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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k&:~l@?O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7HJH9@8V  
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, Qnx?5R-}ZU  
xiVbVr#[  
#+ {%>f  
KvjH\;78  
  class filler \1eWI  
  { dFZh1*1  
public : z"*3p8N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u63Q<P<  
} ; _`Dz%(c  
L% T%6p_  
[;#^h/5E  
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: Icx)+Mq  
aNgJm~K0P  
L?(m5u~b  
wS [k}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1i#U&  
M8VsU*aU  
/px`FuJI(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wsj5;(f+  
)o;n2T#O  
FX+^S?x.  
=%{E^z>1  
二. 战前分析 SJlL!<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。 -3SRGr  
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 C9j5Pd5q1L  
"uBr]N:  
6Z-[-0o+g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~2UmX'  
  /* --------------------------------------------- */ UdFYG^i  
vector < int *> vp( 10 ); p]6/1&t="  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w!RJ8  
/* --------------------------------------------- */ ,UfB{BW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); RPkOtRKL=w  
/* --------------------------------------------- */ DCgiTT\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7??j}ob>  
  /* --------------------------------------------- */ ( `d_DQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ah!fQLMH  
/* --------------------------------------------- */ /4 .]L~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9$^v*!<z\  
KA."[dVa  
+}C M2>M  
G 'CYvV  
看了之后,我们可以思考一些问题: %sS7o3RW\  
1._1, _2是什么? zU# OjvNk  
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。 KvEZbf 3f  
2._1 = 1是在做什么? Ifj%"RI  
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。 !< ^`Sx/+  
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。 |RI77b:pX  
7T?7KS  
`4"&_ltD  
三. 动工 ?D]T| =EZY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #Y>d@  
_LLE~nUK"/  
yF1^/y!@  
|bmc6G[  
template < typename T > _aOsFFB1KF  
class assignment }J:WbIr0!  
  { 5G#K)s(QC  
T value; @TnAO8Q>XD  
public : :yAvo4 )  
assignment( const T & v) : value(v) {} g%d&>y?1r  
template < typename T2 > "Oy&6rrr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l5_%Q+E_  
} ; ]GPUL>7  
Q$2^m(?;  
wqp(E+&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yGPi9j{QXq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +,}CuF  
>V3pYRA   
4Jj O.H  
qzu%Pp6If  
  class holder }u'O<d~z?  
  { Uf-`g>  
public : DYCXzFAa  
template < typename T > 1H,hw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3yIC@>&y(8  
  { ,6a }l;lv  
  return assignment < T > (t); d*<goBd  
} U_e e3KKA  
} ; p%*! ]JRS  
7 m!e\x8  
_Y,d|!B#L  
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: evHKq}{  
wB W]w  
  static holder _1; PRF^<%mkI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~ TALpd  
"G!V?~;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :#p!&Fi  
而不用手动写一个函数对象。 tL@m5M%:N2  
N @sVA%L.  
-%)8=  
$kk!NAW  
四. 问题分析 W>]=0u4  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 `'<&<P  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 (6\ H~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |/AY!Y3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }[I|oV5*+&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }!g^}BWWp  
<ba+7CK] w  
五. 问题1:一致性 u<{uUui}$v  
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?| b."1p7'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 We,~P\g  
j!<RY>u  
struct holder ^aO\WKkA  
  { IK^jzx   
  // YNi3oG]h  
  template < typename T > H"> }y D  
T &   operator ()( const T & r) const kihO~<  
  { EJ3R{^  
  return (T & )r; afa7'l=^i  
} D>Ph))QI  
} ; IT0*~WMZ  
G#A& Y$  
这样的话assignment也必须相应改动: Sud5F4S  
j8gi/07l  
template < typename Left, typename Right > 1~#p3)B  
class assignment ?QXo]X;f&  
  { D2}nJFR ]  
Left l; {CR'Z0  
Right r; .4wp  
public :  )7Ed }6%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7|Tu@0XXA  
template < typename T2 > o$DJL11E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } oLp:Z=  
} ; _*Z2</5  
jVpk) ;vC  
同时,holder的operator=也需要改动: _'E,g@  
` `R;x  
template < typename T > {?9s~{Dl  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ! G+/8Q^  
  { Q!VPk~~(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xl$#00|y  
} Y-WY Q{  
Q[k7taoy  
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。 ~IKPi==@,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,&IBj6%Y  
nP>*0Fq  
return l(rhs) = r; >K9uwUi|b]  
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。 :#QYwb~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z_p/.kQ'5  
{^#62Y  
template < typename Tp > fH7o,U|  
class constant_t u F T&r|  
  { AhARBgf<  
  const Tp t; }GCt)i_  
public : $h-5PwHp  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bG0t7~!{E  
template < typename T > #`mo5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const pc w^W  
  { |mfQmFF  
  return t; "3v[\M3  
}  98os4}r  
} ; D`lTP(] y  
/)PD+18  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )vK %LmP  
下面就可以修改holder的operator=了 B&`hvR  
PQRh5km  
template < typename T > YGObTIGJvf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oP".>g-.  
