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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda '7'*+sgi$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V XE85  
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, \vH /bL  
"PFczoRZ  
E?VPCx  
| c:E)S\  
  class filler R04%;p:k#  
  { k!&G ;6O-  
public : |igr3p5Fw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} PIZnzZ@Z;  
} ; "7]YvZYu0  
>DFpL$oP  
n;Nr[hI  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: *qX!  
p"xti+2,  
>e g8zN  
t)#d R._q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9/8#e+L  
+*I'!)T^B  
uTWij4)a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y v$@i A  
|8QXjzH  
2H,^i,  
FW~{io]n  
二. 战前分析 .Mn_T*F  
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。 z~O#0Q !  
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 v?s]up @@h  
>A]U.C  
A?YU:f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3`Ug]<m  
  /* --------------------------------------------- */ Y)Os]<N1  
vector < int *> vp( 10 ); h20<X;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }\iH~T6  
/* --------------------------------------------- */ !=)R+g6b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $uPM.mPFE  
/* --------------------------------------------- */ g':/hlQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (f-Mm0%[  
  /* --------------------------------------------- */ `:aml+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^R g=*L  
/* --------------------------------------------- */ ^| b]E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZqDanDM  
vb&1 S  
=XRTeIZ  
TO,XN\{y  
看了之后,我们可以思考一些问题: o@6hlLr  
1._1, _2是什么? N7wKaezE  
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。 dy }O6  
2._1 = 1是在做什么? QbN7sg~~  
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。 slQxz;t  
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。 cC4 2b2+  
GlVb |O"  
\! *3bR  
三. 动工 n?UFFi+a  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Gp l  
OI8Hf3d=  
=do*(  
M1Frn n  
template < typename T > lc:dKGF6  
class assignment (plsL   
  { E43Gk!/|(  
T value; Wl29xY}`{!  
public : We8n20wf<  
assignment( const T & v) : value(v) {} @W_=Z0]  
template < typename T2 > E$4_.Z8sRw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } w[K!m.p,u  
} ; LH:M`\(DL1  
Dc1tND$X3g  
2 cB){.E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <n+]\a97*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FX->_}kL=  
2!w5eWl,  
Juhi#&`T  
9s.x%m,  
  class holder Mnv2tnU]  
  { w!5@PJ)~U  
public : |}?o=bO  
template < typename T > CnXl 7"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9 rMP"td  
  { <[oPh(!V  
  return assignment < T > (t); 5z T~/6-(  
} 51)Q&,Mo#  
} ; "mk4O4dF  
$-=QTX  
TJ5g? #Wul  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7CGxM  
^zfO=XN  
  static holder _1; l%f &vOcd  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 G\;a_]Q  
ytDp 4x<W)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7 6} a  
而不用手动写一个函数对象。 %k"qpu  
z5> {(iY;,  
rw|;?a0  
=JR6-A1>  
四. 问题分析 pBbfU2p  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >RTmfV  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7GFE5>H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Jc3Z1Tt  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hoDE*>i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d3IMQ_k  
2_i9 q>I  
五. 问题1:一致性 liuw!  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| yu~o9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 AeZ__X  
O'WB O"  
struct holder y8!#G-d5  
  { #Bih=A #  
  // k$NNpv&;d  
  template < typename T > $vR#<a,7>  
T &   operator ()( const T & r) const y-1!@|l0:6  
  { J^Mq4&  
  return (T & )r; ]zt77'J  
} jG E=7  
} ; xh90qm  
>QcIrq%=  
这样的话assignment也必须相应改动: Vzmw%f)_+  
7<Yf  
template < typename Left, typename Right > $oo`]R_   
class assignment K8R}2K-Y  
  { !Z}d^$  
Left l; q b[UA5S\`  
Right r; :g+5cs  
public : AWG;G+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O'i!}$=g  
template < typename T2 > O^L#(8bC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } w y\0o  
} ; J?1U'/Wx2  
?nwFc3qw  
同时,holder的operator=也需要改动: [#3*R_#8R  
3+uCTn0%  
template < typename T > x Ilo@W6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const BB.^[:,dA  
  { *^@{LwY\M  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d'okXCG  
} d$?sS9"8(  
oR1HJ2>Z1  
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。 L T2UY*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 FD*) @4<o  
!%lcn O  
