W-\ L  
} ; NeniQeR   
S,RC;D7  
这个工作可以让宏来做: I<hMS6$<LE  
7:wf!\@ I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3s_$.  
template < typename T1, typename T2 > \ |7b@w;q,D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; OdtS5:L  
以后可以直接用 q=+wQ[a<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) HLl"=m1/>  
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 =_`cY^ib+  
(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?Vlx Ix  
)h/Qxf  
LO)p2[5#R  
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 DC*6=m_  
Lg+cHaA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >!#or- C  
class unary_op : public Rettype Ej'N !d.  
  { 6KKQ)DNu_  
    Left l; ]?~[!&h  
public : "qw.{{:tf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [ejl #'*5  
BV]$= e'  
template < typename T > wQ\bGBks  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =[`gfw  
      { ;>jOB>b{h  
      return FuncType::execute(l(t)); XF99h&;9  
    } UsdUMt!u  
l"9$lF}  
    template < typename T1, typename T2 > uar[D|DcD"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -FQS5Zb.!  
      { poXT)2^)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); MMf_  
    } Io<L! =>  
} ; 9D51@b6k  
CMHg]la  
p\r V6+  
同样还可以申明一个binary_op W";Po)YC  
WRN}>]NgQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GD#W=O  
class binary_op : public Rettype {D4N=#tl  
  { / 2h6  
    Left l; L$=a,$  
Right r; ux>LciNq  
public : TJkWL2r0c  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [ P%'p-Hg_  
910N 1E  
template < typename T > \$2zF8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xvn \~Vr  
      { 3y-P-NI~=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Q@.%^1Mp  
    } Z4tc3e  
TV(%e4U=  
    template < typename T1, typename T2 > B[[1=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !tuK.?q|l  
      { vXibg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wKAxUPzm  
    } QHe:  
} ; mH!\]fmR~  
?) FY7[x.  
BHZSc(-o  
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 yb'v*B ]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (.~'\@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =B ts  
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。 j9 &0/ ~/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :c0 |w  
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。。。 Kg#s<#h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :w:ql/?X  
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) [3io6XG x@  
下面是修改过的unary_op V-z F'KI[  
:*)b<:4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > U<U?&hB\@  
class unary_op 7kQ,D,c'  
  { -|_io,eL;  
Left l; Fo&ecWhw  
  kud2O>>  
public : &A~(9IV  
cb9@ 0^-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |~YhN'OJ  
6G>bZ+  
template < typename T > 6>- Gi  
  struct result_1 +g8uV hC  
  { 8'Q1'yc  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -/J2;AkGH  
} ; *uMtl'  
4I3)eS%2  
template < typename T1, typename T2 > R|dSjEs  
  struct result_2 Z%I9:(  
  { E0"DHjR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Xe\,:~  
} ; kF7`R4Sz  
,4kipJ!,yK  
template < typename T1, typename T2 > (r$QQO) /  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W[.UM  
  { ?XO}6q<tM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); q'<K$4_,%  
} }#9 |au`  
{m 5R=22^  
template < typename T > 3Tr}t.mt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,:"c"   
  { KPs @v@5M  
  return OpClass::execute(lt(t)); )\,hc$<=m  
} d,%@*v]S  
KS(Ms*k;'  
} ; Zj2tQ}N  
QNCG^ub  
_CXXgF[OCA  
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 btIh%OM  
好啦,现在才真正完美了。 C'CdVDm X  
现在在picker里面就可以这么添加了: R86:1  
[LHfH3[gU  
template < typename Right > %~YQl N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9/LJ tM  
  { g;<_GL  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ut;KphvSH  
} D_Cd^;b  
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。 6Pu5 k;H  
nv"D  
?c# v'c^=h  
4p_@f^v~QH  
*saO~.-;4  
十. bind D`r_ Dz  
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。 5}_DyoV  
先来分析一下一段例子 &|) (lX  
WJ(E3bb  
Vr%!rQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cy4V*zwp  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 { w:9w  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _K|513I  
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。 ]mmL8%B@_  
我们来写个简单的。 NI% ()  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e+>&? x  
对于函数对象类的版本: &fWYQ'\>  
OL)M`eVQ'  
template < typename Func >  p(Bn!  
struct functor_trait |p{FSS  
  { ?$FvE4!n  
typedef typename Func::result_type result_type; B|n<{g[-cM  
} ; /-jk_8@a  
对于无参数函数的版本: @^93q  
<y5f[HjLy  
template < typename Ret > $2\k| @)s  
struct functor_trait < Ret ( * )() > YC0FXNV  
  { *FEY"W+bY  
typedef Ret result_type; 9Fm><,0'u  
} ; #3act )m  
对于单参数函数的版本: 3RTraF  
Gm1vVHAxv  
template < typename Ret, typename V1 > )0NE_AZ?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /4n:!6rt  
  { DV!) n 6  
typedef Ret result_type; d ;W(Vm6  
} ; 5UHxB"`C  
对于双参数函数的版本: h *-j  
=1Mh %/y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $I-i=:}g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > zSFqy'b.M-  
  { #.n%$r  
typedef Ret result_type; SRx `m,535  
} ; 3xnu SOdh  
等等。。。 (j;6}@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "|l-NUe  
&Kgl\;}  
template < typename Func > Qv@Z#  
struct func_return |%~sU,Y\(  
  { .5x+FHu7  
template < typename T > /N&)r wc  
  struct result_1 Z[{: `  
  { 1RF? dv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -dn\*n5  
} ; h .Iscr^~  
=a .avOZ  
template < typename T1, typename T2 > ^J=l]  l  
  struct result_2 xPi/nWl`|  
  { `?ijKZ}y5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U:.  
