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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  Wb/q&o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <QyJJQM  
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, *c+Kqz-  
F`$V H^%V  
$=iV)-  
<"g ^V  
  class filler ;oQ*gd  
  { <d GGH  
public : 1h.N &;vy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jQp7TdvLE$  
} ; =~i~SG/f  
EVW{!\8[  
JEK 6Ms;)A  
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: w}<CH3cx  
B%c):`w8]  
n'yC-;  
#l6L7u0~wC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); s^]F4'  
WvN!8*XFM  
y^#jM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \/J7U|@Lt  
_Kp{b"G  
3JiJ,<,7  
~@x@uY$5  
二. 战前分析 <(YmkOS+  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 xbFoXYqgP  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 J1^6p*]GX  
U}55;4^LX  
J?WT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z^w}: {  
  /* --------------------------------------------- */ 5h9`lS2  
vector < int *> vp( 10 ); AS34yM(h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <m"yPi3TY  
/* --------------------------------------------- */ n1n1 }  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !4 4)=xW  
/* --------------------------------------------- */ dc MWCK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _yq"F#,*  
  /* --------------------------------------------- */ :h1-i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7(m4,l+(  
/* --------------------------------------------- */ Vj7(6'Hg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f-N:  
Vu DSjh  
A#gmKS<J/7  
7u"t4Or  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2,c{Z$\kn  
1._1, _2是什么? #<X+)B6t  
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。 !\Y85o>JU  
2._1 = 1是在做什么? w`(EW>i  
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。 rzH*|B0g  
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。 5eI3a!E]O  
/lKgaq.  
^mLZT*   
三. 动工 !@9Vq6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d&: ABI  
N5$L),?\y  
?u/Uov@rD  
jg]_'^pVzr  
template < typename T > [:x^ffs  
class assignment gdupG  
  { >5{Z'UWxh  
T value; lHBk&UN'  
public : >yC1X|d~t  
assignment( const T & v) : value(v) {} +$KUy>  
template < typename T2 > Np4';H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G3HmLz  
} ; DBuvbq-  
MS,J+'2  
@B;2z_Y!l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kw8?:: <  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C0o 0 l>  
g@!mV)c97  
PN ,pEk|  
yUF<qB  
  class holder -s`/5kD  
  { *{t{/^'y  
public : =v-BzF15  
template < typename T > m}\G.$h4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const p2N;-  
  { D2o,K&V  
  return assignment < T > (t); 3fJ GJW!zu  
} HS"E3s8  
} ; d'~ kf#  
Zgt:ZO  
gTE/g'3  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: kB-%T66\  
z;6 Tp  
  static holder _1; @^8tk3$ Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \|\ Dc0p}  
" (c#H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |^K-m42  
而不用手动写一个函数对象。 0xbx2jlkY  
D"^4X'6  
b4GD}kR  
?;pw*s1Atz  
四. 问题分析 Q}GsCmt=)O  
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。 Ca]+*Eb9z{  
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。 R[Q`2ggG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 t|Cp<k]B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 uGIA4CUm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1!,xB]v1Ri  
~1&%,$fZ  
五. 问题1:一致性 P?GHcq$\  
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?| ~^((tT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  LAG*H  
HS3] 8nJW  
struct holder T `x:80  
  { Tw BwqQ)t  
  // b/IT8Cm3  
  template < typename T > km1{Oh  
T &   operator ()( const T & r) const 8)IpQG  
  { 2GNtO!B.  