  { [2!K 6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2 c <Qh=  
} %jY /jp=R  
n@xDFa  
同时也要修改assignment的operator() j#b?P=|l  
:hG?} [-2  
template < typename T2 > $3sS&i<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !0~$u3[b  
现在代码看起来就很一致了。 Fr)G h>  
+QIM~tt)  
六. 问题2:链式操作 por[p\M.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]iuM2]  
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。 x aWmwsym  
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。 P.RlozF5;  
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。 ":*PC[)W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;jTP|q?|{  
hp}J_/+4n  
template < typename T > @U%I 6 t  
struct result_1 ~n84x  
  { 0EYK3<k9!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S ; x;FU  
} ; dm&F1NkT  
9LGJ-gL  
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: 0!rU,74I=  
H'$g!Pg  
template < typename T >  XGEAcN  
struct   ref !p1OBS|  
  { Gv}*T w$  
typedef T & reference; Pt?]JJxl-  
} ; DEaO= p|  
template < typename T > *lg1iP{]  
struct   ref < T &> Zg|z\VR  
  { Z^>[{|lIA  
typedef T & reference; m u(HNj  
} ; %lchz /  
W 0Q-&4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X|H%jdta  
su(y*187A  
template < typename T > AU}P`fT!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const glh2CRUj  
  { "';'*x  
  return l(t) = r(t); zqqpBwk#  
} j[yGfDb  
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。 A8hj"V47  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sf]y\_zU  
#"6(Q2| l  
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 EW1 L!3K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &3>ki0L  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -3X#$k8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =eSG7QfS  
最后的布局是: 7Rj!vj/  
                Add ,*r"cmz  
              /   \ tq?lF$mM:  
            Divide   5 BSG_),AH  
            /   \ \0Zm3[  
          _1     3 *L/_ v  
似乎一切都解决了?不。 YcGSZ0vQ  
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。 LGPy>,!  
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。 {SW104nb&#  
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: |,5b[Y"Dt  
4-=>># P  
template < typename Right > er^z:1'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t-lWvxXe  
Right & rt) const %$I\\q q>{  
  { dx[<@f2c  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (hd^  
} q~r )B}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \CB{Ut+s  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 LS4c|Dv  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 s'ntf  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Oe^3YOR#j{  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 SZ~Ti|^  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? LDW":k|  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: A7 .C  
t qbS!r  
template < class Action > TvAA  
class picker : public Action O$Wt\Y <q  
  { xzy7I6X  
public : ,Vt7Kiu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} '  G-]>  
  // all the operator overloaded c}Y(Myd  
} ; UMo=bs  
&6PZX0M  
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。 N6$pOQ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: oGly|L>  
,y3o ,gl  
template < typename Right > 57)S"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const s7SW4ff1  
  { 4kNf4l9Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BkJV{>?_+  
} HLAWx/c,j"  
,$mnD@)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G|Ic6Sd  
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。 c&3 ]%urL  
P`5@$1CJ  
template < typename T >   struct picker_maker \)DP(wC  
  { f$iv+7<B^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; FsY}mql  
