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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda TKZ[H$Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p;9"0rj,z  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, Bh<6J&<n  
h7F5-~SpD  
K0] 42K  
Q}:#H z?U  
  class filler 5? 1:RE(1  
  { #>dj!33  
public : FkY <I]F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X_2p C|C  
} ; ) i=.x+Q  
f#b;s<G  
 MON]rj7  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: *'hJ5{U  
6~c:FsZ)  
R&]#@PW^  
*32hIiCm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =/MA`>  
cCbZ*  
M)j.Uu  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  &'<e9  
8XdgtYm  
S!+}\*  
eNX!EN(^  
二. 战前分析 8t >nL  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 bE>"DP q  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 :pvJpu$]  
-|_MC^)  
{>n\B~*,"C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HGlQZwf  
  /* --------------------------------------------- */ ~l"]J'jF"H  
vector < int *> vp( 10 ); R-J^%4U`7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  6>&h9@  
/* --------------------------------------------- */ |!E: [UH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K:(E"d;  
/* --------------------------------------------- */ $bsD'Io  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); + Un(VTD  
  /* --------------------------------------------- */ QSSA)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); T?HW=v_a  
/* --------------------------------------------- */ 0Tq=nYZA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2$s2u;  
=C 7WQ  
fv/Nf"  
qvG@kuz8g5  
看了之后,我们可以思考一些问题: xY>@GSO1  
1._1, _2是什么? rc`}QoB)R  
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。 Z]qbLxJV  
2._1 = 1是在做什么? 5)iOG#8qJ  
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。 $* hqF1Q  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Dbl+izF3  
pq$-s7#  
2rPmu  
三. 动工 H<Ik.]m  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !!?TkVyEyM  
~EtwX YkRZ  
 x>$e*  
VMIX=gTZ  
template < typename T > 7-#   
class assignment +FJ+,|i  
  { y7~y@2  
T value; 9wbj}tN\z  
public : TQ5*z,CkS  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,8 G6q_ud  
template < typename T2 > a]nK!;>$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?/|KM8  
} ; H5>?{(m  
a&RH_LjM  
K*S3{s%UR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #g=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /odDJxJ k  
{2F@OfuCF  
J"~!jrzBh(  
YpI|=mv  
  class holder 6|n3e,&A2  
  { o2~P vef  
public : z"P/Geb:O  
template < typename T > `3yK<-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z@,[a  
  { oju,2kpH7#  
  return assignment < T > (t); %y_{?|+  
} TyhO+;  
} ; 76cLf~|d~  
50""n7I<%  
T:Nc^QP|tm  
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: z3I |jy1  
.tcdqL-'  
  static holder _1; nO+R >8,Q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @ Fkhida  
rld8hFj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z\3~7Ek2m  
而不用手动写一个函数对象。 {$g3R@f^~  
{B-*w%}HU  
IGNU_w4j  
,&.$r/x|?  
四. 问题分析 >#VNA^+t  
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。 LwYWgT\e  
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。 Z+=M_{`{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1Li*n6tLX`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R*/s#*gmL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 F3[,6%4v  
Q[{RN ab  
五. 问题1:一致性 Ad&VOh+0  
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?| $[UUf}7L   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wJj:hA}  
LXqPNVp#  
struct holder EF6h>"']/  
  { }OY/0p-Z  
  // X ,{ 3_  
  template < typename T > X|-[i hp;  
T &   operator ()( const T & r) const RqX^$C8M  
  { 0j;q^>  
  return (T & )r; yd=b!\}WJ  
} *3)kr=x  
} ; z]7/Gc,j  
E>+>!On)b  
这样的话assignment也必须相应改动: " T9UedZ  
!2h ZtX  
template < typename Left, typename Right > Gk]ZP31u  
class assignment t{s*,X\b  
  { >, [@SF%  
Left l; q=}1ud}1  
Right r; Xv3pKf-K  
public :  TJ1h[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P V:J>!]  
