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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~( rZ)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g'-hSV/@}@  
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, G" (ck4  
*li5/=UC5*  
+&1#ob"6lq  
-)ri,v{:c  
  class filler ']X0g{%  
  { 'Ze& LQ  
public : bg|=)sw4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \w$e|[~  
} ; !83 N#Y_Mz  
]jmZ5h#[  
,mD$h?g  
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: PDh!B _+  
2:[G4  
Sc]h^B^7  
@Js@\)P79  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S.C7%XU  
 )Z:maz  
OtT*)8*c  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Zc9S[ivq  
eQ#"-i  
U!lWP#m  
R~d Wblv  
二. 战前分析 &b19s=Z,  
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。 XlwyD  
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 'HWPuWW  
:|ytw= 3>  
l2LO,j}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1Zp^X:(  
  /* --------------------------------------------- */ `|[UF^9  
vector < int *> vp( 10 ); HN&]`cr;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m O0#xY_z  
/* --------------------------------------------- */ $A:?o?"7}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $fW8S8  
/* --------------------------------------------- */ g*%o%Lv  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .m%ygoO  
  /* --------------------------------------------- */ TfNm0=|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H"V)dEm  
/* --------------------------------------------- */ ~Z97L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R"71)ob4  
vrsOA@ee3H  
 OF( tCK  
KZ/2W9r_,  
看了之后,我们可以思考一些问题: M;0\fUh;  
1._1, _2是什么? C9`x"$  
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。 s:sk`~2<gd  
2._1 = 1是在做什么? ).r04)/  
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。 g$Ns u:L  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ;q2e[y  
n{%[G2.A  
d]l(B+\vf  
三. 动工 !R$t>X  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3.04Toq!  
[sG!|@r  
kx[h41|n  
cvnRd.&  
template < typename T > Biy$p6  
class assignment @IBU{{  
  { $Mqw)X&q  
T value; ARid   
public : kc"SUiy/  
assignment( const T & v) : value(v) {} [PU0!W;  
template < typename T2 > #_fL[j&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } E njSio0  
} ; </h}2x  
z Q11dLjs  
.\AbE*lZ#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &qeM YYY  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;c>IM]  
4p/d>DTiM  
4ko(bW#jL  
nx`I9j\  
  class holder :#spL*FIx  
  { 4kf8Am(  
public : \&X*-T[]j  
template < typename T > E#+|.0*!s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +C9 l7 q  
  { G(7WUMjl  
  return assignment < T > (t); 9GVv[/NAb  
} C%kIxa)  
} ; @EB2I+[  
Z;GZ?NOlY  
F%q}N,W  
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: | <l=i(  
Ceak8#|4  
  static holder _1; M!b"c4|<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sJ)Pj?"\?  
g E;o_~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ba]^0Y u  
而不用手动写一个函数对象。 [5Pin>]z  
2t"&>1  
."JtR  
c o%-d  
四. 问题分析 6"Rw&3D?  
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。 +d,Z_ 6F  
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。 0N>R!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l)( 3]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A<s9c=d6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qCgoB 0  
SpX6PwM  
五. 问题1:一致性 '#@tovr  
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?| qFYM2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ju?D=n@i  
G^/8lIj  
struct holder rnTjw "%  
  { $y+Bril5W  
  // o@tc   
  template < typename T > <;nhb  
T &   operator ()( const T & r) const [&a=vE  
  { g\lEdxm6Sj  
  return (T & )r; vmK`QPu 2  
} $[DSe~  
} ; l^%W/b>?b  
K';x2ffj  
这样的话assignment也必须相应改动: :f5"w+  
[}t^+^/  
template < typename Left, typename Right > mR6hnKa_53  
class assignment ]<IK0  
  { $:SSm $k  
Left l; %/Y;  
Right r; El#"vIg(\  
public : 3Ja1|;(2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &x<y4ORH|  
template < typename T2 > &F#K=R| .j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x C+TO  
} ; i-*ZW:  
%?z8*G]M  
同时,holder的operator=也需要改动: Ea\Khf]2  
p;<brwN  
template < typename T > YPNG9^Y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const IG=#2 /$  
  { :J6lJ8w ?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ZQY?wO: [  
} p? L*vcU  
k]9v${Ke  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 'WQ?%da  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9S]]KEGn4  
H$={i$*,Y  
return l(rhs) = r; $I }k>F  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 C6{\^kG^j2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5>u,Qh  
)7s(]~z  
template < typename Tp > U/l3C(bc!  
