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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @\|_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r<K(jG[:{f  
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, GliwY_  
k.uMp<)D  
zaah^.MA|  
MYla OT  
  class filler 5]n[]FW  
  { V}dJ.I /#  
public : FrTi+& <  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G]+&!4  
} ; k`0>36  
A%`[mc]4#  
V'kX)$  
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: zUKmxy@  
p3 w  
ptDY3n~'  
NF+iza;DP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y^%n'h{  
?YZ- P{rTS  
=at@Vp/y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7( qE0R&@  
P"W2(d  
&Q>k7L!  
KVD8YfF  
二. 战前分析 [-\%4  
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。 ^:#D0[  
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 D@Vt^_  
>sK!F$  
;?8_G%va  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tS|(K=$  
  /* --------------------------------------------- */ xYmxc9)2  
vector < int *> vp( 10 ); ,=Mt`aN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |QU <e  
/* --------------------------------------------- */ oW<5|FaN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9\/xOwR  
/* --------------------------------------------- */ f7=((5N  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); NMa} <  
  /* --------------------------------------------- */ p(~Yx3$*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :a$\/E=  
/* --------------------------------------------- */ ~nrK>%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0URji~?|x  
TNGU6j}oq  
BsEF'h'Owh  
hS)'a^FV  
看了之后,我们可以思考一些问题: S4G^z}{_  
1._1, _2是什么? *QLI3B9V  
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。 b*`lk2oMa/  
2._1 = 1是在做什么? ;j^H)."A\  
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。 "J4WzA%i  
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。 Ed_N[ I   
.7l&1C)i  
*g6n  
三. 动工 qWODs  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: EJsM(iG]~M  
.w0s%T,8}^  
cUY`97bn  
M7@2^G]p  
template < typename T > 8DegN,?  
class assignment a>GyO&+Dkg  
  { ~S8*t~  
T value; !t gi  
public : > U%gctIg  
assignment( const T & v) : value(v) {} [/e<l&y  
template < typename T2 > bI:zp!-.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hJZV}a|  
} ; JwAYG5W  
f}x.jxY?  
22.8PO0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Bs O+NP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment wM2*#  
Zo g']=  
;xzUE`uUfJ  
T[j#M+p  
  class holder ZuS0DPS`L  
  { #6+@M  
public : Q$="_y2cTA  
template < typename T > hM{{\yZS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U c@Ao:  
  { =y0C1LD+  
  return assignment < T > (t); B2C$N0R#  
} {\c(ls{  
} ; J2 'Nd'  
Yy)tmq  
`/EGyN6X  
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: w+1 |9Y  
A^)?Wt%*  
  static holder _1; 0V'nK V"|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 z@B=:tf  
Fsif6k=4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %F-ZN^R  
而不用手动写一个函数对象。 !V i@1E  
f!!V${)X  
X@K-^8  
P!+'1KR  
四. 问题分析 _nbBIaHN{  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 `C$:Yf]%nG  
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。 bO'Sgc[]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @I_8T$N=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =8; {\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 aC%m-m  
aVK3?y2  
五. 问题1:一致性 D"ND+*Q [X  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| b\-&sM(W"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 f] J M /  
)6|yb65ZUX  
struct holder rL+!tH  
  { ]3KhgK%c8  
  // XT@-$%u  
  template < typename T > Gu2P\I2zx  
T &   operator ()( const T & r) const & 8l%T'gd  
  { d5D$&5Ec  
  return (T & )r; n&-qaoNl  
} 3b+d"`Y^S  
} ; iVy7elT;R  
YN!>}  
这样的话assignment也必须相应改动: FE2f'e  
&Nczv"TM  
template < typename Left, typename Right > 2\7`/,U6  
class assignment rzh#CnL3  
  { pO ml8SQf  
Left l; ]y,==1To  
Right r; rld67'KcE  
public : `eIenA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rmE"rf  
template < typename T2 > @> E2?CV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 11<KpxKpk  
} ; Bh=u|8yxc  
b+f'[;  
同时,holder的operator=也需要改动: ~ ; -! n;  
N1|$$9G+  
template < typename T > ZE2$I^DY-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0IfKJ*]M  
  { XI22+@d6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]K/DY Do-  
} *T~Ve;3h;  
ub;ZtsM,%  
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。 mw='dFt  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $ep.-I>  
{|1Y:&M?   
