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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda yZ,pH1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 STjb2t,a  
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, ]NTQF/   
G<-KwGy,D  
4AJT)I.  
%<nGm\  
  class filler en'[_43  
  { HJN GO[*g  
public : 1?H; c5?d&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gU+yqT7=  
} ; pP":,8Q{  
/!5ohQlPJ  
2[`n<R\  
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: y4jiOhF<d  
0vfMJzk  
j[gqS%  
9`/e= RL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); gPB=Z!  
,= ApnNUgX  
S;#:~?dU  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 a%m )8N;C  
5*Zz_ .  
^2$b8]q  
)yb~ kbe  
二. 战前分析 mvT /sC7I  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ~3j +hN8<  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 oCOv 6(  
5 l8F.LtO\  
yJC: bD1xi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /c=8$y\%@  
  /* --------------------------------------------- */ s3JzYDpy  
vector < int *> vp( 10 ); !`=iKe&%E  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )J@[8 x`  
/* --------------------------------------------- */ >l)x~Bkf$j  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 33lh~+C  
/* --------------------------------------------- */ u->[ y1JY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Uz_ob9l<#H  
  /* --------------------------------------------- */ D.{vuftu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ==?wG!v2h  
/* --------------------------------------------- */ [DjlkA/Zg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \[{8E}_"^  
;} Lf  
u3 LoP_|  
yO7H!}y_  
看了之后,我们可以思考一些问题: A2\hmp@A@7  
1._1, _2是什么? JJ)  
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。 VO:  
2._1 = 1是在做什么? jG `PyIgw  
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。 W895@  
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。 e"^WXP.t&  
h!(# /  
+sn0bi/rG  
三. 动工 v2]N5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?SYmsaSr5  
;U?=YSHk7  
W#g!Usf:/  
"B__a(  
template < typename T > }o!b3*#  
class assignment WP\kg\o  
  { ?E!M%c@,  
T value; 7CR#\&h`  
public : +pq=i  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2<J2#}+ \  
template < typename T2 > $bMmyDw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } dRzeHuF92  
} ; Z:h'kgG&  
\PN*gDmX  
<Ffru?o4j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e/ g9r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6bj77CoB  
qmn l  
8SroA$^n  
r\fkx>  
  class holder $ZyOBxI  
  { ]Gm4gd`  
public : XLiwE$:t%  
template < typename T > ~5|R`%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fGe ie m  
  { s~(`~Y4  
  return assignment < T > (t); )Az0.}  
} ImB5F'HI$  
} ; ^"lEa-g&  
$HOe){G  
Q$p3cepsK  
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: ;8MQ'#  
M*T!nwb  
  static holder _1; :_HdOm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /z!y[ri+J  
W^HE1Dt]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a|y'-r90  
而不用手动写一个函数对象。 7fWZ/;p  
8H};pu2  
|ul{d|  
% mPv1$FH  
四. 问题分析 fA1{-JzV<4  
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。 VPO~veQ  
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。 PQ_A^95  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M7Xn=jc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 be-HF;lZe'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 zI ^:{]p  
UT{`'#iT  
五. 问题1:一致性 D{d%*hlI 3  
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?| t&JOASYC  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d7X7_  
QaE!?R  
struct holder )j}#6r  
  { )J yB  
  // LrdED[Z  
  template < typename T > >U\P^yU  
T &   operator ()( const T & r) const ]T5\LNyN  
  { |DsT $ ~D  
  return (T & )r; By[M|4a  
} 5(1c?biP&  
} ; eFy {VpO+  
>*B59+1P  
这样的话assignment也必须相应改动: +,7vbs3  
xp^Jp  
template < typename Left, typename Right > 4;32 f`  
class assignment @+Nf@LJ  
  { fY =:geB  
Left l; fO#nSB/ 8  
Right r; :! $+dr(d  
public : VS`{k^^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OqH3. @eK  
template < typename T2 > 58mpW`Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <f)T*E^5%  
} ; 'Zex/:QS  
x@)cj  
同时,holder的operator=也需要改动: M.qv'zV`xG  
1n6%EC|X  
template < typename T > H;AMRL o4z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]d{lS&PRlg  
  { Wzff p}V  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "Il) _Ui  
} LtUw  
q!><:"#[G  
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。 5mL4Zq"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G<rAM+B*g  
dqgr98  
return l(rhs) = r; &+hk5?c /  
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。 fpO2bD%$8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l  LBzY`j  
G|t0no\f  
template < typename Tp > H<nA*Zf2@R  
class constant_t XN\rq=  
  { #Rs5W  
  const Tp t; ei}(jlQp  
public : q JtLJ<=1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {{pN7Z  
