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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n25tr'=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 OUk5c$M(  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 5F sj_wFk  
2d;xAX]  
!@Vp Bl  
-zLI!F 0  
  class filler {i}Q}OgYq  
  { ftU5 A@(T  
public : cTa D{!zm5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6`";)T[G9  
} ; <d&)|W  
W>wi;Gf#  
34^Cfh  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 9c % Tv  
^t ldm7{_  
+M]8_kE=+l  
S=amjcC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |j}F$*SE[  
J$/BH\  
h5JwB<8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r4ttEJ-jG  
zomNjy*  
%e<dV\x?T  
u\geD  
二. 战前分析 \ J:T]  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ~d `4W<1a  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ;GT)sI   
Jb.u^3R@  
UYrzsUjg&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yi;t  
  /* --------------------------------------------- */ &FF. Ddt{  
vector < int *> vp( 10 ); PQ"%Z.F"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D=sc41]  
/* --------------------------------------------- */ j"u)/A8*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6:tr8 X_  
/* --------------------------------------------- */ v ]U;5Uo  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +vSE}  
  /* --------------------------------------------- */ ~%:p_td  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^|{fB,B  
/* --------------------------------------------- */ DMN H?6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (#iM0{  
\\Tp40m+  
"[S 6w  
gbf=H8]  
看了之后,我们可以思考一些问题: LhRe?U\  
1._1, _2是什么? *+Q*&-$  
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。 l{o{=]x1  
2._1 = 1是在做什么? Vot+gCZ  
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。 %ys}Q!gR  
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。 @5G7bY7Nz  
y]4 `d  
 ly%B!P|  
三. 动工 i O|,,;_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: BIf].RY  
j$oZIV7  
emPm^M5/K  
oz-I/g3go  
template < typename T > :=eUNH  
class assignment 8vW`E_n  
  { &it/@8yH  
T value; (+ anTA=  
public : :Rj,'uH+h)  
assignment( const T & v) : value(v) {} n1(X%%2  
template < typename T2 > &)jZ|Q~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .{Oq)^!ot  
} ; m9c T}x&j  
r['C.S6  
6|cl`}g_j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DJ0T5VE W3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \%Q rN+WQ  
lB~'7r`  
:]Qx T8B  
oa !P]r  
  class holder {=7i}xY]T  
  { 1^^D :tt  
public : S Tk#hhx  
template < typename T > JHH&@Cn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T=dvc}  
  { 1u+ (rVQN  
  return assignment < T > (t); fGWK&nONyk  
} oz@6%3+  
} ; 7!nAWlQ&-E  
Hvo27THLo  
Y{tuaBzD  
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: ++"PPbOe&D  
K({,]<l5  
  static holder _1; $Xc<K_Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ZhaOH5{9  
j!7Uj]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;}'<`(f&nX  
而不用手动写一个函数对象。 KZfRiCZ  
0*x?  
7b2<, .E  
(SA*9%  
四. 问题分析 %([H*sLX  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 {hR2NUm  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 lXKZNCL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,0~TvJS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 SH|$Dg  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /z:K#  
??V["o T  
五. 问题1:一致性 q Db}b d5  
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?| c%.& F  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pk1M.+  
hiHp@"l<  
struct holder ?='9YM  
  { \9QOrjiw  
  // V1A3l{>L  
  template < typename T > -#x\E%v.F  
T &   operator ()( const T & r) const nTKfwIeg5  
  { 5wX>PJS  
  return (T & )r; `,d7_#9'  
} G)7sXEe  
} ; q /?_djv  
hGV/P94  
这样的话assignment也必须相应改动: Q#KjX;No  
4/>={4Y9  
template < typename Left, typename Right > <=M}[  
class assignment _s8_i6 Y  
  { ;xwQzu%M>5  
Left l; lZ_k307  
Right r; (mlc' ]F  
public : UXHFti/A<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _y UFe&  
template < typename T2 > [=+/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^&HYnwk  
} ; e,8-P-h~T  
C<>.*wlp=  
同时,holder的operator=也需要改动: sXu+F2O  
I&Y(]S,cU  
template < typename T > aa/9o ]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vE(Hy&Q&  
  { Dzr5qP?#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); jq{Ix  
} {A UEVt  
)K~nZLULY  
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。 ]mA?TwD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Uw"   
%>TdTt  
return l(rhs) = r; `l#g`~L  
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。 5Y^ YKV{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )3sb 2 #  
<H6Uo#ao  
template < typename Tp > %R"Fx$tQ  
class constant_t {wI0 =U  
  { -S @:  
  const Tp t; =Frr#t!(w0  
public : y e'5 A   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cDg27xOUi  
template < typename T > 46~ug5gV  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ty>O}9%  
  { YP l{5 =  
  return t; Gj3/&'k6  
} 'Iu(lpF&  
} ; *OiHrI9y  
wn`budH?c8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O5 SX"A  
下面就可以修改holder的operator=了 ?*,q#ZkA9W  
v(`$%V.  