return l(rhs) = r; ^V#@QPK9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 lsy?Ac  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: GQ9\'z#+  
1$%V{4bJ  
template < typename Tp > ^sVX)%  
class constant_t 4)U.5FBk )  
  { ?84 s4BpV1  
  const Tp t; @ ]/AjjLt  
public : %Mk0QKzUo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /ew Ukc8,  
template < typename T > #1c_evH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const H Ge0hl[n  
  { DM}YJ  
  return t; *{y K 8  
} p\JfFfC  
} ; %5A+V0D0'  
mL_j4=ER@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 AiK  
下面就可以修改holder的operator=了 jSwf*u  
 \o/n  
template < typename T > /6h(6 *JI  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^9 ePfF)5  
  { ;uW}`Q<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); tPGJ<30  
} 8`fjF/  
$`- 4Ax4%  
同时也要修改assignment的operator() Wh%ucX&  
T+<A`k: -  
template < typename T2 > yRiP{$E  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &'DU0c&  
现在代码看起来就很一致了。 ngat0'oa  
|'{zri|A"  
六. 问题2:链式操作 aMvI?y {  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7 <Q5;J&;  
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。 )I$q5%q8  
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。 ;\\@q"n%<  
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。 Vgyew9>E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6p?JAT5  
,I_^IitN  
template < typename T > &bp=`=*  
struct result_1 Ie4hhW  
  { HjGyj/78w  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]f_6 '|5 A  
} ; 9> g,  
'I /aboDB  
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: stk9Ah  
>+ 4huRb  
template < typename T > 9`w)  
struct   ref HH@qz2w  
  { |)K]U  
typedef T & reference; h?FmBK'BAd  
} ; S-'fS2  
template < typename T > qq1-DG  
struct   ref < T &> mBG=jI "xh  
  { [_.5RPJP8  
typedef T & reference; mUz\ra;z  
} ; K a(J52  
#~.w&~ :  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !Wy[).ZAf  
zdEPDd B  
template < typename T > }LijnHH.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const " $ew~;z  
  { Iz{R}#8CZ  
  return l(t) = r(t); BZXUwqEh  
} =T7A]U]  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 y T#{UA^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9gEssTkts  
Myq5b`z  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 o,!T2&}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S9>0t0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 acw4B5]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }QsZ:J.  
最后的布局是: 2d {y M(=(  
                Add sqS=qC  
              /   \ fz3 lV  
            Divide   5 ~35U]s@v  
            /   \ yin'vgQ  
          _1     3 ?l$Nf@-  
似乎一切都解决了?不。 n9\]S7] 52  
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。 ]wWPXx[>/  
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。 WwUv5GZTW  
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: C{q:_M;  
ZZ.m(A TR  
template < typename Right > D^-7JbE]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Kmdlf,[3d  
Right & rt) const yx<WSgWZ[  
  { Qo1eXMW  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vYU;_R  
} hAjM1UQ,Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 d)"?mD:m/M  
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。 ;9}pOzF1q  
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。 5zIAhg@o:q  
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。 _%x4ty  
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。 i]#+1Hf  
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? X2xuwA  
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: vc]cNz:mQ  
Y&^P"Dw  
template < class Action > 1 `7<2w  
class picker : public Action E3*\ ^Q_  
  { {" 4e+y  
public : ad_`x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \6 93kQ  
  // all the operator overloaded ee/&/Gt  
} ; W},b{NT  
3w!c`;c%  
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。 /2RajsK  
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: )Y8",Ig  
PDLpNTBf  
template < typename Right > {h KjD"?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?9X&tK)E-  
  { ne>g?"Pex{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fbkd"7u  
