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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda nv[Sb%/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s3RyLT  
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, Q7aDl8Lxn  
!?M_%fNE  
*R6eykp  
d/zX%  
  class filler uR @Wv^  
  { Zdg{{|mm  
public : : MmXH&yR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A;nmua-Fv  
} ; =5_F9nk-   
P FFw$\j  
l6U'  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: TS8E9#1a  
(_5+`YsV  
!3v"7l{LF  
d<m>H$\Dm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tU2;Wb!Y  
F"TI 9ib  
C`<} nx1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {:8[Mdf  
TUn@b11  
%}5"5\Zz  
d7zE8)DU7  
二. 战前分析  M!DoR6  
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。 Y9ce"*b  
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 Ph_m'fbf  
/;$ew~}  
)Bvu[r Uy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >A "aOV>K  
  /* --------------------------------------------- */ &-Y:4.BXZ  
vector < int *> vp( 10 ); 07Cuoqt2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); zate%y  
/* --------------------------------------------- */ zO]dQ$r\Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q&a<9e&  
/* --------------------------------------------- */ d~$t{46  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SLB iQd.  
  /* --------------------------------------------- */ \> dG'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #,{v Js~  
/* --------------------------------------------- */ 8~+Msn:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); XdVC>6  
M_)T=s *  
vt=S0X^$yc  
e|9Bzli{  
看了之后,我们可以思考一些问题: DNO%J^  
1._1, _2是什么? Mxp4YQl  
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。 x G"p .  
2._1 = 1是在做什么? NdQ?3'WJ  
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。 jC8BLyGE_  
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。 raZRa*C;  
yiA\$mtO  
EwZt/r  
三. 动工 Kg6 7cmj)f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: dju{&wo~4  
FKm2slzb  
"t`e68{Ls  
%LW~oI.  
template < typename T > ? D'-{/<4  
class assignment V-u\TiL  
  { 4f-C]N=  
T value; @"2-tn@q_  
public : 9 9-\cQv  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9K(b Z {  
template < typename T2 > Q :|E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } emO!6]0gJ  
} ; H9[.#+ln  
_{);n$`  
P=z':4,M}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y" |U$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [_Z3v,vt,  
<[~M|OL9q,  
IrM3Uh  
kS!*kk*a  
  class holder % m$Mn x  
  { PrxXL/6  
public : 0CYI,V  
template < typename T > $OuA<-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $a1.c;NE'  
  { o LRio.u*  
  return assignment < T > (t); BpE[9N  
} ?2c:|FD  
} ; $5O&[/L  
>8- `  
>cLZP#^\2E  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Y?x3JU0_  
k0|InP7  
  static holder _1; ^2tCDm5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]~,'[gWb  
n$iz   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;pq4El_  
而不用手动写一个函数对象。 v\u+=}r l  
07&S^ X^/  
Pr'py  
35et+9  
四. 问题分析 5#tvc4+)  
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。 C5FtJquGN)  
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。 c-{]H8$v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ymu#u   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p};<l@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W'yICt(#G  
Fx2&ji6u  
五. 问题1:一致性 3f x!\  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 6A<aelE*i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~C3-E %h@Z  
dXQWT@$y!E  
struct holder 7EUaf;d^  
  { |H49 FL  
  // $TiAJ}:  
  template < typename T > ,P]{*uqGiB  
T &   operator ()( const T & r) const u)ItML  
  { 57rP@,vj  
  return (T & )r; *{Vyt5  
} A,@"(3  
} ; r\?*?sL  
iFnM6O$(  
这样的话assignment也必须相应改动: Gl(,%~F9i  
iZF{9@  
template < typename Left, typename Right > w@R-@ G  
class assignment W%x#ps5%  
  { ZO}*^  
Left l; 5NK:94&JE  
Right r; [ q}WS5Cp  
public : 9i@*\Ada  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |tkmO:  
template < typename T2 > ,;g:qe3D$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l\)Q3.w  
} ; LBzpaLd  
X^`ld&^*({  
同时,holder的operator=也需要改动: K7U<~f$OiN  
qW9|&GuZ$  
template < typename T > 6Z 7$ZQ~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b`' ;`*AN+  
  { Mmn[ol  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ) PtaX|U  
} +4 dHaj6  
! JN@4  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 XT\;2etVL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &yuerNK  
ZsE8eD  
return l(rhs) = r; 7u;B[qH  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 #HML=qK~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ( s*}=  
QLn5:&  
template < typename Tp > K4~dEZ   
class constant_t Sq,x@  
  { .%o:kq@B  
  const Tp t; NGxuwHIQ8  
public : am=56J$ig  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DN+iS  
template < typename T > /W;;7k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ck;owGl T  
  { 3N-(`[m{E  
  return t; 6 J#C  
} a^N/N5-Z  
} ; [Z1EjeX  
t{ 'QMX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a v/=x  
下面就可以修改holder的operator=了 ie)Qsw@  
1FuChd  
template < typename T > CBc}N(9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const p"ZPv~("V  
  { d7 @ N~<n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); PO #FtG  
} FU<rE&X2:  
}k%>%xQ.  