  return (T & )r; xc[Lb aBG  
} lub(chCE[  
} ; _5'OQ'P2  
RIBj9kd  
这样的话assignment也必须相应改动: OfC0lb:c  
(uV ~1  
template < typename Left, typename Right > Jh2eo+/%  
class assignment _=9o:F  
  { FB {4& ;  
Left l; vL"U=Q+/eY  
Right r; r`5[6)+P  
public : +L_!$"I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %?K1X^52d  
template < typename T2 > qdoJIP{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d;` bX+K  
} ; iM;7V*u  
WZq0$:I;R  
同时,holder的operator=也需要改动: N*6Y5[g!\  
bF:]MB^VK  
template < typename T > ~^*IP1.3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >Q&E4jC  
  { \ .H X7v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <k)@PAV  
} / /63?s+  
1:]iV}OFqR  
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。 `2X~3im  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 c e`3&  
Mf)0Y~_:R#  
return l(rhs) = r; 5MsE oLg  
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。 9U1cH qV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |:_WdU"Q]  
16"eyt>  
template < typename Tp > 'f0*~Wq|  
class constant_t C2RR(n=N^  
  { \a]JH\T)Q  
  const Tp t; bl. y4  
public : `p`)D 6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~e,k71  
template < typename T > d&K2\n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )SG+9!AbMZ  
  { l]Ozy@ Ib  
  return t; =KfV;.&  
} u4QPO:,a4  
} ; 0Lcd@3XL  
@i`*i@g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~IvAnwQ'  
下面就可以修改holder的operator=了 $Lpt2:.((  
kfaRN ^  
template < typename T > KLpu7D5(|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w'[lIEP 2$  
  { ]$[J_f*x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ax{+7  k  
} ;O=tSEe  
p9]008C89  
同时也要修改assignment的operator() %Od?(m"&  
)G$/II9d  
template < typename T2 > n"YY:Gm;8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nbM[?=WS  
现在代码看起来就很一致了。 ]k~k6#),;  
GtcY){7  
六. 问题2:链式操作 ,4$ZB(\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  9?c0cwP?  
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。 tRU+6D <w  
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。 `I+G7K K  
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。 3=w$1.B d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vZj:\geV  
6 R}]RuFQ  
template < typename T > JSXudz5 c  
struct result_1 HO,z[6  
  { nG<_&h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; SaK aN#C  
} ; IQ_2(8Kv  
_@I<H\^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: F9rxm  
ssbvuTr  
template < typename T > v%O KOrJ  
struct   ref 4DY\QvW5  
  { sE87}Lz  
typedef T & reference; hKP7p   
} ; ,!U._ic'B  
template < typename T > pyA;%vJn  
struct   ref < T &> ^`ah\L  
  { : vN'eL|#  
typedef T & reference; *Dx&}"  
} ; b#;%TbDF  
f0rM 4"1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^_FB .y%  
{+~}iF<%  
template < typename T > ;Z]i$Vi_r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const TVVL1wZ  
  { J})G l  
  return l(t) = r(t); >Micc   
} 3!_XFV  
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。 aewVq@ngq!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e>`+Vk^Jc  
qcau(#I9.  
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 )xgOl*D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: K=|x"6\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e1$T%?(&[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GSzb  
最后的布局是: 7: 7i}`O  
                Add bup)cX^  
              /   \ \"!Fw)wj  
            Divide   5 vmW > $P  
            /   \ OwXw9  
          _1     3 &AR@5M u  
似乎一切都解决了?不。 ? <b>2j  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 l-` M 9#  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 'Rbv3U  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 13 `Or(>U  
AlP}H~|M7  
template < typename Right > sPMCN's  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wLn,x;;<  
Right & rt) const zu8   
  { wc?`QX}I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .Cq'D.  
} 'qR)f\em  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c*o05pMS  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 1?:/8l%V  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ] %A mX-U  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ;vM&se63  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 AE`z~L,  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? fBtTJ+51}  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: !S6zC >  
xUT]6T0dB  
template < class Action > hSQ*_#  
class picker : public Action S]_iobWK  
  { X@l>mAk  
public : 9H^$cM9C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a2J01B  
  // all the operator overloaded 3>60_:+Zb  
} ; D#VUx9kugv  
NP }b   
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。 $tKz|H)  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ;+:C  
}>`rf{T  
template < typename Right > @smjXeF o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const WdQR^'b$   
  { 4%k{vo5i  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }N @8zB~X  
} )"W__U0  
fpd4 v|(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l/WQqT  
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。 u7Z-kZ  
3zC<k2B  
template < typename T >   struct picker_maker Er@'X0n  
  { b;kgP`%%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?@n, 9!  