template < typename T > y= 8SD7P'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const IY!8j$'|  
  { 5D7k[+6  
  return t; nsq7dhq  
} h^,L) E  
} ; b o_`P3  
i3L2N~:V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +4qR5(W  
下面就可以修改holder的operator=了 >lJTS t5{  
H|`D3z.c  
template < typename T > ^e\$g2).  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9R-2\D]  
  { d mTZEO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <wd;W;B  
} ?} E M,  
-i91nMi]  
同时也要修改assignment的operator() #Lk~{  
x.Ny@l%]  
template < typename T2 > z'O+B}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } k1P'Q&Na  
现在代码看起来就很一致了。 qMA";Frt3N  
kPAg *  
六. 问题2:链式操作 rY@9nQ\>g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4}*.0'Hz  
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。 9`^(M^|c  
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。 k`z]l;:  
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。 S|6i]/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &?xtmg<d  
f4f)9n  
template < typename T > aN,? a@B  
struct result_1 ^e $!19g  
  { Gv#bd05X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Qk|+Gj  
} ; J5<1 6}*  
i ;Kax4k  
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: '9Q#%E!*  
rmWs o b  
template < typename T > CQ{{J{pU"  
struct   ref JIYzk]Tj  
  { 68<W6z  
typedef T & reference; 'X4)2iFV  
} ; Oi@|4mo  
template < typename T > tt6GtYrC 1  
struct   ref < T &> X68.*VHh0  
  { F$:UvW@e1  
typedef T & reference; JnqP`kYbTE  
} ; /+ais 3  
JFNjc:4{0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +o0yx U 7t  
qM2m!  
template < typename T > =@hCc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PJ<qqA`!  
  { }1CvbB%,A  
  return l(t) = r(t); )1GJ^h$l  
} |(,{&\  
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。  =Uo*-EH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 utn,`v   
3rJ LLYR  
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 ,I]]52+?4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tqpi{e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0G Q8} r  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2#/sIu-L  
最后的布局是: X(8LhsP  
                Add iO18FfM_  
              /   \ nYvkeT  
            Divide   5 Lm1JiP s d  
            /   \ eIf-7S]m  
          _1     3 ,[dvs&-*  
似乎一切都解决了?不。 Dk2Zl  
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。 ~,8#\]xR  
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。 q@ wX=  
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: kK:Wr&X0H  
E7w^A  
template < typename Right > . _Jypk8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cbzS7q<)  
Right & rt) const Qs8yJH`v  
  { @$%.iQ7A;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VyNU<}  
} Es\J%*\u  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 DPmY_[OAE  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 C58B(Ndo  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 u{D]Kc?n  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 uFlf#t =  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 )!G 10  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? z?UEn#E2  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: nhZ/^`Y<  
PTXS8e4  
template < class Action > :w4N*lV-  
class picker : public Action m?8o\|i,  
  { WqCj;Tj|  
public : N_+D#Z.g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CEzdH!nP  
  // all the operator overloaded f^IB:e#j;  
} ; ,u- 9e4  
]'hel#L;l  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 pY%KI  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 4V mUTMY  
zx+}>(U\U  
template < typename Right > BXz g33  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f3.oc9G  
  { I9#l2<DYlX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t47;X}y f  
} P^ lzbWj^  
L i 9$N"2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Tn\{*A  
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。 #%#N.tB 5  
I\[z(CHg@  
template < typename T >   struct picker_maker <1_3`t  
  { [I<J6=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wCj)@3F  
} ; hwi_=-SL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OekE]`~w  
  { /h]ru SI  
typedef picker < T > result; C?<-`$0  
} ; y T&#k1  
z  61Fq  
下面总的结构就有了: REsw=P!b  
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。 G"6XJYoI  
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。 Vk[M .=J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y%r>=Jvu6  
至此链式操作完美实现。 qIh9? |`U  
#60gjHYaV  
L[`8 :}M  
七. 问题3 Q;nC #cg  
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。   
$ma@z0%8}  
template < typename T1, typename T2 > }"kF<gG1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D& &71X '  
  { q$K}Fm1C  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); qHd7C3  
} 'coY`B; 8  
3RFU  
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: axN\ZXU  
$) qL=kR  
template < typename T1, typename T2 > u6MU @?  