同时也要修改assignment的operator() }r N"H4)  
@Q'5/q+  
template < typename T2 > Jv5G:M5+~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } E3'6lv'  
现在代码看起来就很一致了。 aw~OvnX E  
Z@>>ZS1Do  
六. 问题2:链式操作 U6{ RHS[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 kG{(Qi  
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。 kb>9;-%^JK  
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。 *op7:o_  
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。 v / a/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |Q$C%7  
)]>9\(  
template < typename T > f,$FrI,  
struct result_1 H_ x35|"  
  { bF3j*bpO"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uzsR*x%s-  
} ; s;A]GJ  
YO=;)RA  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: SU*P@?:/}  
nC z[#t  
template < typename T > ]M_)f  
struct   ref Vi]D](^!  
  { RD~QNj9,T  
typedef T & reference; z*FlZLHY  
} ; Ih{~?(V$  
template < typename T > f+d{^-  
struct   ref < T &> >$}nKPC,Y  
  { Z:'2pu U+?  
typedef T & reference;  d(k`Yk8  
} ; i+2J\.~U#G  
y};qo'dlt  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9,,1\0-T*  
OuX/BMG  
template < typename T > j,Mp["X&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7I HWj<  
  { h~dM*yo;  
  return l(t) = r(t); @NO&3m]  
} 7"M7N^  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 }L@YLnc%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 E_$ ST3  
BWd?a6nU}  
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 -cG?lEh <  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B3K%V|;z )  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]SK(cfA`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DK:d'zb  
最后的布局是: p/@z4TCNX  
                Add {`-EX  
              /   \ qlSMg;"Ghw  
            Divide   5 ^y&l!,(A   
            /   \ E#T'=f[r~  
          _1     3 bMgp  
似乎一切都解决了?不。 :5;[Rg5 2  
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。 E]Kd`&^}  
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。 rBpr1XKl,  
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: >KC*xa"  
,1QU  
template < typename Right > B-JgXW.\0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _/7[=e}y  
Right & rt) const W&6ye  
  { UIbVtJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /9W-;l{=z  
} 8ec~"vGLz~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o KX!{  
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。 +n1}({7m  
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。 cYW F)WAog  
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。 I x-FJF-  
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。 G`gYwgU;  
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? 2= u5N[*  
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: ,c}Q;eYc3  
UP%X`  
template < class Action > D6c4tA^EO  
class picker : public Action ;w[|IRa  
  { N!^U{;X7/  
public : GXJJOy1"!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} z&9vKF  
  // all the operator overloaded 2A {k>TjQ  
} ; ad }^Dj/  
<c^m |v  
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。 =@&]PYv  
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: O>)8< yi$  
qzsS"=5  
template < typename Right > (Kv[~W7lb  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M%sWtgw(  
  { "VB-=. A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L0_R2E A  
} 9Jaek_A`  
8iR%?5 >K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y M/^-[k3  
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。 gey`HhZp)  
s 3Y \,9\  
template < typename T >   struct picker_maker |'b=xeH.^<  
  { "{ AS5jw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &3'II:x(  
} ; B7_:,R.l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Of SYOL7o  
  { HmAA?J}  
typedef picker < T > result; 66Huqo  
} ; R/A40i  
$yI!YX&  
下面总的结构就有了: ?:~Y%4;  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 }vPDCUZ  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Ri"3o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 z9u"?vdA  