template < typename T2 > >n^780S|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7[PEiAI  
} ; A=3L_ #nO  
stUUez>  
同时,holder的operator=也需要改动: &d0sv5&s  
$,yAOaa  
template < typename T > v& bG`\!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const oKb"Ky@s  
  { p6Z|)1O]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -We9 FO~  
} 0(*L)s,5  
f7y.##WG  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 v2_` iwE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 AJm$(3?/D  
tv26eK 38  
return l(rhs) = r; ,J8n}7aI  
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。 T7%!JBg@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L$BV`JWPw  
Nte$cTjX  
template < typename Tp > 9z..LD(  
class constant_t ES?*w@x  
  { Qe{w)e0}`  
  const Tp t; `XpQR=IOMb  
public : 8CZ%-}-%$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k/D{&(F ~  
template < typename T > *~>p;*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X'-Yz7J?o  
  { X =%8*_  
  return t; 7f4O~4.[i  
} x x4GP2  
} ; N#2ldY *  
=YTcWB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^sB0$|DU  
下面就可以修改holder的operator=了 3H`{ A/r  
/-,\$@J5)  
template < typename T > 4M|u T 9-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z`u$#<ukX  
  { xP!QV~$>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r *]pL<  
} BjeD4  
0~z\ WSo  
同时也要修改assignment的operator() N -]/MB 8  
W"^=RY  
template < typename T2 > bi^?SH\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *67K_<bp]  
现在代码看起来就很一致了。 fjVy;qJ32S  
g (WP  
六. 问题2:链式操作 //_H _ue$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S YDE`-  
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。 r:;.?f@  
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。 F,{mF2U*$  
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。 s<)lC;#e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5OppK(Oi*C  
? ep#s$i  
template < typename T > bD{k=jum  
struct result_1 uO`MA% z<  
  { l6&\~Z(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; EgU#r@7I  
} ; =jJEl=*S  
C!*.jvhT  
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: \1Xk[%  
4] uj+J  
template < typename T > eM:J_>7t  
struct   ref 3_~iq>l  
  { > :IWRc2  
typedef T & reference; NOuG#P  
} ; L]|mWyzT  
template < typename T >  7P7OTN  
struct   ref < T &> EP 4]#]5  
  { {@^;Nw%J  
typedef T & reference; B+j]C$8}  
} ; Z(T{K\)uN  
RHg-Cg`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: . \"k49M`  
`(sb  
template < typename T > R<Lf>p>_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `daqzn  
  { wOl?(w=|  
  return l(t) = r(t); WXl+w7jr  
} )&Oc7\J,  
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。 \ph.c*c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >w@+cUto  
=O![>Fu5  
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 t82'K@sq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ? T6K]~g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 OegeZV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 AQlB_ @ b  
最后的布局是: &(rWl`eTY`  
                Add i(^U<DW$  
              /   \ M  9t7y  
            Divide   5  b.&W W  
            /   \ rtRbr_  
          _1     3 S3E,0%yo+)  
似乎一切都解决了?不。 &)%+DUV|  
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<Oo./8+  
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。 _*fNa!@hY  
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: ~,b^f{7`!  
