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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [gzw<b:`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nUhD41GJ  
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, YT, 1E>rd  
KL.{)bi  
0tn5>Dsk  
n4k. tq  
  class filler 8o4<F%ot  
  { F!`.y7hY@  
public : g=b[V   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $|6Le; K  
} ; cdP+X'Y4D  
))G%C6-  
u;& `_=p  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 4m#i4  
< 5[wP)K@  
* 2T&pX  
)Ah  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :'Imz   
lEZ[0oa  
RURO0`^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P!B\:B%4~]  
zi[bpa17W  
>eAlz 4  
LD_aJ^(d  
二. 战前分析 V)Z*X88:Tv  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ;-^WUf |  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 %'4dg k  
jDgiH}  
^bL.|vB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eiP>?8  
  /* --------------------------------------------- */ kc|`VB8L  
vector < int *> vp( 10 ); n?Gm 5##  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x gaN0!  
/* --------------------------------------------- */ !pw%l4]/t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "@GopD  
/* --------------------------------------------- */ ^o:0 Y}v=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *M+:GH/5  
  /* --------------------------------------------- */ 8xg:ItJaA0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )5d&K8@  
/* --------------------------------------------- */ +*)B;)P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3 {on$\  
#dW$"u   
,O 3"r;  
#hR}7K+@  
看了之后,我们可以思考一些问题: A>7'W\R  
1._1, _2是什么? :r^i0g|5P  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Iy|]U&`  
2._1 = 1是在做什么? .yi.GRk  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 xE;fM\7pu  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 4(u+YW GX  
a/L?R Uu  
?@_3B]Fs  
三. 动工 39"8Nq|e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6n%^ U2H/-  
"M_X9n_  
~O@V;y  
nm %ka4  
template < typename T > Rc?wIL)  
class assignment G*ym[  
  { pgU54 Ef  
T value; nN@8vivP%  
public :  `U(A 5  
assignment( const T & v) : value(v) {} CX CU5-  
template < typename T2 > Sr2c'T"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } % OiSuw  
} ; QE< 63|  
RG:ct{i  
!ybEv | =  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8C4 Tyms  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment MfeW|  
6prN,*k5  
*1;<xeVD  
G-M!I`P  
  class holder {l *ps-fi  
  { ^>g+:?x  
public : SGNi~o  
template < typename T > qUpMq:Uw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  @tDVW *!  
  { z?j~ 2K<4  
  return assignment < T > (t); :8Q6=K87  
} bhe|q`1,E  
} ; I \ vu?$w  
6G@_!i*2F  
"-ZuH   
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: v`y{l>r,  
Uy_`=JZ  
  static holder _1; sHQe0"Eo  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r^*,eF  
{_^sR}%]F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hs<7(+a  
而不用手动写一个函数对象。 n2(~r 'r)  
mqq~&nI  
[uAfE3  
0qJ(3N  
四. 问题分析 bG.aV#$FIg  
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。 N1#*~/sXh  
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。 $D9JsUij  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F P mLost  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3@ay9!Xq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Gtg; 6&2  
zUwz[^d<C  
五. 问题1:一致性 %I6iXq#  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )vuxy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Qo;$iLt  
jew?cnRmd  
struct holder  &h4(lM  
  { :kY][_  
  // qr<5z. %  
  template < typename T > aeH 9:GQ6  
T &   operator ()( const T & r) const 7|,5;  
  { !R)v2Mk|  
  return (T & )r; UnW,|n8  
} P}?,*'b  
} ; _4%+TN6z  
? 76jz>;b  
这样的话assignment也必须相应改动: og2]B\mN4  
Fo;xA  
template < typename Left, typename Right > I"T_<  
class assignment WNd(X}  
  { RMLs(?e  
Left l; DJrA@hm/Y  
Right r; FE$)[w,m  
public : x]y~KbdeB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d['BtVJ  