class constant_t *$yU|,  
  { g,] GzHV1  
  const Tp t; Ek%mX"  
public : XlDN)b5v{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `4kVe= {  
template < typename T > GP{$w_'!J0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {IA3`y~  
  { ::R5F4  
  return t;  \qj(`0HG  
} SM8Wg>  
} ; |Pj]sh[^Y  
AD^Q`7K?uR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c$#7Kp4  
下面就可以修改holder的operator=了  -#<AbT  
Cu&y',ee~  
template < typename T > zVyMmw\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C 5 xsh  
  { d !=AS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?3=y]Vb+  
} tqXr6+!Q  
^ R7|x+  
同时也要修改assignment的operator() ^9fY %98  
x,:DL)$1  
template < typename T2 > 5~GH*!h%;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,zVS}!jRhy  
现在代码看起来就很一致了。 "cDMFu  
5e}adHjM  
六. 问题2:链式操作 q)PLc{NO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^LAnR>mz^r  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &Xh_`*]ox  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 :^H2D=z@  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 vMYL( ]e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^Cy=L]  
s@D/.X  
template < typename T > 8$`$24Wx  
struct result_1 ~KP@wD~  
  { vef9*u`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +LwwI*;b  
} ; _{&bmE  
L~|_CRw  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =k^ d5  
hnBX enT6  
template < typename T > @|'$k{i  
struct   ref 8@A}.:  
  { wU(!fw\  
typedef T & reference; b>]k=zd  
} ; p!>DA?vF  
template < typename T > C8t;E`  
struct   ref < T &> ~`X$b F  
  { Lq2ZgKd!  
typedef T & reference; >0E3Em<(}l  
} ; _|VF^\i  
s a{x.2/o}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: g1v=a  
$|m'~AmI  
template < typename T > u5N&Wn{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]8f$&gw&A  
  { Dgc}T8R  
  return l(t) = r(t); "6q@}sz!  
} \c4D|7\=  
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。 7Fzj&!>ti  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sT'j36Nc<,  
08G${@D+X0  
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@sL/5,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: weC.k x   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 TpcJ1*t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 oLIgj,k{*  
最后的布局是: 2@,rIve  
                Add EslHml#  
              /   \ N"8'=wB  
            Divide   5 j: E3c\a  
            /   \ =z!/:M  
          _1     3 unc8WXW  
似乎一切都解决了?不。 L<k(stx~  
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。 `Z^\<{z  
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。 [JYy  
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: @{{6Nd5  
IoZ _zz0  
template < typename Right > bF'Jm*f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const DT3"uJTt  
Right & rt) const qs {wrem  
  { >|aVGY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KAg-M#  
} Fv<3VKueK[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _N:GZLG  
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。 UM2yv6:/  
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。 =[,EFkU?B  
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。 gH yJ~  
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。 _B0C]u3D  
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? aC94g7)`  
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: GT,1t=|&V  
Y<h6m]H  
template < class Action > L~Y^O`c  
class picker : public Action jo' V.]\  
  { XhUVDmeUMb  
public : XtqhK"f%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,\T7{=ZG\!  
  // all the operator overloaded A1n4R  
} ; _+,>NJ  
i0F6eqe=J  
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。 Qs ysy  
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: XT?wCb41R  
Clb7=@f  
template < typename Right > Nq1YFI>W  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,P%i%YPj  
  { KM?w{ ~9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WO6R04+WV  
} qM<CBcON  
m 48Ab`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a4n5i.;  
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。 Ibg~.>.u{  
'61>.u:2  
template < typename T >   struct picker_maker "U/yq  
  { oqo7Ge2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; jq%}=-%KE  
} ; tz5\O}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > CB#B!;I8v  
  { ]k8f1F  
typedef picker < T > result; f@2F!  