} N7s'6(`=X  
x+@&(NMP5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \Fe_rh  
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。 :Yj) CGl$  
\i[BP  
template < typename T >   struct picker_maker Z^9/v  
  { )C.yF)Ql  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :vL1}H<  
} ; 1H,g=Y4f%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7 ua6l[c  
  { `:eViVl6e  
typedef picker < T > result; ,JEbd1Uf  
} ; >z`,ch6~  
 A, PlvI  
下面总的结构就有了: 1[*{(e  
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。 tyDY'W\]  
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。 lI/0:|l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7DfTfTU6  
至此链式操作完美实现。 "W#t;;9Wz  
aRc'  
)){xlFA}  
七. 问题3 sIl33kmv  
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。 |Cdvfk  
Kwhdu<6  
template < typename T1, typename T2 > XIWm>IQ[)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o."rxd  
  { Sc]P<F7N]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2Nj9U#A  
} 8:.nEo'  
e2C<PGUUB  
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: Ft@Wyo`^  
!%Y~~'5 h  
template < typename T1, typename T2 > ZE `lr+_Y  
struct result_2 ==cd>03()  
  { 60Z]M+8y8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?Mp1~{8  
} ; <g9"Cr`  
to6;?uC+|i  
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\/53Sy<  
这个差事就留给了holder自己。 6TH!vuQ1(  
    d3]hyTqbtm  
4q$H  
template < int Order > -K[782Q  
class holder; p[2GkP  
template <> $A}QY5`+~S  
class holder < 1 > !eJCM`cp  
  { ,5|d3dJS  
public : <TNk?df7  
template < typename T > ^\:2}4Uj_  
  struct result_1 jvzBh-!  
  { Z7jX9e"L  
  typedef T & result; o;[bJ Z\^x  
} ; uvA(Rn  
template < typename T1, typename T2 > PzY)"]g  
  struct result_2 T!Sj<,r+j  
  { eu'1H@vX(  
  typedef T1 & result;  .~}z4r  
} ; j|e[s ? d  
template < typename T > QT#6'>&7-b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nB5Am^bP  
  { wE).>  
  return (T & )r; x "(9II*  
} T ^JuZG  
template < typename T1, typename T2 > FXo2Y]K3`L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +dkS/b  
  { ?G? gy2  
  return (T1 & )r1; l oqvi  
} Gowp <9 F  
} ; a-n4:QT  
iS@\ =CK  
template <> |)W!jC&k  
class holder < 2 > Ak~4|w-  
  { ;T ZGC).6  
public : tL0`Rvl  
template < typename T > S2~@nhO`U(  
  struct result_1 =z:U~D  
  { g$j6n{Yl  
  typedef T & result; qvt-  
} ; /f1'm@8;  
template < typename T1, typename T2 > *rqm8z50a  
  struct result_2 R#4 ^s  
  { FoPginZ]J  
  typedef T2 & result; J?P]EQU  
} ; j.3o W  
template < typename T > ,2WH/"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m%QqmTH  
  { r9ke,7?  
  return (T & )r; i ilyw_$H  
} |Vx~fKS\  
template < typename T1, typename T2 > -O&"|   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `HUf v@5  
  { !v !N>f4S$  
  return (T2 & )r2; iUr xJh  
} dDKqq(9(`  
} ; L)-*,$#<oW  
n_$yV:MuT!  
6CNS%\A  
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> >。 ^{[`=P'/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U  5`y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @~jxG%y86  
zj]b&In6;  
return l(i, j) = r(i, j); )LswSV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7unA"9=[4V  
I{dl%z73  
  return ( int & )i; i=QqB0  
  return ( int & )j; +Z? [M1g  
最后执行i = j; 6b:DJ  
可见,参数被正确的选择了。 ~HP LV  
eX<K5K.B  
wsg//Ec]  
N4[E~ -  
:$"7-a %f  
八. 中期总结 R'EW7}&  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: U($^E}I2(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L? ;/cO^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,0T)Oc|HL/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor - 8syjKTg  
<q7s`,rG  
\7E`QY4  
NyJnOw(  
4/L>&%8V  
umDtp\  
九. 简化 IYNMU\s  
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。 MOV =n75  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >.Q0 Tx!P  
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: ?~qC,N[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rh$1-Y  
  +-*/&|^等 6=>7M b$  
2. 返回引用。 k.Zll,s  
  =,各种复合赋值等 96W4 c]NT  
3. 返回固定类型。 md6*c./Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3%NE/lw1  
4. 原样返回。 K<,Y^3]6?  