至此链式操作完美实现。 )@DH&  
)2C_6eR  
g>_lU vSE  
七. 问题3 .cdm@_Ls  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 OW<i"?0  
k6_RJ8I  
template < typename T1, typename T2 > HeZ! "^w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I83ZN]  
  { #/Y t4n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); AF g*  
} w4H3($ K  
_Pjo9z 9  
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: 9&q<6TZz  
O,>1GKw"\  
template < typename T1, typename T2 > Q/o !&&  
struct result_2 Z"<aS&GH  
  { kz\ D-b  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; JEL =,0J  
} ; DBANq\  
 O;h]  
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? (9]`3^_,J  
这个差事就留给了holder自己。 ,R5NKWo  
    5M4mFC6  
"K5n|{#  
template < int Order > #"&h'V  
class holder; 8;mn7XX  
template <> *lRP ZN  
class holder < 1 > /Y_F"GQ  
  { L']EYK5  
public : dPwe.:  
template < typename T > <cW$ \P}hV  
  struct result_1 Va/LMw  
  { T>2)YOx  
  typedef T & result; D$ zKkP YI  
} ; cobq+Iyu  
template < typename T1, typename T2 > Mt(wy%{zK  
  struct result_2 # 8 0DM  
  { ?sWPx!tU  
  typedef T1 & result; r+-KrO'  
} ; xWWfts1t  
template < typename T > -K hXb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h~)oiT2v  
  { 4vq,W_n.hQ  
  return (T & )r; xwhH_[  
} 2qLRcA=R  
template < typename T1, typename T2 > ) E.KB6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /~)vma1<  
  { rs2G{a  
  return (T1 & )r1; +e+hIMur  
} u POmi F  
} ; XP~bmh,T,  
&@u;xc| v  
template <> /Aoo h~  
class holder < 2 > H RJz  
  { lp3 A B  
public : 7K>FC T  
template < typename T > &;S.1tg  
  struct result_1 Vb*q^ v  
  { c-.t8X,5(~  
  typedef T & result; rK )aR  
} ; ac%%*HN,  
template < typename T1, typename T2 > KSU?Tg&JR  
  struct result_2 % \p:S)R  
  { aRPgo0,W1  
  typedef T2 & result; yb*P&si5bY  
} ; ?3~]H   
template < typename T > S7&w r@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nQ 2V  
  { k_?xi OSh  
  return (T & )r; xtMN<4#E  
} xzTTK+D@  
template < typename T1, typename T2 > N+%E=D>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :=WiT_M  
  { RO"c+|Py  
  return (T2 & )r2; E:/G!1  
} ZnSDq_Uk  
} ; VZB T'N  
H'|b$rP0@  
%SuEfCM  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 :fz&)e9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: awLN>KI]</  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: aTF~rAne<  
Sd/?xyF1(  
return l(i, j) = r(i, j); d~@&*1}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +oa\'.~?  
u!I Es  
  return ( int & )i; sXHrCU  
  return ( int & )j; T"7Ue  
最后执行i = j; Hl`S\  
可见,参数被正确的选择了。 tPu0r],`o  
&:1PF.)N  
'<! b}1w0  
uY jE)"  
_IzJxAcJ  
八. 中期总结 ^Ud1 ag!-  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Co[fq3iX#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "f^s*I  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K.3)m]dCl  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o5=1  
lw/zgR#|  
21(8/F ~{  
gz{~\0y  
| %E\?-TK  
}M3f ?Jv  
九. 简化 .M Ni)+  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 S"t6 *fWr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ryhme\%l;f  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;%-f>'KhI7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }^T7S2_Qy  
  +-*/&|^等 Zp5;=8wa;  
2. 返回引用。 >lyX";X#  
  =,各种复合赋值等 05$;7xnf(  
3. 返回固定类型。 W lD cKY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sZ~q|}D-  
4. 原样返回。 LW+a-i  
  operator, RM^3Snd=V  
5. 返回解引用的类型。 H{XbKLU  
  operator*(单目) BGk>:Z`  
6. 返回地址。 P''5A6#5  
  operator&(单目) :.;p Rz  
7. 下表访问返回类型。 4<`Qyul-  
  operator[] t(<^of:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K})=&<M0  
  operator<<和operator>> )SkJgzvC  
bCv=Uo,+6  
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。 DV={bcQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U`{'-L.  