template < typename T > ?9+;[X  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const UlrY  
  { FhGbQJ?[3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q*: Ow]  
} *F0N'*  
pjFgIG2=9  
同时也要修改assignment的operator() d@hJ=-4  
16vfIUtb  
template < typename T2 > f$|v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xh0!H| R  
现在代码看起来就很一致了。 uypD`%pC  
AI2CfH#:C  
六. 问题2:链式操作 V 6F,X`7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TL>e[ PBO  
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。 M3%< kk-_  
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。 A\`Uu&  
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。 xpz Jt2S  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P}gh-5x  
#LiC@>  
template < typename T > \Z8!iruN  
struct result_1 \B)<<[ $  
  { wr`eBPu  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M:x(_Lu  
} ; v;S JgZK  
2 E^P=jU`  
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: ("Zi,3"+  
-IE;5f#e  
template < typename T > d9s"y?8  
struct   ref sZc<h]L(g  
  { Y%3j >_\;  
typedef T & reference; D%zIm,bf  
} ; *d(Dk*(  
template < typename T > ScEM#9T|  
struct   ref < T &> Z_%>yqDC  
  { H,'c&  
typedef T & reference; ]P.S5s'  
} ; *h Ur E  
8QU`SoS9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  l}JVRU{  
~0L>l J  
template < typename T > E%TvGe;#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b> | oU  
  { -Db(  
  return l(t) = r(t); &PbH!]yd  
} < javZJ  
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。 Y3?kj@T`i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %Xn)$Ti ~<  
N}\i!YUD  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 %uKD cj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =$MV3]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /9sUp} *  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d<]/,BY'  
最后的布局是: )j](_kvK  
                Add V%))%?3x_  
              /   \ a.P^+h  
            Divide   5 N'4*L=Ut  
            /   \ SLW1]ZaG  
          _1     3 sB $!X@  
似乎一切都解决了?不。 !*p lK6a  
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。 :H~r _>E  
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。 !)GPI?{^5  
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: DGcd|>q  
=Oy,SX  
template < typename Right > .*ZNZ|g_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #C|iW@  
Right & rt) const `+U-oqs  
  { Ab2VF;z :  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1!~9%=%  
} |nD`0Rbw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 IySlu^a  
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。 =uHTpHR  
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。 # aC}\  
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。 x[]n\\a?  
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。 M:ttzsd  
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? sviGS&J9h  
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: 9rhz#w  
{2!.3<#  
template < class Action > (q)W<GYP  
class picker : public Action @ ~PL|Pp_  
  { xMe[/7)4  
public : 9vXrC_W9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <3i!{"}  
  // all the operator overloaded gX[6WB"p  
} ; y<)x`&pcD  
EM"YjC)F  
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。 #6JG#!W  
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: /gxwp:&lY  
Zvc{o8^z  
template < typename Right > \hg12],#:@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cEe>Lyt  
  { !aLL|}S  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T7[ItLZ  
} 4]Krx m`8  
C@xh$(y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )F:hv[iv  
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。 TtHqdKL  
o_?YYw-:  
template < typename T >   struct picker_maker 1g *4e  
  { J 9z\ qTI  
typedef picker < constant_t < T >   > result; bEM-^SR  
} ; h 9No'!'!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O`*}N1No[  
  { gP`8hNwR  
typedef picker < T > result; vuHqOAFNs  
} ; m/<7FU8  
,2"-G";!f\  
下面总的结构就有了: k5((@[  
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。 7Kfh:0Ihhy  
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~nc:eWD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9mr99 tA  
至此链式操作完美实现。 }=NjFK_6  
tip\vS)  
G"wy?  