return l(rhs) = r; oLh 2:c  
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。 _[:>!ekx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: li +MnLt  
-"9&YkN  
template < typename Tp > :MFF*1  
class constant_t 3%0ShMFP@  
  { {~y,.[Ga  
  const Tp t; %RS~>pK1  
public : cN&]JS,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P2t{il   
template < typename T > {: H&2iF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~rl,Hr3Z o  
  { \8}!aTC  
  return t; qtI42u{  
} )/vse5EG+  
} ; er44s^$  
!VoAN5#;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R2` -*PZ_  
下面就可以修改holder的operator=了 #=81`u  
]aDU*tk  
template < typename T > ?\.DG`Zxc  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =U- w!uW  
  { zcrM3`Zh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }QzF.![~z  
} Q/2(qD; u  
|vUjoa'.7E  
同时也要修改assignment的operator() v&]k8Hc-  
~ 5@bW J  
template < typename T2 > wa f)S=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ":meys6t#  
现在代码看起来就很一致了。 Gkr?M^@K  
}9FAM@x1K&  
六. 问题2:链式操作  D_D76  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !*1Kjg3  
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。 >DSD1i+N  
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。 qPvWb1H:  
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。 2vLV1v$,q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L8WYxJ k  
S!@h\3d8{  
template < typename T > g7-*WN<  
struct result_1 W)z@>4`Bb  
  { ">|G^ @|:A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1. S?(1e"  
} ; E/:mO~1< c  
M!D&a)\  
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: U-6pia /o  
xro%AM  
template < typename T > }1}L&M@  
struct   ref iU1yJ=  
  { /9o gg  
typedef T & reference; cqSo%a2  
} ; NSV;R~"  
template < typename T > nb|KIW  
struct   ref < T &> A(84cmq!q  
  { `ttqgv\  
typedef T & reference;  {Yc#XP  
} ; y8e'weK  
s)BB(vQ]6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sn.0`Stt  
lq_(au.  
template < typename T > (M;jnQ0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Zjq(]y  
  { SF. Is=b  
  return l(t) = r(t); vP @\"  
} RqU^Q*/sF  
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。 $s S;#r0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p*5QV  
P ?A:0a  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Muay6b?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WXmR{za   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d$}!x[g$Z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @ i*It Hk  
最后的布局是: *P; cSx?2  
                Add LLD#)Jl{?  
              /   \ R|g50Q  
            Divide   5 |EZ\+!8N:{  
            /   \ 3bBCA9^se  
          _1     3 {"vTaY@  
似乎一切都解决了?不。 Bbj%RF2,  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 *m6h(8(7Z  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 De^Uc  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: #O,;3S  
4m"6$  
template < typename Right > 'wT !X[jF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const EFdo-.Ax  
Right & rt) const CY</v,\:#  
  { ,~nrNkhp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Cw$7d:u  
} r- 8fvBZ5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )[np{eF.k  
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。 {7Qj+e^  
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。 =~P)7D6  
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。 rInZd`\  
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。 VtYrU>q  
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? $i9</Es P  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: es!>u{8)  
X6-;vnlKN  
template < class Action > #<o=W#[  
class picker : public Action #gcv])to  
  { \u$[$R5  
public : FnWN]9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r>_40+|&  
  // all the operator overloaded EGw;IFj)  
} ; vT{+Z\LL=  
E]c0+rh~  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }l<:^lX  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 59#o+qo4   
_uq[D`=  
template < typename Right > }MIg RQ9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const X0 ^~`g  
  { EN/r{Cm$B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mhW*rH*m  
} ncdj/C  
Ux-i iH#s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > S.R|Bwj}(Y  
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。 }'WEqNuE  
sL4j@Lt  
template < typename T >   struct picker_maker xRbtiFk9H  
  { *&doI%q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; rr^?9M*{V  
} ; _~.S~;o!b  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]Ei*I}  
  { <^(>o  
typedef picker < T > result; T8NDS7&?  