"Jd!TLt\x  
template < typename Left > rL{3O4O  
struct value_return >Yr-aDV  
  { {_#~&IQ  
template < typename T > z ^e99dz  
  struct result_1 `2}Frw+?  
  { fW /G_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ixK& E#  
} ; XUI9)Ne  
4!%@{H`3  
template < typename T1, typename T2 > yr4j  
  struct result_2 jO` b&]0  
  { ;3 N0)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r>!$eqX_  
} ; _G$SA-W(  
} ; ->BGeP_=|  
M%*D}s-QE  
:5Y yI.T  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait A&HN7C%X  
hDO\Q7  
下面我们来剥离functor中的operator() Vrwy+o>:X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -4rXOmiA  
:v=^-&t  
return l(t) op r(t) Xv1 SRP#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,F&TSzH[@v  
return op l(t) O)0}yF$0  
return op l(t1, t2) @D?KS;#  
return l(t) op c"nowbf  
return l(t1, t2) op E_fH,YJ?9  
return l(t)[r(t)] |E%i t?3M  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~0;l\^  
Yf=an`"  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 4trP*u,4  
单目: return f(l(t), r(t)); Ry$zF~[   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); we4k VAn  
双目: return f(l(t)); W0zRV9"P  
return f(l(t1, t2)); ]xx}\k  
下面就是f的实现,以operator/为例 F&tU^(7<  
Dd:TFZo  
struct meta_divide h/)kd3$*'  
  { xz$-_NWW  
template < typename T1, typename T2 > C:*=tD1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %anY'GK   
  { fU6O:-  
  return t1 / t2; jTR>H bh  
} 3MmpB9l#H  
} ; (D\7EH\9,]  
n@TK}?\UoR  
这个工作可以让宏来做: _Q9Mn-&qQ  
)bd)noZi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QR ?JN\%?  
template < typename T1, typename T2 > \ nrhzNW>]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |S0w>VH>  
以后可以直接用 QLs9W& PG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0XcH  
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 $ \yZ;Z:  
(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。。。) j_(DH2D  
Po)!vL"   
j&(Yk"j+  
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 Ipp#{'Do  
P{bRRn4Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GiZv0>*x  
class unary_op : public Rettype Mr0<b?I  
  { <W>T!;4!  
    Left l; 8 vp*U  
public : |w{}h6 a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2bs={p$}a  
+jEtu[ ;  
template < typename T > 9}[UZN6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q.U wtH  
      { '3p7ee&  
      return FuncType::execute(l(t)); Jw 4#u5$$Z  
    } ^vj}  
1*aO2dOq  
    template < typename T1, typename T2 > |Ix{JP"Lk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const { R`"Nk  
      { ,+d\@:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =O1py_m  
    } y6hb-: #1  
} ; qxQuXF>:#  
A2 r\=for  
eT'Z;ZO  
同样还可以申明一个binary_op *=2sXH1j  
X([8TR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <hV%OrBz-  
class binary_op : public Rettype 'vX:)ZDi  
  { /q^\g4J  
    Left l; m8T< x>  
Right r; n9%&HDl4  
public : b2tUJ2p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *QGyF`Go{  
HM]mOmL90N  
template < typename T > RPB%6z$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1 \Z/}FT  
      { ;~GBD]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1<;VD0XX  
    } slQEAqG)B  
UuCRQNH  
    template < typename T1, typename T2 > 2QgD<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9/h[(qvT  
      { 8l*h\p:Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); FGzn|I  
    } X@ S~D7|ja  
} ; q.bx nta"  
$kBcnk  
<~zPt&C]V  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 :n,x?bM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .dsB\ C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v Q51-.g  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 BB imP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #~ZaN;u  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 @a i2A|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9y*2AaxW  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) t 7D~JAx6  
下面是修改过的unary_op .q<5OE(f  
SQJ +C%   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Mq='|0,  
class unary_op (SMk !b]}  
  { srhI%Zj  
Left l; PlR$s  
  7/K L<T9@  
public : lS]6Sk Z6  
mNOx e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XXA.wPD-  
|W*5<2Q9  
template < typename T >  I)MRAo  
  struct result_1 {f\{{JJ]  
  { %c@PTpAM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3e9UDN2  
} ; m=25HH7enb  
^% L;FGaA  
template < typename T1, typename T2 > hi/Z>1ZOX  
  struct result_2 (aLjW=  
  { Xp9] 9H.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tgj 5l#P  
} ; LIll@2[  
F!g;}_s9  
template < typename T1, typename T2 > P$.$M}rMv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &crR nv ?  