} ; X4R+Frt8  
} ; } 6Uw4D61  
p7;/| ]o3  
Ih.6"ISK}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 IL]VY1'#  
&zYo   
template < typename Func, typename aPicker > ,??%["R  
class binder_1 Fhn=}7|4q  
  { l;dZJ_Ut$  
Func fn; Ysk,9MR(F  
aPicker pk; WwF4`kxT  
public : S:En9E  
BEzF'<Z  
template < typename T > 93npzpge  
  struct result_1 ?>W4*8 (  
  { 0#rv.rJ{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !be6}  
} ; %?3\gFvBo  
$(6 .K-D  
template < typename T1, typename T2 > LA.xLU3  
  struct result_2 JL4\%  
  { Ppzd.=E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +89s+4Jn  
} ; bt,^-gt@  
&ns !\!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 89@e &h*  
*|RQ )  
template < typename T > #w4= kWJ[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `!j|Ym  
  { Oop;Y^gG}  
  return fn(pk(t)); <<da TQV  
} H3"[zg9L:a  
template < typename T1, typename T2 > n#G I& U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o[bG(qHZ  
  { wr=h=vXU[  
  return fn(pk(t1, t2)); zOpl#%"  
} L$GhM!c  
} ; yVyh'd:Ik  
uLsGb=m%b  
,HEx9*E/s  
一目了然不是么? s9<fPv0w  
最后实现bind U3+{!}gn  
~O)Uz|  
$SQ8,Y,  
template < typename Func, typename aPicker > bN$!G9I!,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) BHE((3  
  { a<%WFix  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 28;D>6c  
} pHFh7-vj  
eiJO;%fl>l  
2个以上参数的bind可以同理实现。 U-ILzK  
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。 bUC-}  
fn zj@_{|  
十一. phoenix @xJ qG"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j w)Lofn  
~a[]4\ m;  
for_each(v.begin(), v.end(), E/ <[G?  
( 8=!M0i  
do_ ?=]`X=g 6  
[ k[l+~5ix  
  cout << _1 <<   " , " h94SLj]  
] ~ySmN}3~'  
.while_( -- _1), r3l}I 6  
cout << var( " \n " ) ,P ?TYk  
) -&#L4AM%(9  
); N7%+n*Z  
5r<%xanXW/  
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: &+-ZXN  
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 sQ/7Mc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z= -u89]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mf'N4y%  
t@1e9uR  
`e0U-W]kF  
template < typename Cond, typename Actor > ^CTgo,uf6H  
class do_while p3:x\P<|  
  { cve(pkl  
Cond cd; fMr6ZmB  
Actor act; 0\g;^Zpi  
public : e_+`%A+-  
template < typename T > cI4%z eR  
  struct result_1 _=jc%@]1y  
  { hi>Ii2T  
  typedef int result_type; . ({aPtSt!  
} ; l^ni"X  
|EaGKC(   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} VuwBnQ.2k  
j?1\E9&4-Q  
template < typename T > {nT !|S)$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -[s*R%w  
  { 0k>NuIIP  
  do J={$q1@lq  
    { Z!C\n[R/  
  act(t); -Q;5A;sr2  
  } 6rL'hB!!]*  
  while (cd(t)); j4le../N  
  return   0 ; Qp<?[C}'W  
} TH/!z,( >  
} ; &-+qB >SK>  
epm  t  
R! ?8F4G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0\wMlV`F  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 kf0zL3|   
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 bvn?wK   
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 E$/`7p8)  
下面就是产生这个functor的类: 3=) /-l  
z-uJ+SA  
zzuDI_,/  
template < typename Actor > B4R!V!Z*  
class do_while_actor 'g#Ml`cm  
  { fyx-VXu  
Actor act; TQ" [2cY  
public : %p"x|e  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |Wj)kr !|  
F {]:  
template < typename Cond > $I-$X?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ExI?UGT  
} ; 3j0/&ON  
JGf6*D"O  
8nQlmWpJ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 a9"x_IVU  
最后,是那个do_  OnF +  
('W#r"  
KU3lAjzN  
class do_while_invoker RX>kOp29  
  { M{zzXE[@  
public : A) p}AEBc  
template < typename Actor > IoJkM-^H&)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'Y6{89y  
  { Kom$i<O?48  
  return do_while_actor < Actor > (act); -hL8z$}  
} )rz4IfE  
} do_; {LJwW*?  
9+9}^B5@A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? '/b,3:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 dnNC = siY  
最后来说说怎么处理break和continue d#I'9O0&  
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。 k$}XZ,Q  
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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