} ; 6/T hbD-C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > R(=Lhz6R4  
  { b3MgJT"mN  
typedef picker < T > result; LSNa  
} ; %U)/>Z  
5l2Ph4(  
下面总的结构就有了: 22`W*e@6h  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 p< '#f,o  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 8Cs)_bj#!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 q0.+F4  
至此链式操作完美实现。  ^P~%^?(  
U'UV=:/-  
@YMef `T:  
七. 问题3 ={W;8BUV%^  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 "dXRUg"  
4!d&Zc>C4  
template < typename T1, typename T2 > Q{UR3U'Q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zb8Ty~.\P  
  { F5wCl2I  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _$NFeqLww  
} = I Ls[p  
V? w;YTg  
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: 8uM>UpX  
:f ybH)*  
template < typename T1, typename T2 > ,<zGvksk  
struct result_2 )~T)$TS  
  { _jR%o1Y}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; dfiA- h  
} ; A$WE:<^  
{^Vkxf]  
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? BP,"vq$'+  
这个差事就留给了holder自己。 [95(%&k.Q  
    PSI5$Vna4p  
wRgmw 4  
template < int Order > -f#0$Z/0  
class holder; "8&pT^  
template <> 7!#x-KR~5  
class holder < 1 > "nU5c4   
  { efy65+~GG  
public :  >zFe)  
template < typename T > 6,G1:BV{K  
  struct result_1 Q` 4=  
  { f/~"_O%  
  typedef T & result; mFjX  
} ; ,fpu@@2  
template < typename T1, typename T2 > e ,/I}W  
  struct result_2 u&/q7EBfP  
  { l{>fma]7  
  typedef T1 & result; Uy5IvG;O+  
} ; =zDU!< U  
template < typename T > @ JZ I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?FVX &{{V  
  { w>p0ldi  
  return (T & )r; @v ss:'l  
} \6-x~%xK  
template < typename T1, typename T2 > }tF/ca:XPQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -GD_xk  
  { "yCCei,hA?  
  return (T1 & )r1; NEa :  
} d=o|)kV  
} ; S 3Tp__  
wdS^`nz|  
template <> C<?}?hhb  
class holder < 2 >  iE=Yh  
  { %I9{)'+@x  
public : MIo<sJuv  
template < typename T > k*(c8/<.d  
  struct result_1 g34<0%6jd  
  { K]Q#B|_T  
  typedef T & result; PEac0rSW  
} ; nT..+ J)  
template < typename T1, typename T2 > 9W:oo:dK F  
  struct result_2 _T&?H&#  
  { J0*hJ-/u  
  typedef T2 & result; iZ<^p1i  
} ; <k<K"{  
template < typename T > KtchK pv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =dx!R ,Bw  
  { gELku .  
  return (T & )r; N:GSfM@g  
} BAG) -  
template < typename T1, typename T2 > XE* @*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'iA#lKG  
  { GwQW I ]  
  return (T2 & )r2; k__iJsk  
} XAwo ~E  
} ; _ui03veA1  
5XySF #  
`E+)e?z  
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> >。 f uQbDb&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: AD#]PSB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V>ML-s9  
L^bt-QbhO  
return l(i, j) = r(i, j); 7K,Quq.%+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Qz\yoI8JA,  
8] skAh  
  return ( int & )i; [bk2RaX:i  
  return ( int & )j; ^u&oS1U  
最后执行i = j; oW(lQ'"  
可见,参数被正确的选择了。 gyj.M`+y  
y=g9 wO  
Z"#eN(v.N  
l9KL P  
}IO<Dq=[  
八. 中期总结 Se<]g$eK?5  
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: jWJq[l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0<_|K>5dS|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $3<,"&;Ecs  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6w(Mb~[n  
lffp\v{w  
Hy ^E m  
;*1bTdB5a  
uPKq<hBI  
<_$]!Z6UR  
九. 简化 [ -"o5!0<  
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。 gNF8&T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F1)B-wW  
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: vQ/}E@?u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yI/2 e[  
  +-*/&|^等 T Po%zZo  
2. 返回引用。 B!-hcn]y  