} ; r?2J   
` #; "  
下面总的结构就有了: 3,^.  
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。 ngOGo =  
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。 l}_6 _g>6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 oxNQNJ!X  
至此链式操作完美实现。 bc]SY =  
fJD+GvV$x  
C+%6N@  
七. 问题3 PrhGp _5  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 _^@>I8ix  
["WWaCcx  
template < typename T1, typename T2 > LhCwZ1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JXQh$hs  
  { HlOn=>)<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U(:Di]>{  
} 1b,MJ~g$  
w&x$RP  
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: >Vph_98|  
dZ|x `bIgs  
template < typename T1, typename T2 > $&X-ay o  
struct result_2 qGdoRrp0Ov  
  { S+bpWA  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8 k )i-&R  
} ; +'9E4Lpx  
x4XCR,-  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? dLbSvK<(I  
这个差事就留给了holder自己。 yYiu69v  
    V*gh"gZ<  
PVaqKCj:6W  
template < int Order > ~cul;bb#  
class holder; 88On{Kk.v  
template <> 9xOTR#B:_V  
class holder < 1 > }v6@yU  
  { Zg$RiQ^-{J  
public : \p#_D|s/Ep  
template < typename T > ~oz??SX  
  struct result_1 3c+ps;nh  
  { Ya;y@44  
  typedef T & result; QxT\_Nej*n  
} ; oVQbc \P3  
template < typename T1, typename T2 > >';UF;\5]Q  
  struct result_2 9`tSg!YOh  
  { |#ZMZmo{  
  typedef T1 & result; W H%EC$  
} ; 'fPDODE  
template < typename T > u]Z;Q_=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7O,!67+^~  
  { zs.@=Z"  
  return (T & )r; d}<-G.&_  
} (bAw>  
template < typename T1, typename T2 > =Q#d0Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dy]ZS<Hz8G  
  { Gq-~z mg  
  return (T1 & )r1; (,D:6(R7t  
} Xi0fX$-,  
} ; g(dReC  
5'/ff=  
template <> ;)q"X>FMZe  
class holder < 2 > -8yN6 0|  
  { hv*XuT/  
public : r7FpR!  
template < typename T > "R]wPF5u  
  struct result_1 '"T9y=9]s  
  { ;_#<a*f  
  typedef T & result; Gn^m541  
} ; $"ACg!=M  
template < typename T1, typename T2 > 0ax ;Q[z2  
  struct result_2 @H$Sv   
  { o~M=o:^nH  
  typedef T2 & result; ajW2HH*9}A  
} ; ?5;N=\GQ  
template < typename T > RZ|M;c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C!U$<_I\2  
  { aKintb}n  
  return (T & )r; |nBs(>b  
} U|Uc|6  
template < typename T1, typename T2 > XTRF IY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4UHviuOo8  
  { B.:1fT7lI  
  return (T2 & )r2; z9E*1B+  
} <R?S  
} ; o4jh n[Fx  
5?m4B:W  
EHK+qrym  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 :LCyxLI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {DZ xK(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _& r19pY  
AdRp{^w  
return l(i, j) = r(i, j); xnHB <xrE}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5\}E4y  
qRHT~ta-?  