  {  F*_+k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m'-QVZ{(M%  
} 5w%[|%KG:L  
<cxe   
template < typename T > <cO `jK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M)~sL1)  
  { -O\f y!  
  return OpClass::execute(lt(t)); b&6lu4D  
} ^kke  
xDNXI01o  
} ; @hwNM#>`  
<{j;']V;  
OC)=KV@KE  
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 `I8ep=VZ  
好啦,现在才真正完美了。 vSR5F9  
现在在picker里面就可以这么添加了: CjEzsjqe<I  
' g d=\gV  
template < typename Right > UOyM=#ipY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J%lrXm(l{  
  { ^r,0aNzAs  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 97/ 4J  
} EQQ@nW{;  
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。 xd\ml 37~  
L)qUBp@MW  
}a;H2&bu  
egAYJK-,!  
qcC(#0A>  
十. bind !<out4Mz"  
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。 E;, __  
先来分析一下一段例子 3 2"f'{  
T[<554  
raZkH8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _5S||TuNS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [930=rF*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 wYLodMaYH  
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。 l[u17,]S  
我们来写个简单的。 8@b`a]lgrd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]L2b|a3  
对于函数对象类的版本: !MVf(y$  
x.$cP  
template < typename Func > eJ6 #x$I,  
struct functor_trait >f4[OBc  
  { i(;.Y  
typedef typename Func::result_type result_type; 6uTC2ka[&R  
} ; U2LD_-HZ  
对于无参数函数的版本: rGrR;  
G9Noch9 g  
template < typename Ret > 4Dy1M}7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j7$xHnV4  
  { _.E{>IFw  
typedef Ret result_type; AxeQv'e  
} ; 6"NtVfui  
对于单参数函数的版本: X(BX+)YR  
M!i*DU+SE  
template < typename Ret, typename V1 > RF;[:[*W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > WX]O1Y  
  { EdTL]Xk  
typedef Ret result_type; u8t|!pMF8  
} ; Mp=T;Nz  
对于双参数函数的版本: |!/+ T^u  
^ cE{Uv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > E;9J7Q 4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C/QrkTi=  
  { $|@pY| f  
typedef Ret result_type; $xK\$kw\  
} ;  ZpMv16  
等等。。。 V(:wYk?ZR  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy KUq7Oa !  
