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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %_>Tcm=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ynvj;  
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, +H41]W6  
"]v uD  
I%SuT7"Do  
: aHcPc:  
  class filler =.DTR5(_h  
  { l+t #"3  
public : JRD8Lz]Q3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} UMT\Q6p  
} ; k}X[u8A  
U9x4j_.q  
pfR"s:#  
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: |pBMrN+is  
5f8"j$Az  
+Dd"41  
xtOx|FkYcl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n;%y  
6*sw,sU[y  
3QIdN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -RGPt D@  
FQ U\0<5  
F@<O;b#Ip  
i[PvDv"n  
二. 战前分析 mU50pM~/i  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 5bXHz5i  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 r)Or\HL  
WPtMds4  
DTPay1]6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8}bZ [  
  /* --------------------------------------------- */ Hc M~  
vector < int *> vp( 10 ); J6DnPaw-G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X R4)z  
/* --------------------------------------------- */ I|Z/`9T  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Np$z%ewK.  
/* --------------------------------------------- */ ^,+nef?=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z* RSMfRW  
  /* --------------------------------------------- */ =9^Q"t4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Mxo6fn6-46  
/* --------------------------------------------- */ _$8{;1$T?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r?\|f:M3  
("OAPr\2dw  
!5&%\NSv  
s1{[{L3  
看了之后,我们可以思考一些问题: un6cD$cHr  
1._1, _2是什么? `%oIRuYG]j  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 _AprkI_  
2._1 = 1是在做什么? mGO>""<:  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 `YU=~xQ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2yvVeo&3  
&-=K:;x  
"NKf0F  
三. 动工 U~wjR"='  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x )3~il5  
j AQU~Ol_  
p!}ZdX[u  
7u::5W-q  
template < typename T > eHUg-\dy  
class assignment G,=F<TnI'  
  { Hng!'  
T value; 7D   
public : U-eI\Lu  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3?@?-q2g  
template < typename T2 > 7lR<@$q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |0kXCq  
} ; Y87XLvig}  
+TF8WZZF.d  
\"'\MA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z{|LQt6q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >ukQ, CE~  
)km7tA 0a  
(8G$(MK  
/=T H08  
  class holder XMw.wQ '?  
  { '#W_boN  
public : r1;e 0\?`  
template < typename T > vr4O8#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;%W dvnW  
  { \Tyf*:_F>  
  return assignment < T > (t); (i]Z|@|)  
} 1%jH^,t/m  
} ; DT\ym9  
{]`p&@  
f?^S bp  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =m9i)Q  
) |MJnx9  
  static holder _1; H2U:@.o2&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3$_*N(e  
7}%H2$Do  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  HxIoA  
而不用手动写一个函数对象。 P6YQK+  
s"coQ!e1.  
\(fq8AL?  
Xu#:Fe}:  
四. 问题分析 |1Hc&  
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。 0% +'  
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。 :6D0j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !y. $J<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Jq)U</  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /H)Br~ l  
{cR=N~_EO  
五. 问题1:一致性 63M=,0-Qt  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| DsGI/c  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %i"}x/CD[  
5un^yRMB-  
struct holder g<a<*)&  
  { _mk5^u/u  
  // #\ #3r  
  template < typename T > 7"cv|6y|  
T &   operator ()( const T & r) const ,r`UBQ}?  
  { /2XW  
  return (T & )r; OH6n^WKY  
} .6m_>Y6  
} ; O%g\B8 ;  
[zh"x#AyI  
这样的话assignment也必须相应改动: "Pj}E=!k  
\$pkk6Q3,w  
template < typename Left, typename Right > Qqq <e  
class assignment lhO2'#]i  
  { zCV7%,H~  
Left l; Qx t@ V  
Right r; g5Td("& n  
public : [/$N!2'5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RJ}#)cT  
template < typename T2 > wkBL=a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3?`"  
} ; ?WHy0x20  
=~jA oOC@  
同时,holder的operator=也需要改动: <2<87PU  
[@G`Afaf  
template < typename T > " U8S81'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^npJUa  
  { 1'O0`Me>#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Im)EDTm$  
}  zF: j  
Uu'dv#4Iw  
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。 <3Gqv9Y&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :=fvZAWD  
iM5vrz`n  
return l(rhs) = r; hs(W;tR@W  
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。 ;LMWNy4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Wi$dZOcSJ  
FjFwvO_.  