七. 问题3 yKi* 8N"e<  
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。 ^dQ#\uy  
$P>ci4]t  
template < typename T1, typename T2 > 23zB@aE_?1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gz8<&*2  
  { @`)A )  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gE|_hfm(  
} oGa8}Vtc  
8@Pv nOL  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: WJ8i,7  
VGkwrS;+I  
template < typename T1, typename T2 > t=5 K#SX}  
struct result_2 K^EW*6vB8O  
  { Ao(Xz$cQfW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; YHl6M&*@  
} ; IF<pT)  
awGI|d  
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? (z\@T`6`  
这个差事就留给了holder自己。 tQF,E&Jo8  
    }PD? x4  
h>9GfF3  
template < int Order > }5\F<b^@Y  
class holder; LNtBYdB`pK  
template <> iCnKQG  
class holder < 1 > ,@Xl?  
  { kU0e;r1N  
public : nKT\/}d  
template < typename T > l@%MS\{  
  struct result_1 Ap=L lZ  
  { uD_iyK0,  
  typedef T & result; "1t%J7c_  
} ; m!V ?xGKJ  
template < typename T1, typename T2 > d[J+):aW  
  struct result_2 xh,};TS(K  
  { :>]= YE  
  typedef T1 & result; 4u0=/pfi[  
} ; K} LmU{/t/  
template < typename T > Pd6p)zj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7' ]n_-fu  
  { IOtSAf  
  return (T & )r; '(r/@%=U  
} q{ i9VJ]  
template < typename T1, typename T2 > 1TJ2HO=Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L TzD\C'  
  { vWc=^tT   
  return (T1 & )r1; )l~:P uvh  
} sA[hG*#/S  
} ; N*y09?/h  
E0[ec6^qwY  
template <> q,(U8  
class holder < 2 > v'mRch)d  
  { B agO0#  
public : a"@k11  
template < typename T > UiO%y  
  struct result_1 ],V_"\ATD  
  { OrNi<TY>  
  typedef T & result; (R5n ND  
} ; @m[q0G}  
template < typename T1, typename T2 > kaq H.e(  
  struct result_2 jvv3;lWDL.  
  { `7[z%cuK  
  typedef T2 & result; yY+)IU.  
} ; `83s97Sa  
template < typename T > d0vn/k2I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pUi|&F K">  
  { 2dg+R)%  
  return (T & )r; 'B>fRN  
} AwN7/M~'  
template < typename T1, typename T2 > I&%{%*y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V C$,Y  
  { ~gg(i"V  
  return (T2 & )r2; o`,|{K$H  
} fyaiRn9/  
} ; 6aRPm%  
bis}zv^%v  
{xJq F4  
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> >。 v,Eqn8/O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: dY[ XNP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Z\c^CN  
_$g6Mj]1z  
return l(i, j) = r(i, j); iZm# "}VG  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4LO4SYW7  
YW9r'{(D(I  
  return ( int & )i; B8_)I.  
  return ( int & )j; iYJ:P  
最后执行i = j; <?yf<G'$  
可见,参数被正确的选择了。 F<H[-k*t/  
e1ts/@V  
Z1Y/2MVSb  
nIc:<w]  
X)6}<A  
八. 中期总结 '9d<vW g  
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: [Ume^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ML eo3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g2)jd[GM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor vz$-KT4e^  
YvA@I|..~  
]:H((rk  
l}w9c`f  
RgTm^?Ex  
o^ Z/~N  
九. 简化 B"KDr_,,  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 dRC RB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wMc/O g  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 4PdJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p=13tQS<  
  +-*/&|^等 ^<u9I5?  