template < typename T2 > i/)Uj-*G)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /7P4[~vw  
} ; lXv{+ic  
"V?U^L>SF  
同时,holder的operator=也需要改动: D_@r_^}  
q'K=Ly+  
template < typename T > x8zUGvtQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5<ery~q  
  { _4.`$n/Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); GbStqR~^#  
} =P0~=UP  
v>7=T 8  
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。 ||qsoF5B]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q3z-v&^E9  
\!G&:<h  
return l(rhs) = r; @Cw<wrem  
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。 SC86+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q !S"=2  
V/762&2X  
template < typename Tp > \'E%ue_<9  
class constant_t /0"Y. @L  
  { a#j0N5<Nl  
  const Tp t; #p=/P{*  
public : e-{k;V7b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Xv=n+uo  
template < typename T > HRPTP+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const + s1mm c  
  { 193Q  
  return t; nJ'O(Wh,)  
} pjHUlQ   
} ; .rN 5A+By`  
g-Z>1V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;wTl#\|w0  
下面就可以修改holder的operator=了 m./lrz  
oryoGy=(yk  
template < typename T > %4+r&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C4Bh#C  
  { {!'AR`|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $Wb"X=}tl  
} cq@8!Eu w]  
(AXS QI~y  
同时也要修改assignment的operator() obaJT"1  
ha3 Qx  
template < typename T2 > kF6X?mqgD  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s?E7tmaM  
现在代码看起来就很一致了。 *Swb40L^  
&W`yHQ"JY  
六. 问题2:链式操作 rJ9a@n,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GaM#a[p  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 DghX(rs_  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 rDUNA@r  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 e~nmIy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >8>`-  
+a"A svw2  
template < typename T > >!`T=(u!  
struct result_1 /g@.1z1w  
  { OYy%aA}h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %2bZeZ  
} ; cKFzn+  
?sp  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: S-'iOJ 1]  
0(:"q!h  
template < typename T > />K$_T/]  
struct   ref &[qL l  
  { xJN JvA  
typedef T & reference; ]W-:-.prh  
} ; BNu zlR  
template < typename T > & UL(r  
struct   ref < T &> [ o3}K  
  { XSn^$$S  
typedef T & reference; GfL}f9  
} ; r$R(4q:  
q;t T*B W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \W}?4kz  
L;E9"7Jo  
template < typename T > 2/qfK+a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6-QTqb?U;N  
  { 1th|n  
  return l(t) = r(t); >Y)jt*vQ  
} FU5vo  
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。 |UBR8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !-LPFy>  
]%ikr&78u  
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 4+'yJ9~,B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {u3^#kF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :}e*3={4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )5Gzk&|  
最后的布局是: 5JIa?i>B  
                Add JU/K\S2%,  
              /   \ |W`1#sP>  
            Divide   5 C&Ow*~  
            /   \ [1 w  
          _1     3 YeYFPi#  
似乎一切都解决了?不。 h*h+VM  
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。 byyz\>yAVq  
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。 ^nFa'=  
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: Pm7,Nq)<>n  
mNWmp_c,1  
template < typename Right > }qi6K-,oU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q8P| ]  
Right & rt) const =n i&*&  
  { >umcpkp- h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n]6xrsE  
} <;phc~0+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <y(>z*T;  
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。 (#X/sZQh  
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。 X -w#E3  
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。 \SA5@.W  
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。 :7@"EW  
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? OZQhT)nS]  
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: 9@:H9" w  
=36vsps=  
template < class Action > | z$ba:u5  
class picker : public Action eIg ' !8h?  