template < typename Tp > .Dw,"VHP  
class constant_t ~xDw*AC-  
  { x_!ZycEa  
  const Tp t; z<&m*0WYA  
public : Lh ap4:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1mH\k5xu  
template < typename T > o~1 Kp!U  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f*fE};  
  { &HDP!SLS  
  return t; [BDGR B7d"  
} &tE.6^F  
} ; /k6fLn2;  
W^3;F1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1@_T  m  
下面就可以修改holder的operator=了 n:4uA`Vg  
Z cpmquf8L  
template < typename T > |W7rr1]~S  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _0(7GE13p  
  { -JV~[-,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ( u`W!{1\  
} HOZRYIQB  
! '0S0a8  
同时也要修改assignment的operator() >NM\TLET~  
Bs!4H2@{(]  
template < typename T2 > FxRXPt FK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zp4W'8  
现在代码看起来就很一致了。 '\~^TFi  
0LL c 1t>}  
六. 问题2:链式操作 Zyye%Ly  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9[Qd)%MO  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 \#,t O%D  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 MGt]'}  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 JTW)*q9a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q6'nSBi:A_  
lA;a  
template < typename T > I%lE;'x  
struct result_1 -]S.<8<$  
  { -iN.Iuc{b_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %b}gDWs  
} ; k6**u  
;[$n=VX`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: -<f;l _(  
Q+$Tt7/  
template < typename T > +j[oEI`e  
struct   ref Z|* !y]We  
  { $_X|, v9  
typedef T & reference; 23ze/;6%A  
} ; \2kPq>hu  
template < typename T > ^g>1U5c  
struct   ref < T &> ~?Omy8#  
  { <J{'o`{  
typedef T & reference; L,]=vba'$  
} ; Tg ?x3?kw  
Hs(D/&6%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .v\\Tq&"|  
~;#MpG;e  
template < typename T > {nMAm/kyj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Es'Um,ku  
  { XFqJ 'R  
  return l(t) = r(t); '0t-]NAc  
} [aqu }Su  
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。 ,/,9j{|"j  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :Vuf6,  
O'DW5hBL0  
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 lU2c_4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r)T[(D'Tm-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 zO=%J)-=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'vIx#k4D1  
最后的布局是: `a]44es9q  
                Add C>QIrZu  
              /   \ D'[Uc6  
            Divide   5 pwX C  
            /   \ \nvAa_,  
          _1     3 {]}s#vvy  
似乎一切都解决了?不。 @QEqB_W  
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。 0GXO&rCG  
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。 $t =O:  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ]MTbW=*}ED  
q/&y*)&'O  
template < typename Right > !|G(Yg7C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (lH,JX`$a  
Right & rt) const USPTpjt8R  
  { O8u3y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YfU#kvE'  
} ?a9k5@s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qP'g}Pc  
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。 >U/g*[>  
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。 |;-r};  
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。 JB_`lefW,'  
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。 WkIV  
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? A+DYIS  
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: `R?W @,@'  
)eMh,r  
template < class Action > W>nb9Isp  
class picker : public Action ?zu{&aOX|  
  { 1y;zPJ<ntm  
public : HwuPjc#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I*2rS_i[T  
  // all the operator overloaded xB+H7Ya  
} ; >MrU^t  
-Lb^O/  
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。 fMaNv6(  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: !l^AKn|  
KHN ,SB  
template < typename Right > W fNMyI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const mh]$g<*m  
  { H12@12v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /D+$|k mW]  
} H\bIO!vb  
VC7F#a*V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (=/;rJ`q  
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。 N Z`hy>LF^  
j@!}r|-T  
template < typename T >   struct picker_maker Fo~v.+^?  
  { e8bJ]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V+z)B+  
} ; w'XgW0j{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > efR$s{n!  