2. 返回引用。 p>x[:*  
  =,各种复合赋值等 (h&XtFul}  
3. 返回固定类型。 EY+/ foP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <7  
4. 原样返回。 ct o+W}k  
  operator, e8E*Urtz  
5. 返回解引用的类型。 ;zq3>A  
  operator*(单目) itotn!Wb`  
6. 返回地址。 3jR>   
  operator&(单目) JdYmUM|K/c  
7. 下表访问返回类型。 dOG]Yjc  
  operator[] pX 4:WV  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,EsPm'`?A/  
  operator<<和operator>> b{+7sl  
M( eu wy  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 HgVPyo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4DLp +6zP  
skSs|slp  
template < typename Left > HV0!G-h  
struct value_return X1wlOE  
  { PeU>h2t  
template < typename T > WF#3'"I  
  struct result_1 ,?k0~fuG6  
  { 3$ 'eDa[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %1JN%  
} ; WRdBL5  
$~^Y4 } m  
template < typename T1, typename T2 > <t~RGn3  
  struct result_2 k 'CM^,F&  
  { P }BU7`8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^k#.;Q#4  
} ; }^b7x;O|  
} ; h eR$j  
|M;tAG$,"y  
A,H|c="  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _0GM!Cny  
aB $xQ|~  
下面我们来剥离functor中的operator() mK Ta.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xY_<D+ OV  
$4Vpl  
return l(t) op r(t) k'6Poz+<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %jBI*WzR  
return op l(t) 4Y'Kjx  
return op l(t1, t2) (7zdbJX  
return l(t) op 'gD,H X  
return l(t1, t2) op 1J{1>r  
return l(t)[r(t)] ?^X e^1(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^i;y2c  
ezz;NH  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: b'5]o  
单目: return f(l(t), r(t)); O,D/& 0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \c1NIuJR  
双目: return f(l(t)); 178u4$# b  
return f(l(t1, t2)); :6T 8\W  
下面就是f的实现,以operator/为例 AcoU.tpP  
 0m&  
struct meta_divide |Q|vCWel{  
  { h=x{ 3P;B  
template < typename T1, typename T2 > TXH9BlDn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) g %e"KnU  
  { Lh_Q@>k  
  return t1 / t2; C@P4}X0,=  
} VX'cFqrK3  
} ; q@@C|oqEX  
[(81-j1v  
这个工作可以让宏来做: 'F .tOD  
@lO(QpdG  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Fcp8RBq  
template < typename T1, typename T2 > \ QBD\2VR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l)P~#G+C  
以后可以直接用 [t{ed)J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mI4)+8SUu  
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 r5s$#,O/&Q  
(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。。。) l2.L h<G  
Vi:<W0:  
)a;ou>u  
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 KD(}-zUs  
sM  _m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CS\ E]f  
class unary_op : public Rettype =Z~nzyaN  
  { =7l'3z8  
    Left l; {E3329t|'  
public : }i\U,mH0_&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} bdBFDg  
%uUQBZ4  
template < typename T > s9\HjK*+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jb'A Os  
      { No(p:Snbo  
      return FuncType::execute(l(t)); q33Z.3R  
    } $Y3mO ~  
#ouE, <  
    template < typename T1, typename T2 > cy%S5Rz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }b$W+/M\  
      { nyRQ/.3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2cu?2_,  
    } H}f} Y8J{  
} ; kCVO!@yZz  
N5%Cwl6i  
Z{p)rscX  
同样还可以申明一个binary_op vi8)U]6  
HuRq0/"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wVMR&R<t  
class binary_op : public Rettype @TqqF:c7  
  { ch-.+p3  
    Left l; qVe&nXo  
Right r; MEled:i  
public : >I&'Rj&Mc  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3{/Y&/\"'^  
6 h%%?  
template < typename T > \[CPI`yQe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C\RJ){dk  
      { '0MH-M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Kc,=J?Ob  
    } i p"LoCE  
yr"BeTrS.  
