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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]"lB!O~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t* =[RS*  
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, * <\K-NSL  
xEp?|Q$  
+.Ij%S[Px5  
%VH,(}i  
  class filler Aeb(b+=  
  { o`,~#P|  
public : qyv=ot0"~F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0Gc@AG{  
} ; K5jt(7i  
& cSVOsi  
%'yrIR  
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: {]< G=]'  
eHuJFM  
,^1zG  
m{/( 3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =/!lK&  
qcS.=Cj?)  
];OvV ,*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 yQiY:SH  
x9vSekV  
1)56ec<c  
@ph!3<(In,  
二. 战前分析 ~v+kO~  
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。 .|Huz k+  
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 u^~7[OkE  
#i[:oC6m:  
uiVN z8H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *M1GVhW(+  
  /* --------------------------------------------- */ 0O9b 7F  
vector < int *> vp( 10 ); *nCA6i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H<(F$7Q!\  
/* --------------------------------------------- */ *siX:?l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \Ii{sn9  
/* --------------------------------------------- */ 9D T<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q":_\inF  
  /* --------------------------------------------- */ gQy%T]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2n:<F9^"  
/* --------------------------------------------- */ =AIFu\9#a`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rH3U;K!  
W,xdj!^t  
g8<ODU0[g  
/)ZjI W"|  
看了之后,我们可以思考一些问题: Zhfp>D  
1._1, _2是什么? X:GRjoa  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >Xn,jMUW  
2._1 = 1是在做什么? y2A\7&7  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ?Mjs[|  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 1bFZyD"  
4uXGp sL  
y%TqH\RKv  
三. 动工 &FXf]9 _X  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: aTvyz r1  
Tn7Mt7h  
`% 9Y)a/e  
D!`[fjs6A  
template < typename T > TGJz[Ny  
class assignment .I`>F/Sjr  
  { opfnIkCe  
T value; xA3_W  
public : T9yI%;D  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ne u$SP  
template < typename T2 > [<@L`ki  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } D?KLV _Op  
} ; Ku[q #_7  
4@{;z4*`  
 ,$6si  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,a5q62)q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Es[3Ppz  
AF:_&gF  
 L` [iI  
}9ulHiR  
  class holder b'O/u."O  
  { w"v96%"Y  
public : YIN* '!N  
template < typename T > ,zjz "7'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Aw7N'0K9UN  
  { 5YrzOqg=  
  return assignment < T > (t); YMo8C(  
} (\qf>l+*  
} ; CV[9i  
$}4ao2  
pauO_'j_1p  
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: Da<`| l  
U/Cc!WXV]  
  static holder _1; OTYkJEC8\N  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )7NK+k  
c6b51)sQ"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bM'F8 Fi  
而不用手动写一个函数对象。 $\m:}\%p  
K7s[Fa6J  
[#!Y7Ede  
y:E$n!  
四. 问题分析 {yNeZXA>  
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。 [m! P(o  
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。 |QZ E  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -I4@6v E,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A#`$#CO  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #)L}{mHLM-  
5ms]Wbh)  
五. 问题1:一致性 n+ H2cl }  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| H{*rV>%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :/gHqEC24  
mY=sh{ir  
struct holder UOj*Gt&  
  { /iW+<@Mas  
  // l,ny=Q$[1'  
  template < typename T > ?y>N&\pt2  
T &   operator ()( const T & r) const "tCI_ Zi;  
  { !0 7jr%-~  
  return (T & )r; 6#w>6g4V~R  
} 7T[~~V^x  
} ; w7)pBsI  
2j\_svw'  
这样的话assignment也必须相应改动: |T#cq!  