  operator, N&B>#:  
5. 返回解引用的类型。 dy_.(r5[L]  
  operator*(单目) DyI2Ye  
6. 返回地址。 $DV-Ieb  
  operator&(单目) fH!=Zb_{8  
7. 下表访问返回类型。 a R#Cot  
  operator[] '?R=P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 nx :)k-p_[  
  operator<<和operator>> I2*oTUSik  
^"`Z1)V  
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。 (^S5Sc=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `9EVB;  
2nx8iA  
template < typename Left > tG 7+7Z =  
struct value_return $Z7:#cZ Y  
  { |B1Af  
template < typename T > !?r/ 4  
  struct result_1 [ i9[Mj  
  { /$OIlu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^4hc+sh0D  
} ; ,'-?:`hP'  
,%='>A  
template < typename T1, typename T2 > aa=b<Cd  
  struct result_2 !@yQK<0  
  { 4H7Oh*P\j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; IuWX*b`v  
} ; LO>8 j:  
} ; !>|`ly$6  
cX"G7Bh  
3qcpf:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q+J0}y{#8)  
_U=S]2 Q W  
下面我们来剥离functor中的operator() 'X ~Ab  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2e\Kw+(>{  
MVuP |&:n  
return l(t) op r(t) 7X:hIl   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ypT9 8  
return op l(t) &O{t^D)F  
return op l(t1, t2) d:3= 1x  
return l(t) op <|dj^.^  
return l(t1, t2) op C!kbZTO[p"  
return l(t)[r(t)] ]h!*T{:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~6fRS2u  
.6I%64m  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: }Y$VB%&Hy  
单目: return f(l(t), r(t)); a5I%RY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); " xxXZGUp  
双目: return f(l(t)); wJr/FE 7c  
return f(l(t1, t2)); tQCj)Ms'X  
下面就是f的实现,以operator/为例 bF7`] 83  
ep`/:iYW  
struct meta_divide 2q$X>ImI$  
  { t.u{.P\Md\  
template < typename T1, typename T2 > 7Fc |  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3V!W@[ }:  
  { _BCT.ual  
  return t1 / t2; *ig5Q(b*N  
} ur`V{9g  
} ; cxk=| ?l  
%0Vc\M@"G  
这个工作可以让宏来做: .>a$g7Rj  
V?o&])?[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `oan,wq+  
template < typename T1, typename T2 > \ f 3\w99\o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ar=hx+  
以后可以直接用 5M]6'X6I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8*"rZh}'  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 r$Kh3EEF`E  
(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。。。) ],!p p3U  
gZ ~y}@L y  
2GUhV*TN  
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 (2 mS v  
lTd+{TF.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t>=GVu^  
class unary_op : public Rettype a#>t+.dd  
  { o^N%;d1%E  
    Left l; !fif8kf  
public : xDNw /'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6pS Rum  
s@R3#"I  
template < typename T > F 'fM?!(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yFa&GxSq  
      { ;Ce 2d+K  
      return FuncType::execute(l(t)); jWz|K  
    } Ab/v_ mA;  
C}|O#"t^\  
    template < typename T1, typename T2 > I(F1S,7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L'zdsa}Et  
      { QZ_nQ3K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )bF)RL Z  
    } ,[+ZjAyG}#  
} ; 9? v)  
^D0/H N   
/o~ @VF:  
同样还可以申明一个binary_op Di]Iy  
>f3k3XWRT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -{.h\  
class binary_op : public Rettype cC*zj \O  
  { \0xzBs1!  