struct result_2 MvaX>n !o  
  { >m%7dU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \uJ+~db=  
} ; I"KosSs  
^E+fmY2a  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Q j|tD+<  
这个差事就留给了holder自己。 <;1M!.)5  
    { qCFd  
3Jj&wHp]  
template < int Order > .>1Y-NM  
class holder; q[+KQ,  
template <> rA8{Q.L  
class holder < 1 > sx'eu;S  
  { 1/?K/gL  
public : rcH{"\F_/  
template < typename T > 3`NSSS  
  struct result_1 ?<Mx*l  
  { nm %7e!{m  
  typedef T & result; Re*~C:  
} ; g+?2@L$L  
template < typename T1, typename T2 > \,lIPA/L  
  struct result_2 7fl{<uf  
  { s={IKU&m[  
  typedef T1 & result; e :T9f('  
} ; 4|4[3Ye7u:  
template < typename T > @_ UI;*V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @`iz0DPG?Y  
  { jTW8mWNk]  
  return (T & )r; t=jG$A  
} ^U,Dx  
template < typename T1, typename T2 > Ip *8R]W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ev3,p`zS._  
  { 7m:TY>{  
  return (T1 & )r1; nXjSf  
} }n"gX>e~  
} ; BhiOV_}Hn  
:" JEC'  
template <> |M18/{  
class holder < 2 > QpS7 nGev  
  { jI<_(T  
public : {*<%6?  
template < typename T > 82o|(pw  
  struct result_1 sNMF(TY  
  { S?c<Lf~W  
  typedef T & result; f=7[GZoDn  
} ; ,8!'jE[d  
template < typename T1, typename T2 > = U[$i"+  
  struct result_2 S/YHT)0x[  
  { 2NB $(4/  
  typedef T2 & result; 8CH9&N5W5t  
} ; 6#a82_  
template < typename T > C+dz0u3s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'X ?Iho  
  { :dxKcg7  
  return (T & )r; 8;,|z%rS"  
} X `F>kp1  
template < typename T1, typename T2 > 1Cw$^jd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q"3gvIyc  
  { HLL=.: P  
  return (T2 & )r2; pkTVQdtRG  
} b%d,X-3  
} ; `v'yGsIV  
lc]cs D  
@iBmOt>3  
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> >。 g(G$*#}o8A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Kp;a(D  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SQMtR2  
a=6@} l1<  
return l(i, j) = r(i, j); `f <w+u  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `L!L=.}4  
:z%Zur+n c  
  return ( int & )i; $ P2*qpqy  
  return ( int & )j; tC.etoh  
最后执行i = j; !HeQMz  
可见,参数被正确的选择了。 2~ vvE  
+&E\w,Vq^  
p=|S %  
]!s@FKC{;  
b tbuE  
八. 中期总结 z<J2e^j  
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: RS@G.|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :u)Qs#'29  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [*5hx_4%B  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qt4%=E;[  
,4;'s  
B$S@xD $  
~~Rq$'q}  
m8+ EMBl  
}?HWUAL\  
九. 简化 cyh ;1Q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Z&7Yl(|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !Fs<r)j  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Lg7dJnf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p1T0FBV L  
  +-*/&|^等 %MCS_'N J  
2. 返回引用。 NSq29#  
  =,各种复合赋值等 'a:';hU3f  
3. 返回固定类型。 R0bgt2J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FL&L$#X  
4. 原样返回。 <UTO\w%  
  operator, /_yAd,^-+  
5. 返回解引用的类型。 h<n2pz}  
  operator*(单目) kUr/*an  
6. 返回地址。 R38 \&F  
  operator&(单目) Yjl:i*u/  
7. 下表访问返回类型。 Z>dvth  
  operator[] r"t,/@`n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bw!*=<  
  operator<<和operator>> `(6cRT`Wp  
-"XHN=H  