o<g?*"TRh  
template < typename Left, typename Right > =g% L$b<i  
class assignment Khq\@`RaT  
  { 2g(_Kdj*{  
Left l; +]l?JKV  
Right r; t@KTiJI ]  
public : /4{WT?j  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h*%p%t<  
template < typename T2 > EPo)7<|>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } BD6!,  
} ; " <bjS  
B<W}:>3  
同时,holder的operator=也需要改动: ~tUZQ5"  
B'/U#>/  
template < typename T > N=mvr&arP  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :kZ]Swi 5  
  { !~^2Mu(X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xvGYd,dlK  
} MmJMx  
e9acI>^w  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 g4W$MI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 L03I:IJ  
Rtf<UhUn  
return l(rhs) = r; R6~6b&-8  
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。 iQaFR@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pQxi0/dp  
"Zicac@N  
template < typename Tp > QeAkuqT'[  
class constant_t M8lR#2n|  
  { +%RXV ~  
  const Tp t; 4VL]v9  
public : Y6 @A@VJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |7T!rnr  
template < typename T > [+y/qx79  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =mk7'A>l  
  { W,n0'";')  
  return t; ?+#E&F  
} QPa&kl  
} ; ]pA}h. R#-  
SY2B\TV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g'b)]Q  
下面就可以修改holder的operator=了 =M9Od7\J  
e{9(9qE"  
template < typename T > }F R yG%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const iyhB;s5Rgw  
  { 0?j+d8*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); VuW&CnZ  
} WYE[H9x1?  
{Z|.-~W  
同时也要修改assignment的operator() qx/GioPU  
\G*vY#]  
template < typename T2 > uEuK1f`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } IV:Knh+ ?  
现在代码看起来就很一致了。 T3{qn$t8  
Rf\>bI<.  
六. 问题2:链式操作 DI!l.w5P_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .Isg1qrC  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 uoKC+8GA  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 W~QZ(:IK  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @*l}2W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >[Q(!Ai  
4 ITSDx  
template < typename T > sM~|}|p  
struct result_1 PHD$E s  
  { (N43?iv(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *Qg/W? "m  
} ; :h3 Gk;u  
+;z4.C{gM  
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: !=0N38wA  
YrgwR  
template < typename T > _&JlE$ua7  
struct   ref D x Vt  
  { W?/7PVGv5h  
typedef T & reference; .)u,sYZA|  
} ; H, =??wN  
template < typename T > 2&!G@5  
struct   ref < T &> ,)Z^b$H]  
  { 'J<KL#og  
typedef T & reference; c#`Z[  
} ; m(Bv}9  
FAU^(]-5m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: M6|Q~8$  
hlkf|H  
template < typename T > !OWV* v2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o*I-~k  
  { CWI(Q`((>  
  return l(t) = r(t); }(TZ}* d  
} JYKA@sZHe  
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。 s bW`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8 s:sMU:Q  
l= !KZaH  
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 &g@?{5FP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {v]A`u)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oOe5IczS(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >48zRi\N  
最后的布局是: R4QXX7h!  
                Add @ZK|k  
              /   \ K-_e' )22.  
            Divide   5 6]Ppa ~Xwq  
            /   \ R[Kyq|UyVr  
          _1     3 D,1S-<  
似乎一切都解决了?不。 qz(0iZ]Y  
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。 0xC{Lf&  
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。 ,n ~H]66 n  
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: vVZ@/D6w  
.wS' Xn&  
template < typename Right > ep,kImT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Scs \nF2  
Right & rt) const Cq/*/jBM  
  { 9)T;.O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }r*t V)  
} {o5E#<)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 kUn55 l  
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。 >,A:zbs&  
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。 q}tLOVu1  
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。 +:wOzTUN  
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。 #ra:^9;Es:  
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? )5)S8~Oc  
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: SG;]Vr  
;&^S-+  
template < class Action > LYkW2h`JQ  
class picker : public Action UFm E`|le  
  { {Qg"1+hhM  
public : ?7/n s>}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6#KRI%adw`  
  // all the operator overloaded z';p275  
} ; >j_,3{eJ  
eB<R@a|?S  
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。 j!qO[CJJ  
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: @q],pD  
w,;CrW T2t  
template < typename Right > `8KWZi4 ]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const UP 75}h9  
  { O:q 0-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <IGnWAWn  
} {Z3B#,V(g  
j#9p 0[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > j$n[; \]n  
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。 '|G_C%,B  
e$45OL  
template < typename T >   struct picker_maker 8AOJ'~$  
  { /J<?2T9G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qi.|oL9p  
} ; lnEc5J@c>i  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > M4XnuFGB[w  
  { n1a;vE{!  