} ; +5AWX,9,-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > l@edR)n <  
  { 6"@`iY  
typedef picker < T > result; jL^3/0"o  
} ; e,J q<=j  
"d1~(0=6<m  
下面总的结构就有了: Cp!bsasj  
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。 e`]x?t<U4/  
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。 ,O`a_b]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KK-}&N8  
至此链式操作完美实现。 )DR/Xu;b  
<L!9as]w  
-@=As00Bg  
七. 问题3 ~m`j=ot  
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。 42E%&DF  
=r1-M.*a.M  
template < typename T1, typename T2 > L_@P fI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X ? eCK,  
  { '!\t!@I$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tk]>\}%  
} r Uau? ?  
x-E@[=  
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: <V} ec1  
_!qi`A  
template < typename T1, typename T2 > :v$][jZ2  
struct result_2 nF"NXYa  
  { 5t=7-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; msf%i!  
} ; t%S2D  
Ms>CO7Nvy  
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? 3UR'*5|'  
这个差事就留给了holder自己。 -] @cUx  
    SN#Cnu}  
o5h*sQ9  
template < int Order > fYgEiap  
class holder; rt8"U <~  
template <> dbe\ YE  
class holder < 1 > Z;'5A2  
  { {TOz}=R"3h  
public : @~ 6,8nQ  
template < typename T > Rz03he  
  struct result_1 Y|X!da/  
  { _keI0ML-#  
  typedef T & result; 8x~'fzf;Sq  
} ; .]XBJc  
template < typename T1, typename T2 > b)(si/]\  
  struct result_2 Q8h0:Q  
  { q1Sr#h|  
  typedef T1 & result; /mK."5-cm  
} ; .ri?p:a}w  
template < typename T > As>-9p>v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r"4&.&6  
  { 8"=E 0(m  
  return (T & )r; ?B{,%2+  
} yg WwUpY  
template < typename T1, typename T2 > FlyRcj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z km#w  
  { # A#,]XP  
  return (T1 & )r1; *L{^em#b  
} r?%,#1|$$  
} ; rds 4eUxe  
4R}$P1 E  
template <> k*u4N  
class holder < 2 > M+l~^E0Wj  
  { P[K42 mm  
public : y F;KyY{  
template < typename T > "2_nN]%u-  
  struct result_1 %|(Cb!ySX  
  { =38c}(  
  typedef T & result; p!/ *(TT  
} ; .VA'W16  
template < typename T1, typename T2 > KN< KZM  
  struct result_2 tq.g4X ;_  
  { :"Gd;~p.  
  typedef T2 & result; Sp-M:,H3H  
} ; Yu+;vjbK-  
template < typename T > 19]O;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *|B5,Ey  
  { gR 76g4|=;  
  return (T & )r; u OB`A-K  
} W<\*5oB%H  
template < typename T1, typename T2 > X,`^z,M%I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mV;)V8'  
  { gg?O0W{  
  return (T2 & )r2; LZ4Z]!V  
} _]Y9Eoz  
} ; =<.h.n  
j"Z9}F@  
'>Uip+'  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Hdda/?{b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9jJ:T$}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  K)P].htw  
F7&Oc)f"B  
return l(i, j) = r(i, j); 7<zI'^l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ksb55cp`  
;\54(x}|K  
  return ( int & )i; 2PViY,V|  
  return ( int & )j; yP"D~u  
最后执行i = j; ./_4D}  
可见,参数被正确的选择了。 S]<%^W'  
OV`#/QL  
UNCI"Mjb  
XQStlUw8+  
]]6  
八. 中期总结 \~#$o34V  
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: t-Zk)*d/0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &eFv~9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?{(Jy*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5 8n(fdE  
!glGW[r/7  
xG8z4Yu   
w1,6%?p(O  
&d6  
,3bAlc8D7  
九. 简化 D {N,7kT  
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。 </li<1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *3h!&.zm  
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: *k !zdV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mApl}I  