  { )=[K$>0k  
public : %* vYX0W"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} c^Rz?2x  
  // all the operator overloaded ^md7ezXL  
} ; (ZT*EFhb(  
ol:,02E&  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 P\*-n"  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ?dC[VYC\^  
S2;{)"mS  
template < typename Right > ,BOB &u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const CZxQz  
  { J0C<Qb[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }\OLBg/  
} +m Mn1&  
e7>)Z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ()}O|JL:K  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ;)u}`4~L  
y? )v-YGu  
template < typename T >   struct picker_maker mQ('X~l  
  { EYcvD^!1g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; TB*g$ *  
} ; 1CFrV=d  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > toX4kmC  
  { 4/~8zvz&3  
typedef picker < T > result; LV4 x9?&  
} ; rm1R^ n  
-Z4J?b  
下面总的结构就有了: t A\N$  
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。 k2j:s}RHY  
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。 q !EJs:AS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 D2[uex  
至此链式操作完美实现。 )wCA8  
FOM~Uj  
@HMt}zD  
七. 问题3 :_p3nb[r  
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。 rcF;Lp :  
3k5Mty  
template < typename T1, typename T2 > j<R,}nmD3\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p! zC  
  { D$YAi%*H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); HC?yodp^  
} h 34|v=8d  
/-8v]nRB  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: B[S.6 "/H  
7iLm_#M  
template < typename T1, typename T2 > o-lb/=K+  
struct result_2 )[~ #j6  
  { \#m;L/D  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `(_cR@\  
} ; &:S_ewJK7  
N+"Y@X yg  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? "5synfO  
这个差事就留给了holder自己。 |pqLwnOu  
    VahR nD  
Ty*ec%U9F  
template < int Order > E@JxY  
class holder; 0u'4kF!P!  
template <> G|4vnIS  
class holder < 1 > "of(,p   
  { k#c BBrY  
public : Z?ZcQ[eC  
template < typename T > b+OLmd  
  struct result_1 &Sa<&2W4S  
  { \Y Cj/tG8  
  typedef T & result; zb?wl fT  
} ; I{_St8  
template < typename T1, typename T2 > PxfeU2^{0  
  struct result_2 SL hki)|  
  { y$r9Y!?s  
  typedef T1 & result; l(v$+  
} ; l#\z3"b  
template < typename T > KQJn\#>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {l0;G) -  
  { f`:e#x  
  return (T & )r; _>dqz(8#  
} >tr_Ypfv,c  
template < typename T1, typename T2 > JAC W#'4hV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xd)ba9{  
  { 9x;/q7  
  return (T1 & )r1; @E,{p"{  
} #_2V@F+,  
} ; N5}vy$t_P  
p$?c>lim  
template <> pEH[fA]  
class holder < 2 >  ,H1J$=X'  
  { 7@fd[  
public : ,\+tvrR4X  
template < typename T > J}._v\Q7P  
  struct result_1 DECX18D  
  { "sAR< 5b  
  typedef T & result; L]K*Do  
} ; D'fP2?3FK  
template < typename T1, typename T2 > /nv1 .c)k  
  struct result_2 l]sO[`X  
  { >B8)Wb :  
  typedef T2 & result; :{_Or'L  
} ; ;f= :~go  
template < typename T > iN`/pW/JE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _q6+]  
  { Se0/ysVB  
  return (T & )r; nXi6Q+YI  
} j"94hWb  
template < typename T1, typename T2 > B|:{.U@ne  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g+ 2SB5 2D  
  { 7w>"M  
  return (T2 & )r2; &=$8 v"&^  
} }^`{YD  
} ; "5{Yn!-:  
s$H5W`3  
jvu,W4  
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> >。 $XyGCn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `(Q58wR}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *zX<`E  
wTIf#y1=9  
return l(i, j) = r(i, j); \?3];+c9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :\4O9f*5+  
ni~45WX3  
  return ( int & )i; sv0kksj  
  return ( int & )j; Q=^}B}G  
最后执行i = j; f1=8I_>=  
可见,参数被正确的选择了。 |I OTW=>  
>W-e0kkH  
;A- Ef  
i3e|j(Gs4  
5)T{iPU%X  
八. 中期总结 R`1$z8$  
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: Jt)<RMQ^R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b]|7{yMV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <7 PtC,74  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qZ1fQN1yG  
E+~~d6nB  
2B!nLL Cp+  
Uj!L:u2b  
jBE= Ij  
6PPvf D^  
九. 简化 ImF/RKI~ "  
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。 !0fK*qIL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UI8M<  
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: .Dx]wv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pAa{,,Qc  
  +-*/&|^等 PMrvUM62  
2. 返回引用。 As)-a5!  
  =,各种复合赋值等 GGLVv)  
3. 返回固定类型。 c69C=WQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^ )+tn  
4. 原样返回。 .0a$E`V=D  
  operator, .5I1wRN49  
5. 返回解引用的类型。 WrG)&&d  
  operator*(单目) oa9T3gQ?  