typedef picker < T > result; ^g$k4  
} ; 5Q^ L"&0  
-z-58FLlO  
下面总的结构就有了: 5tX|@Z: z  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 -:Nowb  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Yc3r 3Jy  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .[? E1we  
至此链式操作完美实现。 ja$e)  
)Mx[;IwE  
f"~+mO  
七. 问题3 Pwt4e-  
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。 ?<YtlqL  
p{"p<XFyO  
template < typename T1, typename T2 > 2fT't"gw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #r `hK)  
  { +*WE<4"!6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); L%ND?'@  
} h `d(?1  
l!ltgj  
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: 2T<QG>;)j  
0NK]u~T<  
template < typename T1, typename T2 > 2-ev7:  
struct result_2 mDC{c ?  
  { T {a%:=`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; NIrK+uC.d  
} ; [3>l^Q|#  
%L+/GtxK  
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? m=k(6  
这个差事就留给了holder自己。 Y.sf^}  
    U5jY/e_  
j_-$xz5-  
template < int Order > udX4SBq-pC  
class holder; `9B xDp]I  
template <> A0# K@  
class holder < 1 > {dhuvB  
  { -iGt]mbJkP  
public : k ~lj:7g~  
template < typename T > P1]ucu_y,  
  struct result_1 cpz}!D  
  { PQ.xmg2  
  typedef T & result; a"&@G=M@d  
} ; D"j =|4S#  
template < typename T1, typename T2 > Jg/l<4,K,  
  struct result_2 zNuiB LxDs  
  { UTc$zc7  
  typedef T1 & result; VV)PSodb  
} ; JXUnhjB,B  
template < typename T > Qf0$Z.-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?/9]"HFHN  
  { N*$<Kjw  
  return (T & )r; @riCR<fF  
} w&f8AY)#]4  
template < typename T1, typename T2 > 1*S It5?4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h`Vb#5 ik  
  { aDb@u3X@  
  return (T1 & )r1; [bUM x  
} h']R P  
} ; ag]b]K  
\ v44Vmfz  
template <> kX zm  
class holder < 2 > 7)O?jc  
  { TDBWYppM  
public : yBE1mA:x7:  
template < typename T > ~` @dI  
  struct result_1 A9qCaq{  
  { Yd~K\tX :n  
  typedef T & result; EXH{3E54)`  
} ; qe 4hNFq  
template < typename T1, typename T2 > l " pCxA  
  struct result_2 gP/[=:  
  { 2!\y0*}K  
  typedef T2 & result; Y;6<AIx>  
} ; #x1AZwC  
template < typename T > BF<7.<,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (9*s:)zD-  
  { o+;=C@,'  
  return (T & )r; Dx$74~2e  
} `IOp*8  
template < typename T1, typename T2 > $_k'!/5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <*0MD6 $5  
  { V"%2Tz  
  return (T2 & )r2; MG>g?s'!  
} s=(~/p#M  
} ; |xZDc6HDW  
`]\4yTd  
|w- tkkS  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 (aVs p*E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F+*>q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1B'i7  
1,`-n5@J%n  
return l(i, j) = r(i, j); *U.$=4Az  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7IBm(#  
=vT3SY  
  return ( int & )i; , M/-lW  
  return ( int & )j; aw/Y#  
最后执行i = j; %=/Y~ml?  
可见,参数被正确的选择了。 0(Y$xg  
@pQv}%  
BS;rit:  
)~_!u}+:(  
^8.R 'Yq  
八. 中期总结 >ly= O  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: W2|*:<Jt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 u9:;ft{}N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [A|W0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <E$P  
*u>2"!+Ob  
rr3NY$W  
_8\Uukm  
=ADAMP  
5U|f"3&8  
九. 简化 ~Cks)mJs  
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。 :|<D(YA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4I"QT(;  
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: ?8-e@/E#x  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 MgHyKn'rL  
  +-*/&|^等 }n 6BI}n  
2. 返回引用。 u):z1b3*?  