t?W}=%M[  
template < typename Right > ViPC Yt`of  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X#lNS+&='  
Right & rt) const P5h|* ?=  
  { .B# .   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (Q^sK\  
} 0N.h:21(4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K^shTh8k  
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。 4hL%J=0:  
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。 bf"'xn9  
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。 ?m |}}a  
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。 GQqGrUQ*}  
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? 6lSz/V;  
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: CWn\K R  
sUZA!sv  
template < class Action > G@[8P?M=Z  
class picker : public Action  5&&4-  
  { 2J ZR"P  
public : 0 =j }`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lW&(dn)}  
  // all the operator overloaded ~2w&+@dV%  
} ; +jGHR& A t  
/SD}`GxH  
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。 %9J@##+  
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: {AL EK   
n qcq3o*B  
template < typename Right > J:L+q} A  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const MzJCiX^  
  { Cbw *? 9d  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &A QqI  
} fu/8r%:h  
bbK};u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > lLx!_h  
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。 m+kP"]v  
~~tTr $  
template < typename T >   struct picker_maker \G" S7  
  { 5p;AON  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K,E/.Qe\C  
} ; /4:bx#;A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,ks2&e  
  { n~N>;m P  
typedef picker < T > result; z%;p lMj  
} ; OXEk{#Uf[3  
yn4T!r "  
下面总的结构就有了: =)[m[@,c  
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。 :C~Ar]  
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。 Td=4V,BN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2Je $SE8  
至此链式操作完美实现。 )h{&O ,s  
$)i`!7`4=  
BG>Y[u\N  
七. 问题3 "yn~axk7  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ;H_/o+  
3o<d= @`r  
template < typename T1, typename T2 > )dXa:h0RZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _bFUr  
  { \Pg~j\;F]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3nq?Y8yac  
} +)Z]<O  
6j<9Y  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: M tN>5k c  
CVj^{||eF  
template < typename T1, typename T2 > oaY_6  
struct result_2 ;O"?6d0  
  { TR"C<&y$j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3[YG BM(  
} ; @T'^V0!-q:  
t un}rdb  
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? Ot=jwvw  
这个差事就留给了holder自己。 lSj gN~:z  
    7aG.?Ca%  
"s2_X+4oY  
template < int Order > tcD7OC:"6  
class holder; ;FPx  
template <> D JP6Z  
class holder < 1 > 2;}leZ@U  
  { ^|Ap_!t$;  
public : p@ <Q?  
template < typename T > &OMlW _FHR  
  struct result_1 V>@[\N[  
  { o-,."|6  
  typedef T & result; YB#fAU  
} ; rPV Q#iB  
template < typename T1, typename T2 >  (I[_}l  
  struct result_2 [);oj<  
  { DiCz%'N  
  typedef T1 & result; z+"tAVB[i  
} ; uZqL'l+/y  
template < typename T > X8Z?G,[H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t*{L[c9.Uq  
  { ,+=9Rp`md  
  return (T & )r; +&GV-z~o  
} #NS|9jW  
template < typename T1, typename T2 > ]z'&oz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =~D? K9o  
  { iSW2I~PD  
  return (T1 & )r1; L 4By5)  
} o3J#hQrl  
} ; H;Wrcf2  
O[@!1SKT0  
template <> xQoZ[  
class holder < 2 > mw @Pl\=  
  { +C( -f  
public : H4$qM_N  
template < typename T > 'o AmA=  
  struct result_1 !8{ VLg  
  { ?Oyo /?/  
  typedef T & result; 5cSiV7#Y:  
} ; b?H"/Mu.  
template < typename T1, typename T2 > -<W?it?D  
  struct result_2 |23F@s1  
  { wi(Y=?=  
  typedef T2 & result; ]vrZGX a+  
} ; Ln"wj O ,  
template < typename T > ;kFD769DLw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ClG%zE&i  
  { 2qMiX|Y  
  return (T & )r; inP2y?j  
} c[dSO(=  
template < typename T1, typename T2 > gf|uZ9{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u'YXI="(  
  { |z-f 8$  
  return (T2 & )r2; Y:^hd809  
} 'jev1u[  
} ; -Q WvB  
!09)WtsEfx  
E^F"$Z" 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> >。 DfXkLOGik  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tOwn M1 :(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !_QI<=X  
f|[7LIdh-  
return l(i, j) = r(i, j); (gt\R}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Fmk:[h Mw  
X5 vMY  
  return ( int & )i; [xS7ae  
  return ( int & )j; s~M4. 06P  
最后执行i = j; +^.Yt0}  
可见,参数被正确的选择了。 u mYsO.8  
TdhfX{nk  
TxrW69FV7  
I _nQTWcm  
"1O_h6 C  
八. 中期总结 byHc0ktI\  
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: i3-5~@M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2)}n"ibbT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 MxTJgY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]OAU&t{  
Z@~gN5@,M  
Kb~nC6yJc  
bnxp[Qk|5  
1p&.\ ^  
5100fX}  
九. 简化 {K^5q{u  
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。 bz*@[NQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \GFq RRn  
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: U2Ve @.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Vt`4u5HG  
  +-*/&|^等 '+Dsmoy  
2. 返回引用。 xIdb9hm<  
  =,各种复合赋值等 JrP`u4f_  
3. 返回固定类型。 )g pN 5TDd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Gu;40)gm  
4. 原样返回。 U/>I! 7oe  
  operator, 7HkO:/  
5. 返回解引用的类型。 TWP@\ BQ  
  operator*(单目) &RR;'wLoQT  
6. 返回地址。 WQ|Ufl;  
  operator&(单目) $^x=i;>aK.  