    template < typename T1, typename T2 > Q[Xh{B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _ !r]**  
      { 65g"$:0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7#G8qh<  
    } 8 mFy9{M  
} ; <,\Op=$l3I  
NW AT"  
9`8D Ga  
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 R32A2Ml  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 KN\*|)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #J_+ SL[  
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。 L2$`S'UW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %7vjYvo>  
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。。。 Jp#Onl+d6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @ 5tW*:s  
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) s/cclFji]  
下面是修改过的unary_op =IC cN|  
ynQ+yW74Z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 83[gV@LW0m  
class unary_op :@=;WB*0  
  { a|5^4 J \%  
Left l; >anq1Kf  
  u.~`/O  
public :  A&8{0  
4 >2g&);B  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -l2aAK1M  
J 6%CF2  
template < typename T > Dmq_jt  
  struct result_1 "$6 .L^9W  
  { WNo",Vc  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L?:fyNA3[  
} ; `rQDX<?  
)o[Jxu'  
template < typename T1, typename T2 > rV[/G#V>{  
  struct result_2 5+yT{,(5  
  { =|Vm69  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .`; bQh'!  
} ; F&[MyXU4  
]\ DIJ>JZ  
template < typename T1, typename T2 > 3{"MN=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7sglqf>  
  { Ao}J   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )/4xR]  
} 8F(Vd99I  
 >M-ZjT>  
template < typename T > 8RE"xJMff  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FM=- ^l,  
  { Ce~ a(J|"  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0[QVU,]<  
} =E~)svl6g  
tg|7\Z7i  
} ; Aav|N3  
-q6d&D'B+  
QgB%\mO=  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug [:Y`^iR.  
好啦,现在才真正完美了。 </@3}rfUPg  
现在在picker里面就可以这么添加了: S1&Df%Ra  
Y [ p  
template < typename Right > Rk(2|I  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  ~d\>f  
  { f0Zn31c^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \-eDNwJ:#@  
} ?x-:JME0  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 {DVu* %|  
PD$@.pib  
'3'*VcL(  
_1EWmHZ?  
! {c"C  
十. bind Z7:TPY$b  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Z?AX  
先来分析一下一段例子 bzh`s<+  
UP?]5x>  
Pi&8!e<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} GDBxciv  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3g''j7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 c*:H6(u  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ?jy6%Y#,i  
我们来写个简单的。 F?EAIL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =xX)2h  
对于函数对象类的版本: ![}q9aeT  
}_GI%+t  
template < typename Func > < X&{6xu  
struct functor_trait s?-J`k~q  
  { 25m6/Y  
typedef typename Func::result_type result_type; ,{rm<M.)  
} ; B$)&;Q  
对于无参数函数的版本: B!iz=+RNC1  
d4[mR~XXT  
template < typename Ret > ^Ox|q_E w}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L kA_M'G  
  { QT[yw6Z  
typedef Ret result_type; R3\oLT4  
} ; :^92B?q  
对于单参数函数的版本: G zw $M  
v==]v2 -  
template < typename Ret, typename V1 > S{.G=O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u U;]/  
  { +,$ SZO]  
typedef Ret result_type; #G`UR  
} ; W]l&mr  
对于双参数函数的版本: ),53(=/hl  
D @bnm s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4,.B#: 8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > i{.%4tA4  
  { Qe,aIh  
typedef Ret result_type; 6'YsSde".  