  return ( int & )i; 2I283%xr  
  return ( int & )j; mpQu:i|W  
最后执行i = j; =1y~Qlu  
可见,参数被正确的选择了。 L tUvFe  
W#2} EX  
"R"{xOQl  
@w;$M]o1  
Oh%p1$H  
八. 中期总结 b! r%4Ah  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: qkqtPbQ 7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c Qe3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `g <0FQA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor frc9   
bd H+M?k  
I%NeCd  
S gssNv  
)Y6\"-M[  
{yDQncq'^  
九. 简化 - ,?LS w  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +X`&VO6~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R{ udV  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Tv6y +l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9bhubx\^/  
  +-*/&|^等 (\o4 c0UzK  
2. 返回引用。 =R"LB}>h}  
  =,各种复合赋值等 P@D\5}*6  
3. 返回固定类型。 a_-@rceU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) w|Ry) [  
4. 原样返回。 f8ZuG !U  
  operator, #lc6-K#  
5. 返回解引用的类型。 d2TIG<6/  
  operator*(单目) T 2_iH=u  
6. 返回地址。 ?#Y:2LqPC  
  operator&(单目) R x(yn  
7. 下表访问返回类型。 ;G[0%z+*  
  operator[] ;WAa4r>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4I .'./u  
  operator<<和operator>> OZC yg/K  
jFip-=T{4  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Mdh]qKw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +v$W$s&b-h  
0+u >"7T  
template < typename Left >  v7Ps-a)  
struct value_return H23 O]r  
  { sPVE_n  
template < typename T > ,SNt*t1"  
  struct result_1 3hxV`rb  
  { 6}VFob#h8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e=aU9v L  
} ; |KVVPXtq%C  
<sw=:HU  
template < typename T1, typename T2 > A3*(c3  
  struct result_2 X8ZO } X  
  { ' sNiJ>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .Z#/%y3S  
} ; ec/>LJDX7  
} ; oz]&=>$1I  
\ \Tz'>[\  
 D[}^G5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t&NpC;>v  
B?yj U[/R  
下面我们来剥离functor中的operator() <1B+@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [^7P ]olW  
fFYoZ/\  
return l(t) op r(t) qj `C6_?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |)C *i  
return op l(t) Dv L8}dz  
return op l(t1, t2) X;2LK!x;y  
return l(t) op fms(_Q:R?  
return l(t1, t2) op cA|vH^:  
return l(t)[r(t)] J#ClQ%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qS"#jxc==+  
]T)<@bmL  
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: !dU$1:7  
单目: return f(l(t), r(t)); t%J1(H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }}ic{931  
双目: return f(l(t)); 7S^G]g!x  
return f(l(t1, t2)); 8qaU[u&$  
下面就是f的实现,以operator/为例 g<,0kl2'S  
0 q1x+  
struct meta_divide 0 x' d^  
  { d0C _:_  
template < typename T1, typename T2 > U]w"T{;@.)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 17,mqXX>  
  { +GL$[ 5G  
  return t1 / t2; SWY  
} RgL>0s  
} ; + d3  
pT3icy!A=  
这个工作可以让宏来做: $45.*>,  
V0# Ocq,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (>f`>6 V  
template < typename T1, typename T2 > \ eG8 l^[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Pqw<nyC.  
以后可以直接用 ^6R(K'E}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U*E)y7MY  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 \G7F/$g  
(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。。。) =6O*AJ  
GBWL0'COV  
>iRkhA=Vg  
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 &"I csxG  
Dg"szJ-   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K)se$vb6  
class unary_op : public Rettype FpU8$o~r{  
  { y Vm>Pj6  
    Left l; X{Hh^H  
public : XZM@Rys  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;gSRpTS:  
kd\Hj~*  
template < typename T > l'aCpzf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w= n(2M56C  
      { J 7G-qF\  
      return FuncType::execute(l(t)); tq3Rc}  
    } %>_6&A{K,d  
%=Z/Frd  
    template < typename T1, typename T2 > k4hk* 0Jq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +xU({/  
      { l"1D' Hk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ox&G  [  
    } D>@NYqMF  
} ; 5oSp/M  
:$,MAQ'9  
o|xZ?#^h  
同样还可以申明一个binary_op dFDf/tH  
i}P{{kMJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;RX u}pd  
class binary_op : public Rettype Cl9nmyf   
  { ..+#~3es#y  
    Left l; ' h<(  
Right r; fByf~iv,  
public : EY<"B2_%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~6@`;s`[Y  