} ; (/FG#D.  
]=PkgOJD  
下面总的结构就有了: GI@;76Qf  
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。 C3'?E<F  
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。 5O;D\M{>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l#~pK6@W  
至此链式操作完美实现。 R90#T6^  
j2%fAs<  
@}2EEo#  
七. 问题3 51tZ:-1!  
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。 }0?XF/e(R  
Shv$"x:W  
template < typename T1, typename T2 > OZA^L;#>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ww"]3  
  { qeb}~FL"o  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C-\3,  
} Lrmhr3 w5  
AiB]A}  
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: *Nfot v  
&*74 5,e  
template < typename T1, typename T2 > o/ 7[ G  
struct result_2 {$#88Qa\-  
  { =K_&@|f+B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [] el4.J,  
} ; lF t^dl^  
?C- ju8]|  
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? vCXmu_S4^>  
这个差事就留给了holder自己。 GG"6O_  
    2x<!>B  
Fy0sn|  
template < int Order > L6#4A3yh  
class holder; 0wCQPvO  
template <> |3^U\r^zo  
class holder < 1 > r-*j"1 e  
  { *(qj!U43  
public : zXU g(xu  
template < typename T > @vB-.XU  
  struct result_1 CI-1>= "OE  
  { ahQY-%>  
  typedef T & result; )%PMDG|  
} ; {pA&Q{ ^  
template < typename T1, typename T2 > mi.,Z`]o  
  struct result_2 kBxEp/y  
  { MkhD*\D /  
  typedef T1 & result; )+DDIq  
} ; -2(?O`tZ  
template < typename T > IMBjI#\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R1/c@HQw?  
  { o)>iHzR</  
  return (T & )r; evpy%/D  
} uGF{0 )0g  
template < typename T1, typename T2 > t2YB(6w+xg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *[m:4\  
  { <EQaYZY=  
  return (T1 & )r1; z;y{QO  
} s;..a&C'  
} ; #6v357-5  
 axDa&7%  
template <> >rJ**y  
class holder < 2 > EeT 69o  
  { gwdAf%|f  
public : Pouo# 5  
template < typename T > 1)jea wVmj  
  struct result_1 `SOQPAnK+;  
  { RRpY%-8M  
  typedef T & result; ^*.+4iHx  
} ; hlZ{bO 'f  
template < typename T1, typename T2 > IC(:RtJ  
  struct result_2 H  XFY  
  { z&B9Yu4M7  
  typedef T2 & result; k14<E /  
} ; F" M  
template < typename T > 4w#2m>.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Srz8sm;  
  { sp MYn&p  
  return (T & )r; wGw~ F:z  
} }+bo?~2E&  
template < typename T1, typename T2 > dJ#go*Gn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wy .96   
  { ^< ;C IXo  
  return (T2 & )r2; EpQy;#=;  
} aSu^  
} ; LnKgT1  
Aj=GekX{  
wu><a!3`=o  
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> >。 ,Q3OQ[Nmh  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9#m3<oSJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #/jug[wf*!  