} ; NKJ+DD:'  
等等。。。 fAHf}j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {T2=bK~  
fRT4,;  
template < typename Func > N-cLp}D}WB  
struct func_return |y}iOI  
  { LRa^x44  
template < typename T > "pLWJvj6-  
  struct result_1 )*tV  
  { F\U^-/0,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,ag:w<km  
} ; CpG]g>]L&[  
=MCQNyf+  
template < typename T1, typename T2 > pjVF^gv,*  
  struct result_2 [n!5!/g>j  
  { XI"8d.VR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K[/sVaPZ  
} ; [8OQ5}do/  
} ; 3|qT.QR`Z  
6^vseVx  
Yj-JB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m(6SiV=D9  
?9I=XTR  
template < typename Func, typename aPicker > {P[>B}'rW  
class binder_1 hI Q 2s  
  { dd&n>A3O=  
Func fn; DE659=Tq  
aPicker pk; qS.TVNZ  
public : 34e> R?J  
E!_mXjlPc  
template < typename T > +T|M U  
  struct result_1 >3\($<YDZM  
  { LFHzd@Y7"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5UU1HC;C  
} ; YA,vT[kX  
F{;{o^Pv  
template < typename T1, typename T2 > X4z6#S58  
  struct result_2 `$hna{e^n  
  { !Ic{lB   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; % bpVK~z  
} ; g.9:R=JPT  
T)Ohk(jK1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |gP9^B?3  
Hvj1R.I/  
template < typename T > m5w ZS>@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ) }.<lSw  
  { =iZj&B X  
  return fn(pk(t)); S, g/2k*  
} M!Hn`_E  
template < typename T1, typename T2 > Eh{]so  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o fw0_)!Q  
  { U0Q:sA U  
  return fn(pk(t1, t2)); : U:>X6f  
} q[rBu9  
} ; `~ ,  
|1z?#@BH  
iJH;OV;P  
一目了然不是么? .PHz   
最后实现bind %%-hax.x0X  
A3jT;D9Y%  
D;RZE  
template < typename Func, typename aPicker > aOWfu^&H:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ImnN&[Cu  
  { IC[iCrB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {y0`p1  
} s1/:Ts[3i  
t^Hte^#S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V/; / &  
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。 SA1| 7  
k 6)ThIG  
十一. phoenix O,>`#?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [LcHO] _^M  
=%UX"K`  
for_each(v.begin(), v.end(), :% o32  
( `_*NFv1_  
do_ K@DK4{  
[ (sHvoE^q-  
  cout << _1 <<   " , " 0 jszZ_  
] \KpSYX1  
.while_( -- _1), Vu u2SS  
cout << var( " \n " ) 6n}5>GSF  
)  <m7T`5+  
); WOgPhJ  
7G^`'oZ  
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: 2:>|zmh_  
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 xbeVq P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l[)ZEEP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ED>T2.:{  
bOKgR{i  
y66V&#`,e0  
template < typename Cond, typename Actor > Q:/BC= ~  
class do_while F N)vFQ#J  
  { kq m$a  
Cond cd; 5/m^9@A  
Actor act; k&kx%skz  
public : uk\-"dS  
template < typename T > Gx.iZOOH/  
  struct result_1 9sR?aW^$,/  
  { mV58&SZT  
  typedef int result_type; acXB vs  
} ; No1*~EQ  
MK*WStY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^71!.b%  
/1Q i9uit  
template < typename T > VXpbmg!{S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P%-@AmO^_  
  { )w.\xA~|  
  do k~<b~VcU  
    { q!5 *) nw"  
  act(t); LZ"yMnhOf  
  } GOx+%`.R\  
  while (cd(t)); %^r}$mfy:0  
  return   0 ; @H?_x/qBT  
} q')MKR*  
} ; 6tKm'`^z4  
~jqG  
svBT~P0x  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). tk"+PTGJT  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 4IW7^Pq`P  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }E}b/ulg1  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 pu"`*NL  
下面就是产生这个functor的类: 3O W) %  
[J6*Q9B<V&  
y].vll8R  
template < typename Actor > AhjUFz  
class do_while_actor r-ldqj  
  { H,F/u&O  
Actor act; 0%9Nf!j  
public : iyRB}[y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .Y?/J,Ch  
6@2 S*\&  
template < typename Cond > .7!n%Ks  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7Z(F-B +j  
} ; 1 >nl ]yO  
gx*rxid  
x@@U&.1_A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L;n2,b  
最后,是那个do_ J:{$\m'  
D`t }V  
.>K):|Opv  
class do_while_invoker P [.BK  
  { |kUxTe  
public : d]v4`nc  
template < typename Actor > N<xf=a+j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o9l =Q  
  { !+E|{Zj  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~}c`r4  
} YEEgDw]BQ  
} do_;  QTN _Z#'  
'}`|QJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V ifQ@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /<HEcB  
最后来说说怎么处理break和continue Y[A`r0  
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。 =s2dD3Fr|  
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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