7. 下表访问返回类型。 Fh~9(Y#  
  operator[] /b+~BvTh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "4b{YWv  
  operator<<和operator>> o&JoeKXor  
,!= sGUQ)  
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。 5Tsz|k  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Kz'GAm\  
oj8r*  
template < typename Left > X5WA-s(?0  
struct value_return Xo PJ?6 3  
  { vo/x`F'ib  
template < typename T > pY&6p~\p  
  struct result_1 3u@,OE  
  { #2=l\y-#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~WrpJjI[  
} ; pte\1q[N  
q <}IO  
template < typename T1, typename T2 > h#1:ypA6l  
  struct result_2 =dXHQU&Q  
  { )nd^@G^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vJE=H9E  
} ; Bg|d2,im  
} ; FSuC)Xg  
Fe8X@63  
mnTF40l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bTs2$81[  
HT7,B(.}  
下面我们来剥离functor中的operator() 1wgL^Qz@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ydWr&E5  
GRc)3 2,  
return l(t) op r(t) L15)+^4n  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \`.v8C>vG  
return op l(t) &r,vD,  
return op l(t1, t2) EU(e5vO  
return l(t) op Z~:)hwF  
return l(t1, t2) op [8u9q.IZ  
return l(t)[r(t)] y&\4Wr9m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0f4 y"9m  
oc?|"  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 2)EqqX[D  
单目: return f(l(t), r(t)); 73qE!(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %[XP}L$  
双目: return f(l(t)); ,e'r 0  
return f(l(t1, t2)); FQek+[ox  
下面就是f的实现,以operator/为例 uc9h}QJ*  
9>{fsy  
struct meta_divide `;mgJD  
  { m%9Yo%l~  
template < typename T1, typename T2 > J;sQvPHV8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7-3  
  { NSVE3  
  return t1 / t2; " ILF!z  
} Y`g O:d8  
} ; $YJ 1P  
Mg >%EH/'  
这个工作可以让宏来做: P`rfDQoZ  
*,u{, $}2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hy/ g*>  
template < typename T1, typename T2 > \ &5}YTKe}|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]ty$/{hx'  
以后可以直接用 v hZXgp0X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x@ X2r  
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 h<L_ =)lH  
(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。。。) a>C;HO  
:@(1~Hm  
6TRLHL~B  
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 2UQF:R?LQ  
Zx8$M5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iKq_s5|sW  
class unary_op : public Rettype (ot,CpI(I  
  { "%K'~"S#Q,  
    Left l; H~*N:$C  
public : F=5+JjrX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K0>;4E>B  
gpq ,rOIK  
template < typename T > o^@#pU <  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KXZ G42w  
      { LYAGpcG  
      return FuncType::execute(l(t)); Fs >MFj  
    } [XPAI["  
r@JMf)a]  
    template < typename T1, typename T2 > "d}']M?-h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hq4&<Zr(  
      { P%B|HnG^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mN-O{k0\  
    } +:Xg7H*  
} ; e"1mdw"  
^/%o I;O{  
wsdZwik  
同样还可以申明一个binary_op sudh=_+>  
&$ }6:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eP (*.  
class binary_op : public Rettype q AVypP?J  
  { |>P:R4P  
    Left l; [ `|t(E'  
Right r; /#5rt&q  
public : HM(X8iNt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hxdjmc-  
kM-8%a2i  
template < typename T > vEjf|-Mb9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )4o8SF7lz  
      { shGUG;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _I)TO_L;  
    } b73}|4v  
S%H"i y  
    template < typename T1, typename T2 > &pY$\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "r`2V-E  
      { c}v8j2{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Sj)?!  