  +-*/&|^等 F2C v,&'  
2. 返回引用。 )(DX]Tr`  
  =,各种复合赋值等 5@`DS-7h  
3. 返回固定类型。 v0W/7?D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^cI 0 d,3=  
4. 原样返回。 Y/`*t(/5  
  operator, B'-L-]\H  
5. 返回解引用的类型。 9~6~[z  
  operator*(单目) i3<ZFR  
6. 返回地址。 m:C|R-IL  
  operator&(单目) vx4Jk]h+=L  
7. 下表访问返回类型。 :M\3.7q  
  operator[] I7HP~v~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :eL ja*  
  operator<<和operator>> t4FaU7  
5tcJT z  
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。 &)F# cVB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jbs)]fqC;  
OO-b*\QW  
template < typename Left > o WcBQ|   
struct value_return ;0Mg\~T~'  
  { > m##JzWLr  
template < typename T > NSDls@m  
  struct result_1 O_|p{65  
  { PJ'.s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8BggK6X  
} ; dH+oV`  
>@i {8AD  
template < typename T1, typename T2 > 9p%8VDF=  
  struct result_2 Pskg68W  
  { H<C+ rAIb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; nI<Ab_EB  
} ; |emZZj  
} ; ]?n~?dD{]  
j[&C6l+wH  
=7 ${bp!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p'YNj3&u  
z]0UW\S/  
下面我们来剥离functor中的operator() F'3-*>]P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vw/X  
x[1( cj  
return l(t) op r(t) BZs?tbf  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \"AzT{l!;  
return op l(t) zR6^rq*  
return op l(t1, t2) ` EgO&;1D)  
return l(t) op kz?m `~1  
return l(t1, t2) op FX:'38-fk  
return l(t)[r(t)] X.hV MX2B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] YMIX|bj6Y  
mFeoeI,Jv  
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: U(u$5  
单目: return f(l(t), r(t)); V0a)9\x(\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *pKj6x  
双目: return f(l(t)); d ~3G EK  
return f(l(t1, t2)); N Uq'96 {Y  
下面就是f的实现,以operator/为例 XdGA8%^cY  
DgRA\[c  
struct meta_divide # `b5kqQm  
  { k5TPzm=y{  
template < typename T1, typename T2 > X7{ h/^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X)k+BJ  
  { E|5lm  
  return t1 / t2; drEND`,@6|  
} Yn1CU  
} ; Fc.1)yh.  
V.12  
这个工作可以让宏来做: u<a =TPAU  
sN9 SuQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .qG*$W2f  
template < typename T1, typename T2 > \ /{+77{# Qn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; nN[gAM (  
以后可以直接用 .m \y6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3FpSo+  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 q+}Er*r  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) BHEZ<K[U   
o7WK"E!pF'  
b.sRB1  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 eK'ztqQ  
m-)yQM8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *w_f-YoXp  
class unary_op : public Rettype 0F|DD8tHR  
  { Q2 @Ugt$  
    Left l; Nw|m"VLb  
public : 4> $weu^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M}*#{UV2  
SM@RELA'Lb  
template < typename T > L !V6 Rfy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #Hyfj j  
      { 2*9rhOK*  
      return FuncType::execute(l(t)); sPUn"7  
    } ECF \/12  
s u)AIvF{  
    template < typename T1, typename T2 > }ikJ a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SB\T iH/  
      { %?~`'vYoi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {'R\C5 :D7  
    } OJ Y_u[  
} ; 2E d  
xBW{Wyh  
6pi^rpo  
同样还可以申明一个binary_op x0dO ^D  
Nq=r404  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #}U*gVYe  
class binary_op : public Rettype m_n*_tX  
  { yk7l{F  
    Left l; Bk9? =  
Right r; XP'7+/A  
public : 56Gc[<nR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ("$ ,FRTQ:  
mFu0$N6]H  
template < typename T > iQnIk| 8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0nV|(M0lu?  