  =,各种复合赋值等 u~LisZ&tP  
3. 返回固定类型。 "M7ry9dDH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -ud~'<k  
4. 原样返回。 5Ag]1k{  
  operator, \VHi   
5. 返回解引用的类型。 Y4@~NCU/  
  operator*(单目) T fzad2}^  
6. 返回地址。 i= ~HXr}  
  operator&(单目) ,U>g LTS  
7. 下表访问返回类型。 xVfJ ]Y  
  operator[] 2r?g|< :  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z9h`sY~  
  operator<<和operator>> BTjF^&`  
yu#Jw  
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。 C1p |.L?m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: sN-5vYfC*  
&^9f)xb  
template < typename Left > ji A$6dZU  
struct value_return }xLwv=Ia  
  { b ";#qVv C  
template < typename T > {nryAXK  
  struct result_1 8Y5* 1E*  
  { (4M#(I~cE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H1 \~T  
} ; T:; e73  
(d#?\  
template < typename T1, typename T2 > 1)u= &t,  
  struct result_2 a2dF(H  
  { (y~da~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S_?}H  
} ; EHzU`('?[  
} ; E'MMhl o  
$23="Jcl  
iY;)R|6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ao{wd1  
Oo7n_h1  
下面我们来剥离functor中的operator() QR4v6*VpD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Qx.E+n\  
lJ7k4ua\  
return l(t) op r(t) ? ~_%I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K\?vTgc(  
return op l(t) #7Qn\C2  
return op l(t1, t2) HkEp}R  
return l(t) op (6 0,0|s  
return l(t1, t2) op 4; &(  
return l(t)[r(t)] }dB01Jl '  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \idg[&}l}  
%Xp}d5-  
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: *4r;H2%c  
单目: return f(l(t), r(t)); (<3'LhFII  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k6*2= xK~  
双目: return f(l(t)); tK]r>?Y\  
return f(l(t1, t2)); fv`%w  
下面就是f的实现,以operator/为例 3YRhqp"E  
x2K.5q>  
struct meta_divide Y{2\==~  
  { QEtZ]p1H@  
template < typename T1, typename T2 > mtJI#P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]A!Gr(FHQ  
  { nDaQ1  
  return t1 / t2; yNI} =Z  
} 2&5"m;<  
} ; % ]  
}{ 9E~"_[  
这个工作可以让宏来做: = u73AM}  
rEZa%)XJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +B*ygv:  
template < typename T1, typename T2 > \ Oja)J-QXb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; RQ|!?\a=  
以后可以直接用 )2FS9h.t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~fQ#-ekzqk  
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 })s s.  
(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。。。) q=|>r n_  
]36R_Dp  
@KNp?2a  
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 HtS:'~DYo  
ggX'`bK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "K~+T\^|k  
class unary_op : public Rettype o),i2  
  { }U+gJkY2  
    Left l; /[_>U{~P#  
public : aoMQ_@0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  ae#7*B  
\+S~N:@><k  
template < typename T > R-hqaEB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [YJP  
      { ;>|:I(l;  
      return FuncType::execute(l(t)); cdzMao  
    } q4(&.Al\@  
)SUT+x(DU  
    template < typename T1, typename T2 > uVOOw&q_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )Q(tryiSi  
      { RR^I*kRH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !^G+@~U  
    } Q_LPLmM  
} ; fm:/}7s  
WynHcxC  
7P!/jaw xb  
同样还可以申明一个binary_op $7M64K{  
]@M$.msg@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )#i]exZ  
class binary_op : public Rettype pk(<],0]X  
  { R7Hn8;..  
    Left l; %=\h=\wt  
Right r; t`H^! b  
public : 1OE^pxfi>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '-gk))u>)  
<F>\Vl:  
template < typename T > ~SP.&>Q>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %|oY8;0|A>  
      { d<(1^Rto  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k`2 K?9\  
    } a5z.c_7r  
@+B .<@V  
    template < typename T1, typename T2 > W"VN2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yca9G?^\v  
      { Wky~hm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3 +BPqhzf  
    } dg/7?gV  
} ; kH1l -mxz  
~$!eB/6ty  
ZEUd?"gaR  
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 E=sBcb/v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $:/y5zi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7:{4'Wr@6|  
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。 \9@*Jgpd6*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! zO9|s}J8q  
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。。。 76$19  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 DU]MMR  
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) J A4'e@  
下面是修改过的unary_op +*!oZKm.  