  { NM.B=<Aw*  
typedef picker < T > result; :5J6rj;_  
} ; fk1f'M)/8  
>t(@?*ZFT  
下面总的结构就有了: %'z3es0  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 yFsXI0I[p  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 %m3efaC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p> S/6 [X  
至此链式操作完美实现。 3PffQ,c[~  
Z+(V \  
xltu g##  
七. 问题3 "mK (?U!A  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 |lV9?#!  
-+|[0hpw  
template < typename T1, typename T2 > )xy6R]_b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V0i$"|F+ E  
  { LP /4e`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); & jvG]>CS'  
} s#ZH.z@J  
k)Wz b  
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: ze N!*VG  
Mk?I}  
template < typename T1, typename T2 > B$EP'5@b  
struct result_2 pr(\?\a  
  { )A=g# D#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eCD,[At/  
} ; i{qURP}.  
F9r*ZyNlx  
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? \-ws[  
这个差事就留给了holder自己。 ifZNl,  
    ;(6lN<i U  
_B FX5ifK  
template < int Order > K9'*q3z  
class holder; ped Yf{T  
template <> !Jl0Eu  
class holder < 1 > kZ%W?#  
  { o1+]6s+j}  
public : w[YbL2p  
template < typename T > =A 6O}0z  
  struct result_1 ;NeEgqW "  
  { g>P9hIl  
  typedef T & result; { ][7Np!y  
} ; F6VIH(  
template < typename T1, typename T2 > QC,(rB  
  struct result_2 5>Yd\(`K  
  { :=v{inN  
  typedef T1 & result; 6FMW g:{  
} ;  j)6B^!  
template < typename T > AiHf?"EVT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6'! {0 5=m  
  { G>>u#>0  
  return (T & )r; UVUO}B@[S  
} i9U_r._qj;  
template < typename T1, typename T2 > x]cZm^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <dPxy`_  
  { g_c)Ts(  
  return (T1 & )r1; ~9YA!48  
} L#q9_-(#  
} ; HTyF<K  
E wsq0D  
template <> HKN"$(Q  
class holder < 2 > - :z5m+  
  { G5y  
public : ai  _fN  
template < typename T > 15o *r  
  struct result_1 _D,f 4.R  
  { mX.3R+t  
  typedef T & result;  I4f  
} ; P`I G9  
template < typename T1, typename T2 > Rue|<d1  
  struct result_2 C;:L~)C@t  
  { 6cT~irP  
  typedef T2 & result; zQ %z "tQ  
} ; lc?mKW9  
template < typename T > #IGoz|m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uPC qO+f  
  { R:BBNzY}f  
  return (T & )r; Bd~cY/M  
} OK?3,<x  
template < typename T1, typename T2 > L[Yp\[#-q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >dvWa-rNUT  
  { Bx : So6:  
  return (T2 & )r2; (X_,*3Yxk  
} .>64h H  
} ; &}6ES{Nr8  
M:UB>-`bW  
Ld3Bi2d|  
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> >。 i,Wm{+H-O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3 s_k>cO=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q}?N4kg  
26#Jhb E+  
return l(i, j) = r(i, j); /.kna4k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) QJIItx4hE  
y(3c{y@~X  
  return ( int & )i; Ma=6kX]  
  return ( int & )j; }vUlTH  
最后执行i = j; DkF2R @  
可见,参数被正确的选择了。 oD#< ?h)(  
}#W`<,*rL.  
'W?v.W &  
cv*Q]F1%  
jFNs=D&(  
八. 中期总结 '0_j{ig  
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: -Mi}yi  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Op/79 ]$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2~&hstd%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /q"d`!h)w  
sE%<"h\_0  
"H="Ip!s  
x !:9c<  
!` M;#  
Q),3&4pM  
九. 简化 NB W%.z  
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。 [cQ<dVaTX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 B=gsd0^]  
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: x*R8^BA]pR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "h;;.Y8e  
  +-*/&|^等 BU]WN7]D$  
2. 返回引用。 L;--d`[  
  =,各种复合赋值等 v :+8U[x  
3. 返回固定类型。 7moElh v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .qIy7_^  
4. 原样返回。 ;]&~D +XH  
  operator, bQdSX8: !R  
5. 返回解引用的类型。 5Q$r@&qp  
  operator*(单目) KM6N'x^z  
6. 返回地址。 Y1fy2\<'  
  operator&(单目) @ k+%y'Y?  