6. 返回地址。 ?ii a  
  operator&(单目) L3kms6ch  
7. 下表访问返回类型。 }RyYzm2  
  operator[] |UlScUI,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E4{^[=}  
  operator<<和operator>> 3b[_0  
(JF\%Yj/  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 7vHU49DV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6'Lij&,f?{  
7M$>'PfO  
template < typename Left > T %cN(0 @  
struct value_return i^gzl_!  
  { |5FyfDaFBX  
template < typename T > 6~2!ZU  
  struct result_1 $Z;0/\r%  
  { 9wI1/>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Z+vLEEX*uQ  
} ; 4)"jg[  
8<g5.$xyz  
template < typename T1, typename T2 > e{?~ m6  
  struct result_2 7,(:vjIXd  
  { ].Et&v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \?GMtM,  
} ; 3-Ti'xM  
} ; .IYE"0)wJ  
'7E?|B0],  
@,s[l1P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |9(uiWf  
4W1"=VL[g  
下面我们来剥离functor中的operator() lJKU^?4S8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: N}^\$sVu_  
G,$jU9 f  
return l(t) op r(t) l9SbuT$U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) JM!o(zbt  
return op l(t) Y=Bk;%yT=  
return op l(t1, t2) IJs` 3?  
return l(t) op tt`b+NOH>  
return l(t1, t2) op O-mP{  
return l(t)[r(t)] paiF ah  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !rwv~9I  
Z,Q)\W<'-  
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: 'KXvn0  
单目: return f(l(t), r(t)); CM~)\prks  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); oU{m\r  
双目: return f(l(t)); \]o#tYN\a0  
return f(l(t1, t2)); jMZ{>l.v  
下面就是f的实现,以operator/为例 J;G+6C$:  
U*,5t81  
struct meta_divide CFn!P;.!  
  { `F(KM '  
template < typename T1, typename T2 > iGm[fxQ|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1'Kn:I  
  { qM]eK\q 1  
  return t1 / t2; up`!r;5-  
} O~w&4F;{  
} ; Rsqb<+7  
ULAAY$o@5  
这个工作可以让宏来做: 7X1T9'j I2  
KLlW\MF1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *qGxQ?/  
template < typename T1, typename T2 > \ 8g&uCv/Uk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NCd_h<}|6F  
以后可以直接用 mVW:]|!s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %5a>@K]  
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 7pmhH%Dn$  
(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。。。) vB KBMnSd  
ZOfyy E  
nIKh<ws4z  
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 vJ }^ p }  
EubF`w$KWX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BPe5c :z  
class unary_op : public Rettype h_Q9 c  
  { $^}?98m  
    Left l; }"%tlU!}  
public : i,Yv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} quVTqhg"  
vt@.fT#e  
template < typename T > yw$er?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }M * Oo  
      { &+d>xy\^/  
      return FuncType::execute(l(t)); hH|3s-o  
    } $_% a=0  
,;hI yT  
    template < typename T1, typename T2 > 6:#zlKYJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3<CCC+47  
      { s9@/(_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t|%wVj?_  
    } 9 }jF]P*Q  
} ; >2,x#RQs  
+|KnO  
Ztr,v$  
同样还可以申明一个binary_op =gw 'MA  
O| ) [j@7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VW$Hzx_z  
class binary_op : public Rettype +r"{$'{^  
  { 6/Q'o5>NL:  
    Left l; g,r'].Jg  
Right r; #jv~FR`4v^  
public : w?Cqe N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E~3wdOZv1  
VW}xY  
template < typename T > X@2[!%nm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I_oJx  
      { Cpz'6F^oP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); D({% FQ"  
    } M6[&od  
&2d^=fih  
    template < typename T1, typename T2 > K}L-$B*i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bb`GV  
      { {.K >9#^m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'C)`j{CS  
    } Xk8+m>   
} ; esIE i!d  
mw-0n  
` <cB 6  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 q~48lxDU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?k CK$P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k^:)|Z  
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。 8vOKm)[%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c,:xm=&  