  =,各种复合赋值等 *p:`F:  
3. 返回固定类型。 .] mYpz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5OeTOI()&5  
4. 原样返回。 bwo-9B  
  operator, _Z?{&k  
5. 返回解引用的类型。 DP\s-JpI[  
  operator*(单目) =sy>_   
6. 返回地址。 0 zm)MSg  
  operator&(单目) W9n0Jv  
7. 下表访问返回类型。 ;,P-2\V/  
  operator[] )OQhtxK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 JwCv(1$GM  
  operator<<和operator>> kms&o=^  
AzAD76iNv  
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。 KilgeN:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z0&^U#]  
GslUN% UJr  
template < typename Left > b~DtaGh  
struct value_return $$ %4,\{l  
  { Z|;<:RKWY  
template < typename T > ?CO\jW_ *n  
  struct result_1 x g=}MoX  
  { S\fEV"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1=BDqSZ@9  
} ; F*V<L   
q-s! hiK  
template < typename T1, typename T2 > 79 zFF  
  struct result_2 ]=\Mf<  
  { nk.Y#+1)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H QHFD0hv  
} ; Rs+rlJq  
} ; Q'-V\G)11  
E)==!T@E  
pR_cI]{=SA  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait we'<Y  
n Q|4.e;  
下面我们来剥离functor中的operator() %Q]u_0P*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C${{&$&  
eXJt9olI  
return l(t) op r(t) GwiG..Y]&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9pPb]v,6  
return op l(t) }e3M5LI1L  
return op l(t1, t2) 8N<0|u  
return l(t) op }~P%S(zB  
return l(t1, t2) op J ytY6HF  
return l(t)[r(t)] z0J$9hEg89  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (;utiupW  
wX}N===  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: shW$V93<  
单目: return f(l(t), r(t)); eUQ.,mP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); nb(4"|8}  
双目: return f(l(t)); }.Eq_wP<  
return f(l(t1, t2)); jvx9b([<sG  
下面就是f的实现,以operator/为例 X! 5N2x  
[c4.E"  
struct meta_divide T1zft#1~  
  { ?]%JQ]Gf*  
template < typename T1, typename T2 > SQ#6~zxl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wUzQ`h2  
  { Oq"(oNG@  
  return t1 / t2; eeIh }t>[  
} G yZYP\'S+  
} ; >}QRMn|@H  
'Z2:u!E  
这个工作可以让宏来做: F\1nc"K/(  
'^'4C'J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7t-j2 n`<  
template < typename T1, typename T2 > \ R`=3lY;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; M,V+bt  
以后可以直接用 `}o4&$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }GvoQ#N  
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 <'A>7M~h?*  
(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。。。) L/(e/Jalg  
GZT}aMMSJ  
!f_GR Pj'  
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 &_FNDJ>MCk  
Rde_I`Ru  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =/=x"q+X  
class unary_op : public Rettype GkMNV7"m  
  { .fcU&t  
    Left l; |Y3!Lix  
public : hZnT`!iFE^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -Nmf}`_  
KsYT3  
template < typename T > A/N*Nc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I Vy,A7f  
      { Bc}<B:q%b  
      return FuncType::execute(l(t)); `7jm   
    } Fk D  
mOwgk7s[ J  
    template < typename T1, typename T2 > Wm:3_C +j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pb?H cg  
      { mm$D1=h{|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >`*iM  
    } g$VcT\X  
} ; o^~6RZ  
Gb 61X6  
&Pxt6M\d  
同样还可以申明一个binary_op i=_leC)rl  
A{h hnrr8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _yjM_ALjo  
class binary_op : public Rettype U[d/ `  
  { LoHWkNZ5:  
    Left l; 3DK^S2\zBm  
Right r; 'R_U,9y`  
public : 9CJUOB>]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3iYz<M  
`'Ta=kd3  
template < typename T > 4 E3@O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {+c/$4 <  
      { hx4!P(o1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^S<Z'S  
    } +!_^MBkk  