      { U*7Yi-"/*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b3RCsIz  
    } Z UCz-53  
+~ L26T\8  
    template < typename T1, typename T2 > 69>N xr~k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KsMC+:`F  
      { 84uHK)h<%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); pHkhs{/X  
    } 39zwPoN>  
} ; Hjtn*^fo^  
,F)9{ <r]  
@3@oaa/v  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 [J71aH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 95%, 8t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }3&~YBx;:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 #0wH.\79  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %Yi^{ZrM  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 pg;y\}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2|C(|fD4  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :- Al}7  
下面是修改过的unary_op j/<z[qr  
PWw2;3`-6w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /5Zt4&r  
class unary_op E0Neo _7  
  {  !Hp H  
Left l; !^EdB}@yS  
  ]@D#<[5\  
public : %Z#s9QC  
39+6ZTqx  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g.re`m|Aj  
w2/3\3p  
template < typename T > !33)6*s  
  struct result_1 0Zq jq0O#  
  { #=* y7w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; JM?X]l  
} ; K V-}:u(  
&+Iv"9  
template < typename T1, typename T2 > 2/]74d8  
  struct result_2 cLpkgK&a  
  { %tRQK$]c  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?\D=DIN-r  
} ; 8A3pYW-  
HI}9 "(t}  
template < typename T1, typename T2 > Z1t?+v+Ro*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dY'mY~Tv  
  { t@(`24  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `0qBuE_^h  
} P b(XR+  
UD@u hL  
template < typename T > c+^#(OB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _CDl9pP36#  
  { =gjq@N]lAW  
  return OpClass::execute(lt(t)); S)h0@;q  
} bim 82<F  
jbU=D:|  
} ; h/t{= @ .5  
(p FPuV  
."#M X!  
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 ,py:e>+^t  
好啦,现在才真正完美了。 X/D^?BKC  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]U8VU  
b+g(=z+  
template < typename Right > }>|M6.n "  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .<Lbv5m  
  { 1JIo,7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); JGB 9Z   
} |QI FtdU5T  
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。 3bGJ?hpp  
mx'!I7b(L/  
W]t!I}yPR  
cxNb!G  
ba-J-G@YW  
十. bind 0gEtEH+  
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。 8<VO>WA>E  
先来分析一下一段例子 L:(>ON  
E(;V.=I  
l-Q.@hG  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;hsem,C h7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )TmqE<[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !)}3[h0  
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。  >Mzk;TM  
我们来写个简单的。 }c"1;C&{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jv C.T]<B  
对于函数对象类的版本: .=nx5y z  
![{>$Q?5  
template < typename Func > @vC7j>*4B  
struct functor_trait 45u\v2,C3  
  { k[6xuyY]  
typedef typename Func::result_type result_type; *r&q;ER  
} ; },d`<^~  
对于无参数函数的版本: XU3v#Du  
.5;Xd?  
template < typename Ret > s L9,+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *,UD&N_)*6  
  { i"h '^6M1  
typedef Ret result_type; ,1s,G]%M  
} ; y$]gmg  
对于单参数函数的版本: 4a&*?=GG  
TaZw_)4c  
template < typename Ret, typename V1 > XYOPX>$T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qJQ!e  
  { yJheni  
typedef Ret result_type;  fn1G^a=  
} ; `o.DuvQ E  
对于双参数函数的版本: ~is$Onf99#  
q:y_#r"_y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /lC&'hT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > sUfYEVjr  
  { >|"mhNF  
typedef Ret result_type; vu&%e\gM  
} ; Zj*kHjn"  
等等。。。 L+c7.l.yT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &!y7PWHJ  
~1NK@=7T  
template < typename Func > 2 f" =f^rf  
struct func_return }w#Ek=,s#o  
  { p;GT[Ds^  
template < typename T > Y SvZ7G(m>  
  struct result_1 '%u7XuU-]  
  { .)7r /1o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?9_RI(a.}  
} ; ># q2KXh  
6evW O!  
template < typename T1, typename T2 > R3G+tE/Y  
  struct result_2 Q}a,+*N.  
  { `ehZ(H}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -7^A_!.  
} ; :%!}%fkxH  
} ; wX0m8" g@  
5&y;r  
\,w*K'B_Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 U%Kv}s/(F{  
5kK:1hH7  
template < typename Func, typename aPicker > gbf-3KSp^  
class binder_1 Mp V3.  