\*!g0C 8 o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @Mt6O _V  
class unary_op :]=Y1*L\)  
  { XV). cW|.a  
Left l; eey <:n/Z  
  +7N6]pK|"  
public : @\u)k  
Q*(]&qr"E  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 91mXvQ:u  
u0w2v+  
template < typename T > N$p}rh#7{  
  struct result_1 VGWqy4m  
  {  f==o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $-M1<?5  
} ; r7JILk  
WI[6 l6  
template < typename T1, typename T2 > OA4NXl'  
  struct result_2 ?n\~&n'C  
  { :}UWy?F  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -NiFO  
} ; nH NMoA  
hY-;Wfg  
template < typename T1, typename T2 > SO]x^+[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s-k~_C>Fw  
  { 08yTTt76t  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,Xo9gn  
} j3Cpo x  
\dbpC Z  
template < typename T > \EUc17  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q,QMvUK:  
  { rAn''X6H  
  return OpClass::execute(lt(t)); w+2:eFi=/  
} rTDx|pvYx  
$M$oNOT}Y  
} ; 7bQ#M )}  
[~f%z(vI  
@DU]XKv  
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 "aB]?4  
好啦,现在才真正完美了。 `@")R-  
现在在picker里面就可以这么添加了: `(W V pP?  
$-5iwZ  
template < typename Right > PKwHq<vAsB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p9oru0q  
  { 1 (P >TH  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); M\e%GJ0  
} lv&<kYWY  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4LUFG  
6LNm>O  
?!Rl p/  
Lo7R^>  
7KuTC%7  
十. bind )I.[@#-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 N$:[`,  
先来分析一下一段例子 \8{C$"F  
O'$0K0k3  
VSmshld  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ncu &<j}U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;rV0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a%Q.8  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^z "90-V^  
我们来写个简单的。 :PY~Cws  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s'tmak-}|  
对于函数对象类的版本: vp[~%~1(  
 Ae <v  
template < typename Func > ^7.864  
struct functor_trait Me`jh8(K\6  
  { .px*.e s  
typedef typename Func::result_type result_type; YaFQy0t%/5  
} ; D?) "Z$  
对于无参数函数的版本: k8GcHqNHx  
%)i?\(/  
template < typename Ret > `Ft.Rwj2:m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8N'`kd~6[  
  { `N_NzH  
typedef Ret result_type; ;Tvy)*{  
} ; uV#/Lgw{M  
对于单参数函数的版本: z5=&qo|f9l  
qg 4:Vq  
template < typename Ret, typename V1 > f]h99T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pV=X  
  { Vx~[;*{,C9  
typedef Ret result_type; H/|Mq#K  
} ; ME>OTs  
对于双参数函数的版本: $f7#p4;}(  
 =SRp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 51*o&:eim  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > erdWGUfQOe  
  { `|8)A)ZVT  
typedef Ret result_type; _&_#uV<WG0  
} ; PJA%aRP,:  
等等。。。 "a %5on  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;N6Euiz  
N2[EdOJT_  
template < typename Func > {s&6C-  
struct func_return <)ozbv Xk  
  { 4 ,"%  
template < typename T > M@ILB-H  
  struct result_1 B~K@o.%  
  { Sz|;wsF{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ` 1aEV#;  
} ; 4+qoq$F</  
>_ bH ,/D'  
template < typename T1, typename T2 > $a|C/s+}7>  
  struct result_2 LxaR1E(Cc'  
  { qOAK`{b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g/e\ EkT  
} ; 2MaHD}1Jw  
} ; f}Mx\dc  
SC/|o  
e=S51q_0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :!H]gC 4  
3m:[o`L  
template < typename Func, typename aPicker > }{/3yXk[G  
class binder_1 YBb%D  
  { C\#E1\d  
Func fn; (`<X9w,  
aPicker pk; f'._{"  
public : w ryjs!  