7. 下表访问返回类型。 q M_/  
  operator[] ne"?90~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 NlF0\+h  
  operator<<和operator>> rW FcIh5  
{7=WU4$  
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。 'ybth  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2 ]V>J  
LmXF`Y$  
template < typename Left > xMNNXPz(  
struct value_return 9QH9gdiw  
  { !]rETP_  
template < typename T > q[)q|R|  
  struct result_1 ]|,q|c,  
  { +^4BO`   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5oU`[&=Ob  
} ; 9|N" @0<B  
R81{<q'%X  
template < typename T1, typename T2 > 5@+4  
  struct result_2 =&q-[JW  
  { . 0 s[{x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; b46[fa   
} ; hgweNRTh!  
} ; .# 6n  
JO2ZS6k[  
lh\ICN\O  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G`]v_`>  
x)ddRq l  
下面我们来剥离functor中的operator() |*tWF! D6`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: la\zaKC;>  
xS;|j j9  
return l(t) op r(t) =My}{n[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F l_dzh,E  
return op l(t) sK`~Csb iB  
return op l(t1, t2) n#+%!HTh  
return l(t) op )-+\M_JK5  
return l(t1, t2) op j3x^<a\gJ  
return l(t)[r(t)] <%d51~@={I  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O{k89{  
[=F>#8=  
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: W.,% 0cZ  
单目: return f(l(t), r(t)); R^J.?>0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,4^9cFVo  
双目: return f(l(t)); Iv$:`7|crX  
return f(l(t1, t2)); q&XCX$N  
下面就是f的实现,以operator/为例 M.ZEqV+k  
jWH{;V&ZV  
struct meta_divide 4F05(R8k  
  { mje<d"bW  
template < typename T1, typename T2 > jM5_8nS&d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =\~E n5  
  { r0\cc6  
  return t1 / t2; ?EI'^xg  
} op hH9D  
} ; de> ?*%<  
Sa3I?+  
这个工作可以让宏来做: g .64Id  
$; Q$W9+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7 I_1 #O  
template < typename T1, typename T2 > \ dB@Wn!Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; KX?o nsZ  
以后可以直接用 T-4/d5D[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xGYSi5}z  
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 EY+/.=$x  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) XR*Q|4  
QS3U)ZO$@  
]43alf F#  
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 uYFMv=>j  
%1Bn_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [Q4_WKI0T  
class unary_op : public Rettype wYZT D*A2h  
  { C=fsJ=a5;  
    Left l; ;~ W8v.EW  
public : Zimh _  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SArfczoB  
G 1]"s@8(  
template < typename T > 8YNu<   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TT'Ofvdc  
      { kf<c, 3A  
      return FuncType::execute(l(t)); CY34X2F  
    } ^vJ"-{  
7OB%A&  
    template < typename T1, typename T2 > V,V*30K5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6}ce1|mkg/  
      { }$o*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k*5'L<&  
    } p6`Pp"J_tr  
} ; i.3cj1  
EQ4#fAM)  
G+0><,S  
同样还可以申明一个binary_op 9]"S:{KSCn  
ac9qj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v @:~mwy  
class binary_op : public Rettype kr%2w  
  { XC=%H'p  
    Left l; Y[2Wt%2\6  
Right r; &e5(Djz8t  
public : (=1)y'.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l :/&E 6 9  
,Du@2w3Cq  
template < typename T > N;uUx#z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?a S%  
      { 4t04}vp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `>s7M.|X  
    } 0axxQ!Ivx  
q#MM  
    template < typename T1, typename T2 > c! @F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U#bl=%bF  
      { #O"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ["}A S:  
    } P''X_1oMC  
} ; +noZ<KFW "  
~4Pc_%&i  
jk$86ma!  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮  {@gAv!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \#CM <%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~3gru>qI&  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Y$g}XN*)E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! QdQ d(4/1  
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。。。 'Gjq/L/x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &rp!%]+xAM  
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) RPVT*`o  
下面是修改过的unary_op P"1 S$oc  
[8"ojhdV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #Z\ O}<  
class unary_op Cp#)wxi6[y  
  { 3o*FPO7?  