  { %7X<:f|N8x  
Func fn; \WDL?(G<  
aPicker pk; 62R9 4  
public : {M7`z,,[  
JH%^FF2  
template < typename T > m#D+Yh/y{n  
  struct result_1 -`iXAyr)m  
  { Y7vTseq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Nn"[GB  
} ; ,~R`@5+  
BVKr 2v  
template < typename T1, typename T2 > "5KJ /7q!  
  struct result_2 g1je':  
  { wH=L+bA>a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; COE,pb17  
} ; +s*OZ6i [  
%TY;}V59b  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fQ\nK H~  
!n=?H1@  
template < typename T > BZ]6W/0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aUdbN&G  
  { \(nb >K  
  return fn(pk(t)); -/#VD&MJO=  
} 7j>NUx=j3  
template < typename T1, typename T2 > ?e`4 s f_~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -+'fn$  
  { YL)epi^  
  return fn(pk(t1, t2)); F-\Swbx+  
} AoaRlk-#  
} ; E&\dr;{7  
>@NH Al  
uhyw?#f  
一目了然不是么? [j6EzMN  
最后实现bind c)d*[OI8  
Z~g I)  
&C~R*  
template < typename Func, typename aPicker > E%eTjvvxus  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vy ME  
  { SIJ:[=5!7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dLtSa\2Hn  
} 7}r!&Eb  
Di[}y;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 56;(mbW  
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。 Q?f%]uGFQ  
Oz\mIVC#  
十一. phoenix ? m$uqi  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \2?p  
s6#@S4^=\  
for_each(v.begin(), v.end(), y8Q96zi  
( dXkgWLI~  
do_ "4VC:"$f  
[ f8ap+][  
  cout << _1 <<   " , " 2?",2x09  
] ;l^4/BR  
.while_( -- _1), =j)y.x(  
cout << var( " \n " ) @S/PB[%S  
) :ZP4(}  
); [x {S ,?6  
CaX0Jlk*  
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:  u/ Os  
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 ~c e?xr|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 '%W'HqVcG1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: U6hT*126  
]dXHjOpA  
rsbd DTy  
template < typename Cond, typename Actor > i|'M'^3r  
class do_while -ff|Xxar{  
  { -{Lc?=  
Cond cd; F1V[8I.0  
Actor act; FiTP-~  
public : <O`yM2/pS  
template < typename T > s\c*ibxM,  
  struct result_1 < q6z$c)K  
  { R3MbTg  
  typedef int result_type; o8!gV/oy  
} ; QN%w\ JXS  
?/mkFDN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *. H1m{V  
xS~O Acxg  
template < typename T > O1/U3 /2/d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DVu_KT[Hd  
  { +O< 0q"E  
  do u3!aKXnv<  
    { O|#N$a&_N  
  act(t); t@GPB]3[  
  } A#s`!SNv  
  while (cd(t)); x\=2D<@az  
  return   0 ; gTI!b  
} l2DhFt$!=  
} ; T[w]w  
}$K2h*  
% -~W|Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +39Vxe:Oy  
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。 -Yaw>$nJ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 x+V;UD=mH  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 _":yUa0D  
下面就是产生这个functor的类: }*!7 Vrep  
Tct[0B  
^ <Z^3c>/  
template < typename Actor > FzOr#(^  
class do_while_actor cD-.thHO  
  { A>"v1Wk  
Actor act; 4(aDi;x"w  
public : 7m;2M]BRi  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4X2XSK4  
SnK j:|bV  
template < typename Cond > {(}Mu R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >wK ^W{  
} ; r7tN(2;5  
SrV+Ox  
;H#'9p,2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2 }QD>  
最后,是那个do_ 0y$aGAUm  
sPCp20x:y8  
9`J!]WQ1[  
class do_while_invoker 8ALvP}H  
  { -e=p*7']  
public : LGN,8v<W(  
template < typename Actor > !XjvvX"j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const d*26;5~\  
  { !GkwbHr+p  
  return do_while_actor < Actor > (act); im&E \`L7  
} S~1>q+<Q  
} do_; k^q}F%UV  
bl|k6{A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z/*nY?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Si<9O h  
最后来说说怎么处理break和continue |H67ny&K^&  
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。 [Rh[Z# 6  
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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