 k4dC  
template < typename T > u4w!SD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z\A ),;  
      { S#v3%)R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); YzQ1c~+  
    } |\?u-O3  
PnaiSt9p?r  
    template < typename T1, typename T2 > kaB4[u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #Xox2{~  
      { FE&:?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F;8Q`$n  
    } Q=fl!>P  
} ; %dg[ho  
,xVAJ6_#  
(IVhj^dQm  
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 oD9n5/ozo  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _"L6mcI6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z%:>nDZV  
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。 S6JXi>n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y^}u L|=  
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。。。  =g M@[2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3N|z^6`#  
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) Wu'qpJ  
下面是修改过的unary_op rf:H$\yw  
HOFxOBV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > kDWEgnXK,v  
class unary_op 7#%Pry  
  { LlO8]b!P-^  
Left l; @x+2b0 b  
  j;Z?q%M{6  
public : T-6<qh  
C` ky=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >20dK  
`(0B09~7  
template < typename T > z<vh8dNl  
  struct result_1 4,c6VCw3+  
  { Z%B6J>;uM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X(*O$B{ R  
} ; bNVeL$'  
w,FPL&{  
template < typename T1, typename T2 > &4S2fWx  
  struct result_2 fM4B.45j  
  { I*3}erT  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 35e{{Gn)v  
} ; w"s@q$}]8M  
FZj>N(  
template < typename T1, typename T2 >  k-=LD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aW&)3C2-x  
  { II}M|qHaK  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5HV+7zU5  
} ,_RNZ sa;&  
%csrNf  
template < typename T > Dz6xx?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~;#}aQYo  
  { Tgr,1) T  
  return OpClass::execute(lt(t)); uoI7' :Nv  
} +lqGf  
pOo016afmA  
} ; q -8G  
*??lwvJp  
C\GP}:[T3  
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  |50sGJE(  
好啦,现在才真正完美了。 4A!]kj 5T  
现在在picker里面就可以这么添加了: jTcv&`fAz  
ZDW=>}~_y  
template < typename Right > ;x/eb g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Pa{  
  { f(Of+>   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ' 1gfXC  
} N8dxgh!,  
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。 ?l^Xauk4Pj  
Jq'8"  
6D`n^uoP  
nOL"6%q  
mnsl$H_4S  
十. bind XAU%B-l:  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 I1U2wD  
先来分析一下一段例子 ?Z7QD8N  
Tz,9>uN  
-PE_qZ^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Zob/H+]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 hcj}6NXc  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tO3R&"{  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 S-7&$n  
我们来写个简单的。 .PUp3X-  
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|z=Qg  
对于函数对象类的版本: #;j:;LRU  
5o dT\>Sn  
template < typename Func > <Kv$3y  
struct functor_trait o'!=x$Ky  
  { P.,U>m  
typedef typename Func::result_type result_type; 1 &9|~">{C  
} ; @a?7D;+<  
对于无参数函数的版本: 5dj@N3ZX7;  
-{xk&EB^$5  
template < typename Ret > Nhjq.&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bItcF$#!!!  
  { WR"D7{>tw  
typedef Ret result_type; YOD.y!.zq7  
} ; [7FG;}lB-  
对于单参数函数的版本: \:WWrY8&  
qJrT  
template < typename Ret, typename V1 > c>B1cR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :x*)o+  
  { IT_I.5*A2  
typedef Ret result_type; :eVZ5?F  
} ; =Xh)34q  
对于双参数函数的版本: @i1e0;\  
}oRBQP^&K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dz] 5s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > m0"K^p  
  { TmQIpeych  
typedef Ret result_type; MIrx,d  
} ; rGyAzL]  
等等。。。 fORkH^Y(&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K -U} sW  
,_Z(!| rW  
template < typename Func > go uU  
struct func_return >%j%Mj@8q|  
  { J~k9jeq9  
template < typename T > 5 8bW  
  struct result_1 Rqh5FzB>  
  { W&?Qs=@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  <OMwi9  
} ; "<!U  
"]+g5G  
template < typename T1, typename T2 > JL1ajlm~  
  struct result_2 WEimJrAn  
  { Rm} ym9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z~ cW,  
} ; N T`S)P*?  