X d o\DQn  
return l(i, j) = r(i, j); ?Z_T3/ f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ExSM=  
F\^8k/0  
  return ( int & )i; SDV#p];u  
  return ( int & )j; LMx/0  
最后执行i = j; $v[mIR  
可见,参数被正确的选择了。 S89j:KRXH%  
3 o$zT9j  
vd(S&&]o1  
_p5#`-%mM  
5S2 j5M00  
八. 中期总结 ]z5hTY  
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: rMHh!)^#W  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9(O eH7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 d(TN(6g@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t72u%M6  
bmK  
1#%H!GKvTU  
iw=e"6V  
sNcU>qjj6  
p JT)X8K"  
九. 简化 /]'&cD 1  
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。 8>W52~^fU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jex\5  
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: WW{_D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @TD=or .&  
  +-*/&|^等 O39   
2. 返回引用。 s~2o<#  
  =,各种复合赋值等 7<*0fy5nn  
3. 返回固定类型。 _z8"r&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) VFx[{Hy  
4. 原样返回。 li v=q  
  operator, CHZ/@gc  
5. 返回解引用的类型。 `B4Ilh"d  
  operator*(单目) ~3M8"}X;L  
6. 返回地址。 {6GX ?aw'  
  operator&(单目) 7M7Lj0Y)L  
7. 下表访问返回类型。 8/(}Wet  
  operator[] >l><d!hw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wdfbl_`T  
  operator<<和operator>> iQ(j_i'+!I  
_pZ <  
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。 A[^#8evaK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dor1(@no|  
|LZ{kD|  
template < typename Left > iu(obmh/o  
struct value_return ,Yx<"2 W  
  { #b;k+<n[X  
template < typename T > mRRZ/m?A(  
  struct result_1 E;{CoL  
  { |h 6!bt!=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; vA!IcDP"  
} ; :Ae#+([V  
0)g]pG8&ro  
template < typename T1, typename T2 > KpLaQb  
  struct result_2 7gN;9pc$  
  { d^nO&it  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; t0e5L{ QJ  
} ; ui,!_O .c  
} ; IqFcrU$4  
I&#:/|{:5  
A+8)VlE\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;$zvm`|:  
"qF/7`e[  
下面我们来剥离functor中的operator() \%Y`>x.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: NQ;X|$!zH  
97\K] Tr  
return l(t) op r(t) p7-\a1P3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &'&)E((  
return op l(t) }xt^}:D  
return op l(t1, t2) ?!U.o1  
return l(t) op C]8w[)d[`;  
return l(t1, t2) op <=GZm}/]N  
return l(t)[r(t)] E;s_=j1f  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^pd7nr~Y  
%q3`k#?<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: @O'NJh{D`  
单目: return f(l(t), r(t)); }Vob)r{R@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); HVoP J!K3  
双目: return f(l(t)); 4)D~S4{E5  
return f(l(t1, t2));  K];]  
下面就是f的实现,以operator/为例 F"k`PF*b  
 B>:U  
struct meta_divide aReJ@  
  { 0C%IdV%CU  
template < typename T1, typename T2 > lSaX!${R'T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XXn3K BIf  
  { xtD(tiqh.;  
  return t1 / t2; \P+^BG!  
} ]  &"`  
} ; }(!Uq  
HQ9tvSc  
这个工作可以让宏来做: 2"Wq=qy\J  
q MrM^ ~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Z;a)P.l.>  
template < typename T1, typename T2 > \ F7O*%y.';  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4]m{^z`1  
以后可以直接用 dWkQ NFKF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'A.5T%n-  
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 (>A#|N1U  
(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。。。) 4GF3.?3  
" Zhh>cz  
;z9 ,c  
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 I50Ly sM  
1c#\CO1l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \9OKf|#j  
class unary_op : public Rettype \RR` F .7  
  { A32Sdr'D  
    Left l; ?2da6v,t  
public : f!yl&ulKU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5j.@)XXe  
WHBGhU  
template < typename T > X9|*`h<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X)hpbHa  
      { Y% \3N  
      return FuncType::execute(l(t)); beikzuC  
    } H!7?#tRU  
zn^7#$fC  
    template < typename T1, typename T2 > 7L&,Na  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0]*W0#{Zj  
      { $t^Td<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ewr2popK  
    } kI!@J6  
} ; T^#d;A  
*5oQZ".vA*  
$dKfUlO  
同样还可以申明一个binary_op ww7nQ}H5(  
rQ_cH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3bezYk  
class binary_op : public Rettype )8g& lyT  
  { =dHdq D  
    Left l; a@jM%VZ  
Right r; '@+q_v@Jl  
public : Ew{*)r)m  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *&IvEu  
/D^ g"  
template < typename T > $mKExW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F%$q]J[  
      { K<::M3eQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); dF 6od  
    } *q=\ e9  
7J5jf231  
    template < typename T1, typename T2 > eDP&W$s#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oKGF'y?A>  
      { Ru#pJb(R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tzd !r7  
    } C.#Ha-@uz  
} ; 3]9wfT%d  
m%})H"5  
Tim/7*vx  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 --"5yGOL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 l lcq~*zz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^ op0" #B  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 rp<~=X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )K]p^lO  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 wAW{{ p  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8r"-3<*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) g|| q 3  
下面是修改过的unary_op cE`qfz  
%7`eT^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {na>)qzKP  
class unary_op +924_,zF  
  { "2-D[rYZ  
Left l; MtPdpm6\  
  l x5.50mI  
public : 7_Te-i  
ndDF(qHr  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "AXgT[ O  
QA^FP8!j  
template < typename T > @>$qb|j  
  struct result_1 eB9&HD:  
  { zBq&/?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; A7#nBHwxZ  
} ; ucz~y! 4L{  
vJi<PQ6  
template < typename T1, typename T2 > A =Z$H2  
  struct result_2 ztHx) !  