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。。。 Ep>3%{V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 s{4|eYR  
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) # y%Q{  
下面是修改过的unary_op %O#)=M~  
4p\<b8(9>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *Fi`o_d9[`  
class unary_op /'ccFm2  
  { =* oFs|v  
Left l; zxTcjC)y  
   yl0&|Ub  
public : y-w=4_W  
e C?adCb  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} AKk6kI8F  
~ODm?k  
template < typename T > g"Mqh!{ FI  
  struct result_1 WwG78b-OA  
  { rlEEf/m:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,u8)g; 8s  
} ; G1=GzAd$5  
$T.we+u  
template < typename T1, typename T2 > <csz4tL}P  
  struct result_2 |2z?8lx  
  { mtu/kd'(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {EE/3e@  
} ; (n_lu= E70  
$O9Nprf  
template < typename T1, typename T2 > EnnT)qos  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YBqu7&  
  { uLX5khQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l=,\ h&  
} 2oyTS*2u_&  
kv{uf$X*ve  
template < typename T > rf^ Q%ds  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xOnbY U  
  { |WqEJ*$,  
  return OpClass::execute(lt(t)); r2M Iw  
} (&HAjB  
(L}  
} ; rH Et]Xa  
FKRO0%M4}Z  
#}*w &y  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug |h$*z9bsf  
好啦,现在才真正完美了。 (N{Rda*8  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3omFd#EP  
" uf*?m3  
template < typename Right > D!< [\ G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sLrSi  
  { Z M_ 6A1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ywWF+kR_  
} o8Vtxnkg  
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。 u>SGa @R)  
exT O#*o  
y=7WnQc  
XJ,P8nx  
H'7AIY }  
十. bind |W4 \  
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。 hqrI%%  
先来分析一下一段例子 C%_^0#8-0  
Ww-%s9N<  
#2l6'gWE0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} BNns#Q8a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =%P'?(o|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 acr@erk  
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。 E]$YM5  
我们来写个简单的。 Jf6u E?.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .#0),JJZ[  
对于函数对象类的版本: FYq]-k{\  
9ZFvN*Zf'  
template < typename Func > $.{CA-~%[  
struct functor_trait KzD5>Xf]4$  
  { o (fZZ`6Y  
typedef typename Func::result_type result_type; g-lF{Z  
} ; 5y-8_)y8o  
对于无参数函数的版本: -wv5c  
7.g)_W{7}  
template < typename Ret > X{KWBk.1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ? g9mDe;k  
  { dayp1%d  
typedef Ret result_type; 6Q S[mWU  
} ; !9|)v7}  
对于单参数函数的版本: DE"KbA0}  
EXn$ [K;  
template < typename Ret, typename V1 > bL*;6TzRK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Cx$C+  
  { FD>j\  
typedef Ret result_type; Zkl:^!*  
} ; u=^0n2ez  
对于双参数函数的版本: +bK[3KG4F5  
f5D.wSY  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [)UF@Sq4+Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > E><!Owxt/  
  { 2B&Yw  
typedef Ret result_type; .s$#: ls?  
} ; +9Z RCmV  
等等。。。 R7aS{8nn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "j|}-a  
C {.{>M  
template < typename Func > _|%pe]St  
struct func_return X&qRanOP;z  
  { JmN,:bI  
template < typename T > w6tb vhcmU  
  struct result_1 fq-$u;~h  
  { 63:0Vt>hZ^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !g:UkU\J  
} ; mw}obblR  
JHpoW}7QB  
template < typename T1, typename T2 > pL`snVz  
  struct result_2 dLOUL9hf  
  { N{Og; roGD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; - bL 7M5  
} ; +o&E)S}wP  
} ; VU,\OOp  
W}B 4^l  
]:TX> X!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ),`MAevp  
bqY}t. Y&"  
template < typename Func, typename aPicker > 0 [6llcuj  
class binder_1 Fs_,RXW"  
  { T=7V+  
Func fn; EN@LB2  
aPicker pk; :H[E W3Q  
public : E:BEQ:(~L  
S!J.$Y<Ko  
template < typename T > x)<5f|j  
  struct result_1 %8iA0t+  
  { y$@d%U*rW^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qmUq9bV  
} ; 9_IR%bm  
}D.?O,ue  
template < typename T1, typename T2 > ?#]K54?  