    Left l; %Td+J`|U+  
Right r; oo"JMD)  
public : G>9'5Lt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kemr@_  
H 7 o$O  
template < typename T > `=WzG"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  W\zL  
      { 2-/YYe;C  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }d$vcEI$3  
    } Qq6%53  
a2 IV!0x  
    template < typename T1, typename T2 > !: `Ra  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \["1N-q b  
      { fte!Ll'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3RG/X  
    } jnx+wcd  
} ; ;L MEU_  
"dFdOb"O-  
=t <:zLe  
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 n$A(6]z5O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \q>e1-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) = D;UMSf  
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。 ]*t*/j;N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c'm-XL_La  
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。。。 cJ1{2R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :zS>^RE  
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) C[HE4xF6  
下面是修改过的unary_op 6-Vl#Lyb  
Ra*k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > INeWi=1  
class unary_op oC;l5v<  
  { ^[SbV^DOL  
Left l; gw*yIZ@3)  
  =!Baz&#}  
public : gs)%.k[BqG  
"fX8xZdS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g@N=N  
< '+R%6  
template < typename T > fM zAf3  
  struct result_1 P,LXZ  
  { I NFz X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ph5xW<VNP  
} ; {jCu9 ]c!  
QvT-&|  
template < typename T1, typename T2 > 0*'`%W+5  
  struct result_2  G> 5=`  
  { z.\[Va$@l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '+GVozc6c"  
} ; <yb=!  
HtS1N}@  
template < typename T1, typename T2 > rVIb'sa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9# .NPfMF  
  { {{#a%O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ADJ5ZD<Q  
} U_=wL  
Y+Q,4s  
template < typename T > S{r)/ ~/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %i JU)N!  
  { U+3PqWB  
  return OpClass::execute(lt(t)); .\hib. n3  
} PSrt/y!  
&t=>:C$1Y  
} ; #uDBF  
emDvy2uA#  
2+G:04eS,e  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug bQnwi?2  
好啦,现在才真正完美了。 [laL6  
现在在picker里面就可以这么添加了: \]d*h]Hms  
lCs8`bYU  
template < typename Right > /Vj byRwV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const m6ZbYF-7W  
  { ]FnrbQ|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7 +W?Qo  
} 9@&Z`b_  
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。 1Qc(<gM  
xuH<=-O>ki  
gQcr'[[a  
Qak@~b  
F|3FvxA  
十. bind "1j\ZCXK_Z  
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。 )9sr,3w  
先来分析一下一段例子 2|_Jup  
T`2fPxM:cZ  
PXQ9P<m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} p?gLW/n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y<LwrrJ>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0 ?*I_[Y  
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。 m^s2kB4A[  
我们来写个简单的。 -gX2{dW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e4_aKuA  
对于函数对象类的版本: W3-Rs&se  
&oEq&  
template < typename Func > i:Ct6[  
struct functor_trait ?lw[  
  { @p'v.;~#  
typedef typename Func::result_type result_type; D+U/]sW  
} ; {&j{V-}f  
对于无参数函数的版本: igbb=@QBJ  
p<nBS" /  
template < typename Ret > .j4ziRa-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]j#$.$q  
  { I4p= ?Ds  
typedef Ret result_type;  WD do{  
} ; s^X/ Om  
对于单参数函数的版本: <TROs!x$a  
Da[X HUk  
template < typename Ret, typename V1 > L$kAe1 V^m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6V?&hq&t  
  { |JQP7z6j]  
typedef Ret result_type; hADb]O  
} ; w`!foPE  
对于双参数函数的版本: w 4gZ:fR=  
.A[.?7g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > JfINAaboi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4J$f @6  
  { >-o:> 5  
typedef Ret result_type; e.YchGTQ  
} ; #CP, \G  
等等。。。 [(UqPd$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k{w^MOHNg  
)Is*- W  
template < typename Func > oK1[_ko|  
struct func_return i|noYo_Ah\  
  { -&$%m)wN  
template < typename T > R;,HtN  
  struct result_1 K?m:.ZM  
  { kb\v}gfiD/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |.8=gS5  
} ; KKXb,/  
OQ*. ho  
template < typename T1, typename T2 > @"7dk.|  
  struct result_2 hGHzO  
  { Llc|j&yHQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >f05+%^[  
} ; pXlBKJmW  
} ; ` i^1U O  
F+9`G[  
[bVP2j  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0P/LW|16  
? bg pUv  
template < typename Func, typename aPicker > T.dO0$,Q@$  
class binder_1 s H[34gCh;  
  { ~{!!=@6  
Func fn; M#2U'jy  
aPicker pk; &-Y:4.BXZ  
public : hQx e0Pdt  
b!P;xLcb  
template < typename T > &t:MWb;  
  struct result_1 pr89zkYw  
  { iDxgAV f*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .7rsbZzs  
} ; GV[BpH  
s'=]a-l~  
template < typename T1, typename T2 > .Vjpkt:H  
  struct result_2 `8bp6}OD,  
  { xEWa<P#.u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /7)G"qG~F~  
} ; &4iIzw`  
FMr$cKvE]W  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} % 7:  
| lfPd  
template < typename T > xT>V ;aa\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w2V E_  
  { %LW~oI.  