R4T@ ]l&W  
template < typename Func > on"ENT  
struct func_return nLmF5.&  
  { o4OB xHKy  
template < typename T > *]}F=dtR k  
  struct result_1 U|{4=[  
  { 1B:5O*I!J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :R3iLy  
} ; Ujlbcv6+  
9HPmJ`b  
template < typename T1, typename T2 > Om;aE1sW  
  struct result_2 CBNt _y  
  { )v*k\:Hw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )q.ZzijG/  
} ; '9zKaL  
} ; ~ ^D2]j  
jKo9y  
XT*/aa-1'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +> d;%K  
%W$b2N{l  
template < typename Func, typename aPicker > ?B$L'i[l  
class binder_1 :475FPy]  
  { Q+wO\TtE  
Func fn; c~ vql4  
aPicker pk; ]~VuY:abH  
public : e M5-v-  
Hz[1c4)'F  
template < typename T > 9;uH}j8sE  
  struct result_1 eK5~gnv,  
  { EVBOubV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r}sO},i  
} ; ^$C&{%  
avM8-&h  
template < typename T1, typename T2 > #H<}xC2  
  struct result_2 n/ :#:  
  { N 3O!8A_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >R_m@$`  
} ; KaS*LDzw  
ZXkrFA |  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} zY@0R`{@p  
EYZ&%.Sy5  
template < typename T > `QRXQ c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7HY8 F5Brx  
  { w1(5,~OB  
  return fn(pk(t)); 5Ma."?rW   
} i%F2^R@!q/  
template < typename T1, typename T2 > |,S]EHIy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^'du@XCf}  
  { 2~7*jA+Ab  
  return fn(pk(t1, t2)); ntB#2S  
} R]Z#VnL@qz  
} ; nT2b"wkTT  
RJd*(!y  
<n2'm  
一目了然不是么? $;} @2U   
最后实现bind K^[m--  
p,|)qr:M  
Zn40NKYc  
template < typename Func, typename aPicker > $I/ !vV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \}9)`1D  
  { .I]v D#o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Mae2L2vc  
} iRcac[uV  
C`3 XOth  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^jdtp  
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。 \*BRFUAc  
8 $H\b &u  
十一. phoenix $!!y v'K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Pg`+Q^^6S  
UM`$aPz  
for_each(v.begin(), v.end(), s?;V!t  
( '/Vm[L$d  
do_ U HTxNK@}  
[ ]5:[6;wS  
  cout << _1 <<   " , " IG;= |  
] Oml3=TV  
.while_( -- _1), [T)>RF  
cout << var( " \n " ) B-L@ 0gH  
) Q>;Aq!mr=  
); W>Pcj EI  
%}-ogi/c  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: V4CA*FEA  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor D'{ o3Q,%K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nygeR|:\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vl}}h%BC  
U/rFH9e$  
IF?  
template < typename Cond, typename Actor > oT}Sh4Wt.  
class do_while q }9n.  
  { G)9`Qn  
Cond cd; T=pKen/  
Actor act; 2&F  H8  
public : uv7tbI"r  
template < typename T > +2s][^-KV  
  struct result_1 z}7U>y6`  
  { E `%*lGu_  
  typedef int result_type; P$`k* v  
} ; H.2aoZ-w  
m W4tW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6~8dMy;w  
k~$}&O  
template < typename T > }iB>3|\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SR9M:%dga  
  { ` B+Pl6l)F  
  do Pj*"2 LBW#  
    { -9"[/  
  act(t); (i^<er q  
  } k,[[ CZ0j  
  while (cd(t)); FWyfFCK  
  return   0 ; `SYq/6$VEH  
} 7)Bizlf  
} ; I{u+=0^Y  
#j"N5e}U  
^c>ROpic  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AiV1 vD`  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 X,+N/ nku  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Otm7j>w  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 %TQ5#{Y  
下面就是产生这个functor的类: {=E,.%8  
!f8]gTzN  
4({Wipd  
template < typename Actor > ew8Manx  
class do_while_actor Hb9r.;r<EW  
  { 'jU;.vZex  
Actor act; v;R+{K87  
public : 0 aiE0b9c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )/?s^D$,  
Pill |4c<  
template < typename Cond > 6 Zv~c(   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; LGC3"z\=  
} ; AjO|@6  
ot,e?lF  
f1/i f:~6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 At8^yF   
最后,是那个do_ 6b=7{nLF  
>zcp(M98  
,6^V)F  
class do_while_invoker e&XJK*Wf   
  { %0Ke4c  
public : )%(H'omvl  
template < typename Actor > T Z@S?r>^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Tn\59 (  
  { TZS:(MJ9M  
  return do_while_actor < Actor > (act); N< 7  
} ::G0v  
} do_; VxGR[kq$]  
=:v5` :  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gS ^Y?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \ >|:URnD  
最后来说说怎么处理break和continue Ezw<  
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。 Zk 9i}H  
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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