  struct result_2 Yjz'lWg  
  {  iqf+rBL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $ hB;r  
} ; m'1NZV%#  
#|^7{TN   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5r/QPJ<h  
6suB!XF;  
template < typename T > Z5~dU{XsT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e2w$":6>  
  { #r 1 $=GY  
  return fn(pk(t)); z79L2lJn  
} |7WzTz  
template < typename T1, typename T2 > &|<~J (L;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .UbmU^y|  
  { ;@K,>$ur-  
  return fn(pk(t1, t2)); G[u_Uu=>  
} Q(m} Sr4  
} ; G 8|[.n  
AG) N^yd  
[:$j<}UmB  
一目了然不是么? /b@0HL?  
最后实现bind >K#Z]k  
Jl3l\I'  
!7J;h{3Uw  
template < typename Func, typename aPicker > 77/y{#Sk  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +Cx~4zEq  
  { sw*k(i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a AYO(;3  
} (omdmT%D  
r5[om$|*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C|"T!1MlY4  
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。 f ;|[  
Y">tfLIL_  
十一. phoenix |w[}\#2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: R@>R@V>c  
[a;lYsOsJ  
for_each(v.begin(), v.end(), )Y~q6D K  
( y<PPO6u7  
do_ d T/*O8  
[ /6F 1=O(c>  
  cout << _1 <<   " , " )?'sw5C  
] ,)V*xpp  
.while_( -- _1), +`f gn9p  
cout << var( " \n " ) .}ZX~k&P  
) *Q=-7a m  
); F']Vg31c  
jLvI!q   
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: 7|zt'.56[  
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 `]]gD EPG{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]Vjn7P`~ N  
那么我们就照着这个思路来实现吧: b7v] g]*  
wd*T"V3  
F-k1yZ?^  
template < typename Cond, typename Actor > 8!>uC&bE8  
class do_while DS>s_3V  
  { M; zRf3S  
Cond cd; SrK;b .  
Actor act; doc5;?6   
public : _KmpC>J+  
template < typename T > eJ{"\c(  
  struct result_1 ~'fa,XZ<  
  { BO[Q"g$Kon  
  typedef int result_type; X_s;j5ur  
} ; #CV(F$\1{  
2)RW*Qu;+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} e_]1e 7t  
*sJx0<!M}  
template < typename T > F&lc8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9Lz)SYd  
  { .j88=t0  
  do 9ciL<'H\  
    { &%u,b~cL?  
  act(t); |BH, H  
  } k`)LO`))  
  while (cd(t)); M#S8x@U  
  return   0 ; pI(FUoP^  
} >jl"Yr#  
} ; a^[io1}-  
\<lV),  
0 {{7"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]CC~Eo-%-  
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。 w?M*n<) O  
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。 +\Q6Onqr  
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;6Xx_+r  
下面就是产生这个functor的类: od^ha  
8x,;B_Zu  
9U}EVpD  
template < typename Actor > (-dJ0!  
class do_while_actor qwFn(pK[  
  { m$LZ3=v%8  
Actor act; W\~ZmA.  
public : "r"]NyM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T>f-b3dk  
)STt3.  
template < typename Cond > k})9(Sy~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3}twWnQZJ  
} ; G#@<bg3  
w4L\@y 3  
^;@Bz~Z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 '3hvR4P  
最后,是那个do_ ^* DKF  
:+Dn]:\  
KAsS= `  
class do_while_invoker KMbBow3o*~  
  { GUN<ZOYb=  
public : Ds}6{']K  
template < typename Actor > Wnf`Rf)1z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |=%$7b\C  
  { a}>GQu*y  
  return do_while_actor < Actor > (act); J.?p?-"  
} ae!_u \$  
} do_; _l8oB)  
H~V=TEj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !Aw.f!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cuKgO{.GH  
最后来说说怎么处理break和continue $^ >n@Q@&L  
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。 V;:A&  
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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