  return fn(pk(t)); rt;>pQ9,  
} `<Nc Y*  
template < typename T1, typename T2 > x;aZ&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3Ab$  
  { 9K(b Z {  
  return fn(pk(t1, t2)); M$A!  
} |(g2fByDf  
} ; u%'22q$  
+y#979A,  
Z28@yD +  
一目了然不是么? |@|D''u>6  
最后实现bind YI+|6s[  
(<-0UR]%q;  
nTlrG6  
template < typename Func, typename aPicker > /UAj]U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^jA^~h3(W  
  { r?7 ^@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /n=/WGl  
} }]@ "t)"  
i:To8kdO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Iqv 5lo .  
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。 A;PV,2|X  
_JoA=< O!  
十一. phoenix Yuck]?#0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7T78S&g  
^2tCDm5  
for_each(v.begin(), v.end(), ,)8Hl[y  
( ``D-pnKK  
do_ tzPe*|m<  
[ Hqv(X=6E0  
  cout << _1 <<   " , " [c~zO+x  
] 35et+9  
.while_( -- _1), =*N(8j>y  
cout << var( " \n " ) <#i'3TUR  
) F"I@=R-n  
); KxI(# }5o&  
\!Pm^FD .  
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: l-rI|0D#  
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 |ESe=G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 IYPI5qCR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :}cAq/  
xNU}uW>>T  
0jMrL\>C  
template < typename Cond, typename Actor > Ft7l/  
class do_while DoA f,9|_  
  { U6"50G~u  
Cond cd; 57rP@,vj  
Actor act; bcg)K`'N  
public : uv4jbg}Z+3  
template < typename T > ~-x\E#(  
  struct result_1 ) Lv{  
  {  `!BUd  
  typedef int result_type; q_)DY f7V}  
} ; [a2/`ywdV  
?g2K&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pw .(6"  
W%x#ps5%  
template < typename T > ZO}*^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O1PdM52  
  { 3/ D fsv  
  do 7}MWmS^8j  
    { oUH\SW8?  
  act(t); 6$Y1[  
  } D!CGbP(  
  while (cd(t)); OXo-(HLE  
  return   0 ; 0td;Ag  
} qW9|&GuZ$  
} ; 6Z 7$ZQ~  
b`' ;`*AN+  
Mmn[ol  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ) PtaX|U  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 2]l*{l^ Bl  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 v%r!}s  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 f/xBR"'  
下面就是产生这个functor的类: |?8wyP  
Oc1ZIIkh\  
?k-IS5G  
template < typename Actor > pc #^ {-  
class do_while_actor f>o@Y]/l  
  { E^s>S,U[y  
Actor act; b /)UN*~  
public : Pj$a$C`Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =0A{z#6  
x:(e: I8x(  
template < typename Cond > gDH x+"?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K4KmoGb  
} ; ck;owGl T  
%rYt; 7B  
Mg].#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ZD*>i=S  
最后,是那个do_ g`6S*&8I  
V&G_Bu~  
@#p4QEQA  
class do_while_invoker VYOO8MQI  
  { a&&EjI  
public : 3WhJ,~o-y  
template < typename Actor > /dO&r'!:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ( %bfNs|  
  { RZ -w,~  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0kDT:3  
} S5;q)qz2J  
} do_; db`<E <  
K_xn>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? CZ @M~Si_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oR~+s &c  
最后来说说怎么处理break和continue jRGG5w}  
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。 HwOw.K<  
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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