} ; 'u7-Qetj  
hxO}'`:  
bO=|utpk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 h+FM?ct6}  
&0F' Ca  
template < typename Func, typename aPicker > `@/)S^jBau  
class binder_1 t~) P1Lof\  
  { o}OY,P  
Func fn; wGc7  
aPicker pk; cuhp4!!  
public : *2G6Q g F  
%=^/^[D  
template < typename T > NBYJ'nA%;f  
  struct result_1   Q.g/  
  { =*2,^j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; P0m3IH)  
} ; _QPqF{iI  
)>iOj50n3  
template < typename T1, typename T2 > FZr/trP~  
  struct result_2 9zu;OK%  
  { )/T[Cnx.Nc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HZyA\FS  
} ; oN7SmP_  
Z}J5sifr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} oJ74Mra  
z0[XI7KK  
template < typename T > O *sU|jeO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s^wm2/Yw  
  { C0wtMD:G  
  return fn(pk(t)); ~]?:v,UIm(  
}  Aqy w  
template < typename T1, typename T2 > VI0wul~M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v ,8;: sD  
  { <RGH+4LF  
  return fn(pk(t1, t2)); ~KBa-i%o  
} T6U/}&{O  
} ; zJe KB8  
oP&/>GmXL  
z5E%*]  
一目了然不是么? aSzI5J]/=  
最后实现bind `q^#u  
L:$4o  
Bm$|XS3cD  
template < typename Func, typename aPicker > l4bytI{63  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ig,.>'+l  
  { o*cu-j3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); cq1 5@a mX  
} e97G]XLR  
<xI<^r'C9e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 U"PcNQy  
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。 (2g a: }K  
)4yP(6|lx  
十一. phoenix 8dGsV5"*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BI1M(d#1L"  
,>;21\D  
for_each(v.begin(), v.end(), aZFpt/.d  
( $D bnPZ2$  
do_ *WwM"NFHDd  
[ W0qR? jc  
  cout << _1 <<   " , " rq+_ [!  
] xe@1H\7:  
.while_( -- _1), y>I2}P  
cout << var( " \n " ) l5[5Y6c>  
) 2Ez<Iw  
); E9:@H;Gc  
#[+# bw_6  
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: .WSyL  
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 %~u]|q<{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^P) f]GQx  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !nvwRQ  
FY1iY/\Cn  
E }L Hp  
template < typename Cond, typename Actor > `|dyT6V0I_  
class do_while L)e" qC_-  
  { HQqFrR  
Cond cd; U0x A~5B  
Actor act; YvR bM  
public : pgU [di  
template < typename T > V;M_Y$`Lh  
  struct result_1 BEdCA]T  
  { O'<V[Y} 6  
  typedef int result_type; O)'CU1vMb  
} ; )(iv#;ByL  
'p@f5[t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g`Z=Y7jLH  
RRL{a6(?  
template < typename T > @!8aZB3odt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TEtmmp0OD  
  { 8q2a8I9g  
  do ++cS^ Lo  
    { HW@wia  
  act(t); eg0_ <  
  } Iy<>-e"|  
  while (cd(t)); >jm(2P(R   
  return   0 ; afm\Iv[*  
} LEb$Fd  
} ; s,z~qL6&  
gq=t7b  
*1|7%*!8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ACszx\[K3  
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。 +|A`~\@N  
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。 9vI~vl 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。 w"hd_8cO  
下面就是产生这个functor的类: BU`X_Z1)  
-f+#j=FX  
odv2(\  
template < typename Actor > S 'a- E![  
class do_while_actor kDmm  
  { R9XU7_3B  
Actor act; t{md&k4  
public : TW|K.t@5#H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^Q/*on;A,/  
[+ud7l  
template < typename Cond > $8tk|uh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; '{&Q&3J_  
} ; RSX27fb4  
9YzV48su#  
#;[G>-tC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [vg&E )V  
最后,是那个do_ oC0ndp~+&  
TnrBHaxbo4  
;mQj2Bwr  
class do_while_invoker #]` uH{  
  { fBSa8D3}`  
public : at uqo3  
template < typename Actor > 4~fYG|a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const NL2 1se  
  { %M6 OLq!K  
  return do_while_actor < Actor > (act); K;F1'5+=D  
} 01cBAu   
} do_; Q\Ek U.[I  
/%@;t@BK4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fG0?"x@>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gZ@+62  
最后来说说怎么处理break和continue RGW@@  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 'I[?R&j$G  
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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