Q 5@~0  
    template < typename T1, typename T2 > j,1,;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2o\\qEYg  
      { o.Cj+`0}5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0A1l"$_|  
    } 3Ji,n;QLm  
} ; \!SC;  
qbP[  9  
JWn9&WK  
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 "jeJV,%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8tdUnh%/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N}dJ)<(2~  
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。 "V9!srIC  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !o.g2  
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。。。 z4f5@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t: [[5];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) Q]|+Y0y}X  
下面是修改过的unary_op o_5|L9  
mB1)!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;l`8w3fDt  
class unary_op QY^ y(I49  
  { tXp)o >"  
Left l; vW4 f3(/  
  @C!q S7k)  
public : gf3/kll9  
st+Kz uK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} He]F~GXP  
#JW1JCT  
template < typename T > P{qn@:  
  struct result_1 I+<`}  
  { nB:Bw8U"Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; de`6%%|  
} ; ZO;]Zt]  
WYh7Y  
template < typename T1, typename T2 > 5o72X k  
  struct result_2 >)5vsqGZaK  
  { ;J5oO$H+68  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }BfwMq4E)n  
} ; aSK$#Xeu  
##n\9ipD  
template < typename T1, typename T2 > P,%|(qB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )8k6GO8|  
  { nut7b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Kp&d9e{ Yc  
} ?_^9e  
% idnm  
template < typename T > @ =,J6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u(~s$ENl  
  { ,J~1~fg89  
  return OpClass::execute(lt(t)); Bo0y"W[+  
} $`5DGy?RU  
xj~6,;83xR  
} ;  ?Z!KV=  
^{Vm,nAQqs  
 o j^U  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug rcbixOT  
好啦,现在才真正完美了。 t^[{8,N  
现在在picker里面就可以这么添加了: bc"{ZL!C  
"ulaF+  
template < typename Right > dKMuo'H'%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Wu}Co  
  { LNg1q1 P3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !uZ+r%  
} RS:0xN\JN  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Z/I!\  
:C&?(HJ&r  
_m&VdIPO  
ysa"f+/  
p<+]+,|\~:  
十. bind tyDtwV|  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 K1hw' AaQ  
先来分析一下一段例子 Q,4F=b  
5bAXa2Vt  
'L m `L<`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b'&pJ1]]}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M&K@><6k,k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nqH^%/7)A@  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 WLpn,8qsY  
我们来写个简单的。 ?1{`~)"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZJ 4"QsF  
对于函数对象类的版本: VgdkCdWRm_  
;L[9[uQ[C  
template < typename Func > i-<=nD&?t  
struct functor_trait  ZBXGu f  
  { <,GHy/u\  
typedef typename Func::result_type result_type; EK'&S=]  
} ; D6vn3*,&  
对于无参数函数的版本: 9t[278B6  
KZE.}8^%D  
template < typename Ret > w0IB8GdF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y(R*Z^c}d,  
  { !G,$:t1-=V  
typedef Ret result_type; ^Pf&C0xXv  
} ; Fv: %"P^  
对于单参数函数的版本: M;9+L&p=  
=6dKC_Q  
template < typename Ret, typename V1 > xsvs3y|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7L]?)2=  
  { Gh pd k;  
typedef Ret result_type; A)#sh) }Q  
} ; !$?@;}=  
对于双参数函数的版本: o ,!"E^  
So^`L s;S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L7g&]%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vP4Ij  
  { s,k1KTXg<B  
typedef Ret result_type; I Q L~I13  
} ; HLk"a-+'  
等等。。。 aC},h   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy v;Dcq  
Z:hrrq9  
template < typename Func > hq*JQb;Y}  
struct func_return \,EPsQV0?  