    } _G`Q2hf"5  
} ; wg_Z@iX  
#++:`Z  
;+DMv5A "  
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 51% Rk,/o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *s, bz.[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nVlZ_72d  
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。 4]}d'x&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yC@PMyE]  
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。。。 H.hKh  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "#36-  
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) ` *hTx|!'  
下面是修改过的unary_op l_((3e[)  
Vh01y f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > lB_4jc  
class unary_op nzO -\`40  
  { Mg0ai6KD  
Left l; f:nXE&X[  
  Rxw+`ru  
public : @WXRZEz  
pVl7] _=m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZHwl9n#m  
RK*tZ  
template < typename T > 1z; !)pG.  
  struct result_1 ']Czn._  
  { m[l&&(+J,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ao7M(f  
} ; vh|m[p  
y)fz\wk  
template < typename T1, typename T2 > )(d~A?~  
  struct result_2 /=V!lRs  
  { \7UeV:3Ojn  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6ImW |%  
} ; }<z [t5  
JFu.o8[Q  
template < typename T1, typename T2 > &~<i" W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +pUYFDwFx  
  { lib^JJF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (w_b  
} dtQ3iuV %  
'e>'J ZR  
template < typename T > )MV `'i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 79Aa~+i'_  
  { `&)  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7lOAu]Zx  
} Q=<&ew  
u3cg&lEgT  
} ; >7?Lq<H  
#cikpHLXG  
"<L9-vb  
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 gjJ:s,Fg  
好啦,现在才真正完美了。 W;X:U.  
现在在picker里面就可以这么添加了: EnMc9FN(y  
1JS5 LS  
template < typename Right > G=Xas"|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5a5JOl$8  
  { 4X:mb}(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); YYe<StyH  
} AgDXpaq  
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。 !~mPxGY  
(e 2.Ru  
\*fXPJ4  
OK@yMGz1I  
5n::]Q%=D  
十. bind <0/)v J- 9  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 V+u0J"/8  
先来分析一下一段例子 8`<3rj  
bHDZ=Ik  
ZSwhI@|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ASS<XNP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 80U(q/H%9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )Zvn{  
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。 * P12d  
我们来写个简单的。 rv~OfL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r-hb]!t  
对于函数对象类的版本: nS!m1&DeD  
>)`*:_{  
template < typename Func > KrTlzbw&p\  
struct functor_trait .%\R L/  
  { e{Mkwi+j  
typedef typename Func::result_type result_type; 5 yL"=3&+  
} ; t,5AoK/NL9  
对于无参数函数的版本: `j6O  
k c L +  
template < typename Ret > V' sq'XB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M\08 7k  
  { SR4 mbQ:  
typedef Ret result_type; j3o?B  
} ; -9 |)O:  
对于单参数函数的版本: 4?`*# DPl  
@Y%i`}T%(  
template < typename Ret, typename V1 > ;A?86o'?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BE!WCDg,  
  { =1VpO{ q  
typedef Ret result_type; TaG (sRI  
} ; |pT[ZT|}G  
对于双参数函数的版本: @ +>>TGC  
nI`9|W  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5N#Sic M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (]"`>, ray  
  { >)F)@KAuN4  
typedef Ret result_type; YQ-V^e6  
} ; S2V+%Z _J  
等等。。。 *Fd(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy S8e?-rC  
YB9)v5Nz(  
template < typename Func > K &G  
struct func_return #!j wn^yq  
  { a/~1CrYr  
template < typename T > 2Gc0pBqx  
  struct result_1 ib(4Y%U6~  
  { 7] >z e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P.Qz>c^-C  
} ; )9 {!=k  
RPTIDA))  
template < typename T1, typename T2 > u0Opn=(_  
  struct result_2 8J0#lu  
  { kI^Pu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %PM8;]  
} ; WQNFHRfO*n  
} ; {%v{iE>  
%bB:I1V\  
~T\:".C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :w9s bW  
4='/]z  
template < typename Func, typename aPicker > <xD6}h/  
class binder_1 j2%M-y4E  
  { (7|!%IO.  