  { }BT0dKx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ](n)bF+ym  
} ; !PeSnO  
qhTVsZ:{C  
template < typename T1, typename T2 > XABP}|aWK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T YR \K  
  { wBw(T1VN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Iy;"ht6  
} PU%f`)  
jHE^d<=O^  
template < typename T > z#`Qfvu6Hi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tUOY`]0  
  { K% snE7X?)  
  return OpClass::execute(lt(t));  LDU4 D  
} bFL2NH5  
=(\BM')l  
} ; Z Q*hrgQ  
tmBt[  
kd"nBb=  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug F/LMk8RgR  
好啦,现在才真正完美了。 G `3{Q7k  
现在在picker里面就可以这么添加了: {0a\<l  
Vh=U/{Rp1  
template < typename Right > 4,R"(ej  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *CQZ6&^  
  { J9XH8Grk-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); jK[*_V  
} hW!n"qU  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 a @3s71  
4bw4!z9G  
nJYIkfdA  
* Wp?0CP  
\I}EWI  
十. bind ^ZS!1%1  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 @x!+_z  
先来分析一下一段例子 0k5uqGLXe  
k$f2i,7'  
(dyY@={q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F(lJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 OXKV6r6f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d)Z&_v<|  
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。 o+XQMg  
我们来写个简单的。 +rSU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: CSW+UaE  
对于函数对象类的版本: Gl|n}wo$  
B6Ajcfy  
template < typename Func > #l- 0$  
struct functor_trait q o^mp  
  { ~UeTV?)  
typedef typename Func::result_type result_type; a%kvC#B  
} ; Np$&8v+en  
对于无参数函数的版本: q7soV(P  
Bv jsl  
template < typename Ret > (@!K tW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;34p [RT  
  { yVXVHCB  
typedef Ret result_type; :qB|~"9O  
} ; R6;#+ 1D  
对于单参数函数的版本: Z.Dg=>G]  
#XqCz>Z  
template < typename Ret, typename V1 > UA~ 4O Q]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W,80deT  
  { eYlI};  
typedef Ret result_type; +zLw%WD[l  
} ; lEHXh2  
对于双参数函数的版本: ;&}z L.!jo  
(jyufHm  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f9kd&#O&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xw_)~Y%\  
  { (4ZO[Ae  
typedef Ret result_type;  -K8F$\W  
} ; o^"OKHU,S0  
等等。。。 |sFd5X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @+p(%  
f.aa@>  
template < typename Func > H7Z`aQC  
struct func_return { 29aNm  
  { /#@tv~Z^  
template < typename T > j[w=pF,o  
  struct result_1 ?Y8hy|`  
  { -gt ?5H h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oyk&]'>  
} ; .b<W*4{j0H  
:wg=H  
template < typename T1, typename T2 > * ]bB7  
  struct result_2 Qhc; Zl  
  { J#i7'9g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ErJ@$&7  
} ; BV7P_!vt  
} ; 6dz^%Ub  
W1)<!nwA  
W+"^!p|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \~Z%}$ =  
T KAs@X,t  
template < typename Func, typename aPicker > ~$[fG}C.K  
class binder_1 m]fUV8U  
  { -D=Sj@G  
Func fn; ]sVWQj  
aPicker pk; #s\kF *  
public : aTeW#:m  
@0t[7Nv-1  
template < typename T > $)9|"q6  
  struct result_1 "cBqZzkk9j  
  { Lq;iR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d-tg^Ot#  
} ; ,t wB" *  
L1(-xNUo_i  
template < typename T1, typename T2 > U{pg y#/  
  struct result_2 Qf ~$9?z  
  { z;<~j=lP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &Q}%b7  
} ; PO6yE r  
vZ srlHb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} } }~a4p>%  