  { 9H}&Ri%  
template < typename T > Z)A+ wM  
  struct result_1 V[M#qZS  
  { acZHb[w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l!  y _P  
} ; +m.8*^  
) T1 oDk  
template < typename T1, typename T2 > *N r|G61  
  struct result_2 >FHsZKJ  
  { PPPwDsJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }ELCnN  
} ; :U q]~e  
} ; _e_%U<\4  
Sg$\ab$  
DRoxw24  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 iq:[+  
48Lmy<}*  
template < typename Func, typename aPicker > O-5U|wA  
class binder_1 h yKg=Foq  
  { Zsogx}i-  
Func fn; w2+]C&B*  
aPicker pk; #}(Df&  
public : |w2AB7EU  
/vDF<HVzm  
template < typename T > S7/v ,E  
  struct result_1 \,!q[nC  
  { f ti|3c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1^#Q/J,  
} ; t"p#ii a  
]M(f^   
template < typename T1, typename T2 > 9u@h`  
  struct result_2 FBAC9}V"  
  { emB D@r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -ikuj  
} ; :"^< aLj  
/&:9VMMj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .K1E1Z_  
BDRVT Y(s  
template < typename T > )hW {>Y3x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y^Q|l%Qrb  
  { X9A[  
  return fn(pk(t)); |a$w;s>\  
} Z{4aGp*  
template < typename T1, typename T2 > AdW2o|Uap  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rOHW  
  { 8{fz0H.<?  
  return fn(pk(t1, t2)); FqxOHovE  
} 1GE%5  
} ; k3 [h'.ps  
]3,.g)U*m  
F6c[v|3  
一目了然不是么? 2 `h!:0  
最后实现bind $A@3ogoS&  
>MWpYp  
@1&;R  
template < typename Func, typename aPicker > :@`(}5F4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) K}<!{/fi)  
  { *-AAQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E D^rWE_  
} -f2`qltjb  
0#fG4D_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 UX'NJ1f  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -0o6*?[Z  
0 ;_wAk  
十一. phoenix JX/4=..  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _#D\*0J  
XVDd1#h  
for_each(v.begin(), v.end(), +%qSB9_>N{  
( QiE<[QP{g  
do_ rK QASRF5*  
[ px }7If  
  cout << _1 <<   " , " U?F^D4CV\  
] hY= s9\  
.while_( -- _1), JM-ce8U  
cout << var( " \n " ) ?)[zLnxc&  
) J&"?m.~@  
);  LbX6p  
aMvK8C%7  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ow+Dd[i  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor EdAR<VfleA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3hXmYz(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: b;J0'o^G|  
.)@tXH=}+  
n*m"L|:ff  
template < typename Cond, typename Actor > +8)]m<  
class do_while 8f,'p}@!d  
  { mo#0q&ZQ  
Cond cd; HA9Nr.NqC@  
Actor act; =tc`:!$  
public : _:g GD8  
template < typename T > S $_Y/x  
  struct result_1 %g0z) J  
  { #x5N{8  
  typedef int result_type; w38c  
} ; NB3Syl8g  
9]L!.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 02W4-*)  
U+*oI*  
template < typename T > <p^*Ydx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nGv23R(?G  
  { 2z.8rNwT  
  do " _:iK]  
    { +% XhQ  
  act(t); Sj0 ucnuHi  
  } <E[HlL  
  while (cd(t)); -eR!qy:.]5  
  return   0 ; DrCWvpudd  
} :otY;n-  
} ; [W9e>Nsp0  
V5u}C-o  
MvZ+n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <84C tv  
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。 8|5Gv  
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。 oEenm\ZI  
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。 Txt%nzIu  
下面就是产生这个functor的类: AB2mt:^  
\ W 'i0+  
CGd[3}"  
template < typename Actor > GJC!0{8;  
class do_while_actor '9-axIj70  
  { O&#S4]Y   
Actor act; `;5VH]V  
public : "%oH@ =  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _K0izKTA.  
HPtTv}l  
template < typename Cond > "Ju /[#VCJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I&pr_~.  
} ; !F+|Y"c  
U|Bsa(?nx  
`Di ^6UK(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S,*{q(   
最后,是那个do_ 0i8[=  
!,Xyl} #  
| V.S.'  
class do_while_invoker xb =8t!  
  { &/ >;LgN  
public : 0" U5oP[  
template < typename Actor > "UQr:/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Gur8.A;Y  
  { V[o7J r~  
  return do_while_actor < Actor > (act); UAsF0&]  
} MAE7A"l a  
} do_; KInUe(g<9M  
^&+zA,aL,A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7tpAZ<{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 r5MxjuOB1  
最后来说说怎么处理break和continue E-UB -"6  
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。 xm<v"><  
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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