Left l; 6k"P&AD  
  IS BV%^la|  
public : } VEq:^o.  
RsW9:*R  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Rs*v m  
$<|ocUC7  
template < typename T > X eoJ$PfT  
  struct result_1 9XX>A*  
  { K^zDNIQU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6"U8V ?E  
} ; -I":Z2.fR  
C9qJP^F  
template < typename T1, typename T2 > 3NIUW!gr  
  struct result_2 +R6a}d/K  
  { n-o3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DdSSd@,x*  
} ; |9Yi7.  
`Gd$:qV  
template < typename T1, typename T2 > !g>.i`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]u#JuX  
  { &.Q8Mi aT  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |%1?3Mpn  
} fQ+\;iAU  
cX:HD+wO  
template < typename T > xY\ 0 zQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const auHFir 8f  
  { u3J?bR  
  return OpClass::execute(lt(t)); T@[!A);  
} f?56=& pHY  
K=?VDN  
} ; RKZ6}q1n  
x0Yse:RE^  
S[,8TErz  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug aRJcSV  
好啦,现在才真正完美了。 Jq ]:<TQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: ZDx@^P y  
V-!"%fO.s  
template < typename Right > Kmz7c|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const DNkWOY#{  
  { eKN$jlg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Bfr'Zdw  
} C`V)VJM  
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。 T*~H m  
% UZVb V  
^j)BKD-  
K93p"nHN  
]"~51HQZ  
十. bind X"q!Y#)  
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。 k~3.MU  
先来分析一下一段例子 in-C/m#  
hWo=;#B*  
]3Dl)[R  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,xI%A, (,;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'b/ <x|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7@}$|u:JUF  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 8K9$,Ii  
我们来写个简单的。 Ucdj4[/,h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T]T;$  
对于函数对象类的版本: }_ mT l@*  
E7zm{BX]  
template < typename Func > Bi3+)k>u7  
struct functor_trait Pw0Ci  
  { ?=;qK{)37  
typedef typename Func::result_type result_type; aqU' T  
} ; i/So6jW  
对于无参数函数的版本: ]@^coj[  
Xz 4 x  
template < typename Ret > lb*8G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ww k PF  
  { KvPX=/&Zu  
typedef Ret result_type; up '  
} ; $ (=~r`O+1  
对于单参数函数的版本: }!>=|1 fY  
&PWB,BXv  
template < typename Ret, typename V1 > <plC_{Y:wu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D]s]"QQ8  
  { sj?3M@l95W  
typedef Ret result_type; C1EtoOv K  
} ; 8qEK+yi,  
对于双参数函数的版本: qmy%J  
US [dkbKo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Gfp1mev   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `qVjwJ!+  
  { @4$\ 5 %j  
typedef Ret result_type; %ir:AS k  
} ; Va VN  
等等。。。 in`aGFQO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )6KMHG  
wd(Hv  
template < typename Func > {%2vGn  
struct func_return 6[E|  
  { F0vM0 e-  
template < typename T > ?ULo&P[  
  struct result_1 '})0!g<Y  
  { P|tNL}2`;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ENF"c$R  
} ; G` fC/Le  
/walu+]h  
template < typename T1, typename T2 > *+'2?*  
  struct result_2 (+<1*5BEkT  
  { E37<"(;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @+F4YJmB?l  
} ; S [h];eM  
} ; %?^6).aEK  
W!!S!JF  
sVk$x:k1M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 54-#QIx|  
 Uo12gIX  
template < typename Func, typename aPicker > <GHYt#GIZ+  
class binder_1 [[d(jV=*  
  { @~c6qh  
Func fn; ]ul$*  
aPicker pk; x_Jwd^`t!  
public : R" )bDy?  
uEyH2QO  
template < typename T > 'I;!pUfVp  
  struct result_1 km^^T_ M/  
  { Ofm%:}LV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n+lOb  
} ; yme^b ;a  
{!|}=45Z  
template < typename T1, typename T2 > DrnJ;Hi"  
  struct result_2 m-^ 8W[r+_  
  { Y)N-V ]5L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o&AM2U/?  