n9J{f"`m  
template < typename T > 4`:POu&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C3f\E: D)  
  { 6hYz^}2g  
  return fn(pk(t)); Xa?igbgAwx  
} NqOX);'L0  
template < typename T1, typename T2 > (6a<{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?f q!BV  
  { u|AMqS  
  return fn(pk(t1, t2)); Zxqlhq/)  
} Dr%wab"yy  
} ; %3#C0%{x  
hf2bM `d  
Avi_]h&  
一目了然不是么? _<sN54  
最后实现bind h\3-8m  
Y2.zT6i  
eXK3W2XF  
template < typename Func, typename aPicker > .f-=gZ* *  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) eh]sye KBj  
  { .lP',hn  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {GnZ@Q:F  
} KZZY9  
=MJB:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $*%,  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 T7.SjR6X>  
ug ;Xoh5w  
十一. phoenix 0^u Ut-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~:f..|JM  
R"P-+T=7M  
for_each(v.begin(), v.end(), ZBY2,%nAo  
( WfG +_iP?  
do_ @Bhcb.kbq  
[ },JJ!3  
  cout << _1 <<   " , " 7/QK"0  
] t? 6 et1~  
.while_( -- _1), >jIn&s!}  
cout << var( " \n " ) _&S#;ni\c  
) FibZT1-k  
); {9V.l.Q  
O]@#53)Tz  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: d *gv.mE  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor <n#X~}i)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -wg}X-'z0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vMEN14;yH_  
/(5"c>  
8Ala31  
template < typename Cond, typename Actor > @$%GszyQ'  
class do_while y<Xu65  
  { fDqT7}L  
Cond cd; x:!s+q` s  
Actor act; 1@KiP`DA  
public : zEW+1-=)+7  
template < typename T > F/>\uzu  
  struct result_1 \ DZ.#=d  
  { MSvZ3[5Io  
  typedef int result_type; s*yl& El/  
} ; +#BOWz  
^ `Ozw^~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t&{;6MiE  
fpo{`;&F  
template < typename T > 7(.Z8AO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X`Q+,tx$  
  { I(pq3_9$  
  do x@rQ7K>  
    { , %z HykP  
  act(t); sV%DX5@  
  } -#;xfJE  
  while (cd(t)); C2v_] ,]  
  return   0 ; !.mR]El{K  
} 4l %W]'  
} ; Hh=fv~X  
S}%z0g<  
+c<iVc|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r\ft{Z<P  
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。 /ugyUpyg  
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。 w($a'&d`0  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 TMPk)N1Ka  
下面就是产生这个functor的类: <Jhd%O  
c5WMN.z  
}5oI` 9VT  
template < typename Actor > Uz!3){E  
class do_while_actor Jk\-e`eE  
  { #d\&6'O  
Actor act; S5 q1M n  
public : lRg?||1ik  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s)qrlv5H  
jmr .gW  
template < typename Cond > .UL 2(0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >iOf3I-ATt  
} ; <nbk lo  
EyPJ Jc8  
s~ 8 g  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2Wluc37  
最后,是那个do_ Vl5>o$G|<.  
70R6:  
=+j3E<w  
class do_while_invoker ;HXk'xN  
  { C-c'"FHq  
public : P1LOj  
template < typename Actor > {j>a_]dTVX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const BM /FOY;  
  { tjXg  
  return do_while_actor < Actor > (act); ktTP~7UVi  
} aHW34e@ebL  
} do_; \~,\|  
e3;D1@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \Yr*x7!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d%'#-w'  
最后来说说怎么处理break和continue x0Loid\f  
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。 zG ='U  
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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