M|IR7OtLV  
template < typename T > VX#4Gh,~N  
  struct result_1 7~(|q2ib  
  { OE_;i}58  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F*Lm=^:  
} ; RS'!>9I  
kH:! 7L_=  
template < typename T1, typename T2 > F} d>pK9fn  
  struct result_2 VA{2a7]  
  { cYHHCaCS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >Wvb!8N  
} ; 91Bl{  
w;f$oT  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %6c[\ubr  
M{\W$xPL)  
template < typename T >  zE$KU$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  {oQ.y  
  { -:Up$6PR  
  return fn(pk(t)); "\0&1C(G  
} ;.*n77Y  
template < typename T1, typename T2 > o ;nw;]oR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mhTi{t_fHM  
  { .[YM0dt  
  return fn(pk(t1, t2)); .KH3.v/c|  
} P")duv  
} ; %^1@c f?.  
(<y~]igy  
\Eqxmo  
一目了然不是么? %C}TdG(C  
最后实现bind b|_Pt  
VsLlPw{  
aN n\URR  
template < typename Func, typename aPicker > N pu#.)G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z :51Q  
  { %-u Ra\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9cV;W\ Tw  
} W!.F\H,(  
v8=7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,D#ssxV  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 II(7U3  
Buazm3q8H  
十一. phoenix #Fp5>%*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ibe#Y  
@&H Tt  
for_each(v.begin(), v.end(), liu%K9-r  
( eAvOT$  
do_ 6KT]3*B   
[ }@VdtH  
  cout << _1 <<   " , " ue?e}hF  
] ~ti{na4W<  
.while_( -- _1), J QSp2b@'H  
cout << var( " \n " ) 7&ty!PpD  
) A}K2"lQ#>,  
); 9WE_9$<V  
~cHpA;x9<^  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ;fg8,(SM^  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 8#?jYhT7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +OGa}9j-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: rK^Sn7U  
,LD[R1TU8  
7;]n+QRfm  
template < typename Cond, typename Actor > >\J({/ #O  
class do_while QPL6cU$&R  
  { Q:U^):~  
Cond cd; o u%Xnk~  
Actor act; 7r,s+u.  
public : V(/ @$&  
template < typename T > bU3e*Er  
  struct result_1 (~}P.?C8  
  { G:u-C<^'  
  typedef int result_type; AHg:`Wjv-  
} ; Sxn#  
7bC1!x*qw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?<_yW#x6  
K chp%  
template < typename T > ?ykQ]r6a<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wOfx7D  
  { 6xDYEvHS  
  do hT c VMc  
    { m6'VMW  
  act(t); s"tyCDc.c  
  }  12W`7  
  while (cd(t)); W Z!?O0.A  
  return   0 ; gG^A6Ol%D  
} Zq,[se'nh"  
} ; d<x7* OW)  
n+ot. -  
rt5FecX\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). c,wYXnJ_t  
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。 &Nzq/~uqP  
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。 NI^=cN,l  
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。 |@Cx%aEKU  
下面就是产生这个functor的类: zk#NM"C+  
~ 9 F rlj  
k PuY[~i%  
template < typename Actor > pQ:7%+Om  
class do_while_actor y;'yob  
  { i. O670D  
Actor act; A>C&`A=-  
public : U04TVQn`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  j<BW/  
U- b(  
template < typename Cond > yJyovfJz.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V'-}B6 3S>  
} ; ?W6qwm,?L  
nTG@=C#  
q:}Q5gzZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >#9 f{  
最后,是那个do_ 8[PD`*w  
3e)W_P*0?  
t[dOWgHi  
class do_while_invoker XBvJc'(s  
  { 8Uv2p{ <#  
public : @ )bCh(u  
template < typename Actor > D90.z"N\i9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {c(@u6l28  
  { xZMQ+OW2i  
  return do_while_actor < Actor > (act); ( o(,;  
} }jfOs(Q]  
} do_; xOKLc!J  
]U4)2s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? x6h';W_ 8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @pV~Q2%  
最后来说说怎么处理break和continue u!]g^r  
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。 E}YJGFB7"  
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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