} ; ac kqH+'  
P`s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -/{ 4Jf Wf  
x3qW0K8  
template < typename T > aL J(?8M@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }ENR{vz$A  
  { OO?]qZa1  
  return fn(pk(t)); I$E.s*B9  
} PP:(EN1  
template < typename T1, typename T2 > ? (*t@ {k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <E\$3Ym9  
  { I;VuW  
  return fn(pk(t1, t2)); lEHzyh}2k  
} :l|%17N  
} ; |#6QThK  
Ig3;E+*>  
:qChMU|Y6  
一目了然不是么? d*)CT?d&  
最后实现bind 54 >-  
7j nIv];i  
%dQxJMwj  
template < typename Func, typename aPicker > +f*OliMD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^c:Fy+fb  
  { meN2ZB?Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z|%_oR~b|  
} ;<G=M2  
T3`ludm^u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tmqY2.   
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。 1x,[6H  
6s0_#wZC  
十一. phoenix c@v{`d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hs tbz  
)M__ t5L  
for_each(v.begin(), v.end(), 8]&i-VFof  
( Q{B}ef  
do_ | 9~GM  
[ H[DUZ,J  
  cout << _1 <<   " , " >A@Y$.  
] fN'HE#W1Xa  
.while_( -- _1), dt2$`X18  
cout << var( " \n " ) (@iMLuewK  
) 5/po2V9)  
); ?nP*\8  
(' -JY  
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: ;FZ@:%qDm  
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 Sm~l:v0%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 o] mD"3_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2h[85\4  
0P\$ 2lk  
Z*-g[8FO  
template < typename Cond, typename Actor > S[7WW$lF  
class do_while =XXZ?P  
  { sZW^ !z  
Cond cd; hE h}PX:  
Actor act; w`q%#q Rk  
public : ew"v{=X  
template < typename T > e9Nk3Sj]  
  struct result_1 l x,"EOP  
  { fu90]upz~  
  typedef int result_type; ^h{)Gf,+\  
} ; q$aaA`E%  
4wrk2x[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} XoA+MuDzpo  
tU_y6  
template < typename T > qIld;v8w"g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8T(e.I  
  { B/` !K  
  do i86>]  
    { E*jP87g  
  act(t); ?s:d[To6  
  } 44-R!  
  while (cd(t)); <vXGi  
  return   0 ; 8P=o4lO+  
} C`5  
} ; OK\A</8r  
w: >5=mfk  
cK 06]-Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =b/L?dR.-  
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。 -&<Whhs.@  
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。 A'2w>8  
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。 a{[x4d,z  
下面就是产生这个functor的类: \?jeWyo  
WD1G&5XP  
[H=)  
template < typename Actor > 4q<=K=F  
class do_while_actor P3oI2\)*i  
  { %rxO_  
Actor act; H/Llj.-jg  
public : up'Tit  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fJ ,1Ef;Z  
lGVEpCS}  
template < typename Cond > L(U"U#QZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F4K0) ;  
} ; /Ml.}7&  
v'e[GB 0  
;X?mmv'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 clk[/'1  
最后,是那个do_ `\+@Fwfx  
~V$ |i"  
\|K;-pL  
class do_while_invoker Uf,4  
  { c 9jGq  
public : $ibuWb"a  
template < typename Actor > G#?Sfn O0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +). 0cs0k5  
  { *cEob b  
  return do_while_actor < Actor > (act); DZ_lW  
} |_yYLYH'   
} do_; xKFn.qFr  
7PkJ-JBA  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y*! qG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2z|*xS'G  
最后来说说怎么处理break和continue ;6!Pwb;hY  
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。 c_V;DcZ  
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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