Func fn; -aM7>YR  
aPicker pk; R@[1a+}5  
public : UmP\;  
-pN'r/$3V  
template < typename T > f!}e*oX  
  struct result_1 MJcWX|(y  
  { ?,UO$#Xm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; NvJ}|w,Z  
} ; oazy%n(KZ  
q[~+Zm  
template < typename T1, typename T2 > 8sU}[HH*1  
  struct result_2 IoxdWQ4]A  
  { RxGZ#!j/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s,8g^aF4  
} ; SuJ4)f;'0  
'dd[= vzK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gYa (-o  
oN.#q$\` k  
template < typename T > RA:3ZV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jGKI|v4U(  
  { ]]V| ]}<)m  
  return fn(pk(t)); a q]bF%7  
} KiMEd373-  
template < typename T1, typename T2 > &}b-aAt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g:[yA{Eh  
  { T3/Gl 6f  
  return fn(pk(t1, t2)); MMyJAGh ^G  
} 8'VcaU7Nh  
} ; h~.z[  
i/q1>  
R?J=5tO  
一目了然不是么? `>\>'V<&  
最后实现bind Kfs|KIQ>=  
VuA)Ye  
f>ilk Q`  
template < typename Func, typename aPicker > 0`kaT ?>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) K7] +. f  
  { *l8:%t\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); t|cTl/i 4  
} _iZ9Ch\  
%8! }" Xa  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~d&W;mef-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ]t.6bb4  
cp3O$S  
十一. phoenix Aw7_diK^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: S0p[Kt  
oz/Nx{bg  
for_each(v.begin(), v.end(), q,2 +\i  
( eGlPi|  
do_ >WYradLUi  
[ HpR(DG) ?  
  cout << _1 <<   " , " nB#XQ8Nzx^  
] E9v_6d[  
.while_( -- _1), F@kd[>/[  
cout << var( " \n " ) VK]sK e  
) s92SN F}g  
); 0tp3mYd  
+jGSD@32>  
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: ])$Rw $`w  
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 %j2ZQ/z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t(5PKD#~Dc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Zf8_ko;|:-  
nY50dFA,  
"/$2oYNy+  
template < typename Cond, typename Actor > #'oGtFCd`  
class do_while H 5'Ke+4.e  
  { 6@geakq  
Cond cd; K_ [B@( Xl  
Actor act; &bT \4  
public : J(=io_\bO  
template < typename T > cP`[/5R  
  struct result_1 H+F>#  
  { S3.76&  
  typedef int result_type; )CUB7D)=  
} ; F4 :#okt  
p2uZ*sY(D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  nypG  
"P@oO,.  
template < typename T > |Y]4PT#EE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?Y\hC0a60  
  { [}Pi $at  
  do l"1at eM3  
    { MtKM#@  
  act(t); eeu;A, @U  
  } K%RjWX=H  
  while (cd(t)); e)A-.SRiO$  
  return   0 ; F*j0o +B5  
} w4(g]9^Q  
} ; CKr5L  
N Obw/9JO  
x{#W84  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /YT _~q=:  
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。 _ 2E*  
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。 ?5jq)xd2  
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。 !pAb+6~T  
下面就是产生这个functor的类: |.Vs(0O  
b,):&M~p  
IJ#+"(?7,u  
template < typename Actor > Auk#pO#  
class do_while_actor (hFyp}jkk  
  { $hq'9}ASOL  
Actor act; SVJt= M  
public : RSK5 }2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $Z[W}7{pt#  
)H| cri~D  
template < typename Cond > a5nA'=|}i  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FoB^iA6 e  
} ; g vu1  
l[u=_uaYl  
_fE$KaP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $, @,(M`i}  
最后,是那个do_ X &s"}Hf  
$fFh4O4  
gjDxgNpa  
class do_while_invoker 8qWN~Gk1p{  
  { AOscewQ  
public : 1%`Nu ]D  
template < typename Actor >  G%5ZG$as  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lXOT>$qR<  
  { qEajT"?  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~x6<A\  
} "#G`F  
} do_; g=L80$1  
(,OF<<OH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^g N/5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \k>1q/T0V  
最后来说说怎么处理break和continue ;\(X;kQi  
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。 Td,s"p>Vq  
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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