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。 ]LMtZUz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `BaJ >%|  
BJ5^-|  
template < typename Left > ofsLx6Po  
struct value_return 8N3rYx;d~  
  { !P":z0K4  
template < typename T > (nYGN$qC9  
  struct result_1 K~fWZT3]  
  { l%qh^0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; st>%U9  
} ; \tP*Pz  
NceK>:: 56  
template < typename T1, typename T2 > AKS. XW  
  struct result_2 |:SIyXGbY  
  { ^S)t;t@x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7ZUS  
} ; 2(P<TP._E  
} ; LKZv#b[h  
p }Bh  
g!z &lQnZ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,L-V?B(UQ  
.&h|r>*|J  
下面我们来剥离functor中的operator() Sw>,Q-32  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t@iw&> 8z  
E5Ls/ H K  
return l(t) op r(t) O(:/ &`)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $&i8/pD  
return op l(t) ^+kymZ  
return op l(t1, t2) tg9{(_ t/W  
return l(t) op Zq:c2/\c}  
return l(t1, t2) op lg{M\ +  
return l(t)[r(t)] u)%/df qzZ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L D%SLJ:  
Pj5:=d8z(  
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: q 2;CvoF  
单目: return f(l(t), r(t)); .k%/JF91n  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 98vn"=3  
双目: return f(l(t)); o)'06FF\$  
return f(l(t1, t2)); D4?cnwU  
下面就是f的实现,以operator/为例 JM53sx4&  
V@\u<LO0G  
struct meta_divide c<{~j~+  
  { cs[nFfM  
template < typename T1, typename T2 > *q@3yB}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jY ;Hdb''  
  { $^YHyfh  
  return t1 / t2; S8C} C#  
} E/gfX   
} ; o?I`n*u"X  
8:Dkf v  
这个工作可以让宏来做: 7dOpJjv?)  
g\*2w @  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <<-BQ l~  
template < typename T1, typename T2 > \ (%9J( 4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zKh<zj  
以后可以直接用 474 oVdGx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1k{H,p7  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ?/(*cA  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) *T.V5FB0S  
|lyspD  
?`75ah  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 (@=h(u.  
%UG|R:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8k_hX^  
class unary_op : public Rettype Un&rP70  
  { DW)X3A(^  
    Left l; o<5+v^mt#  
public : )"63g   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V5 Gy|X  
8< J3Xe  
template < typename T > PK&X | h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7'ws: #pC  
      { 7UUu1"|a|  
      return FuncType::execute(l(t)); \vuWypo  
    } .s|5AC[  
q77Iq0VR  
    template < typename T1, typename T2 > L:.Rv0XT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {yMkd4v  
      { "S>VqvH3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;R3o$ZlY  
    } "kKIv|`  
} ; tv; ?W=&P  
2/x~w~3U  
Z`n "}{  
同样还可以申明一个binary_op ^}<]sjmk  
QHtN_Q_F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uI3oPP> $  
class binary_op : public Rettype $-\%%n0>6  
  {  vF'IK,  
    Left l; ~N )(|N  
Right r; $-(lp0\*  
public : _6L'}X$)N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7}(YCZny5  
=r&i`L{]  
template < typename T > ;x/. 8fA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |_a^+!P  
      { _Ecs{'k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~W3t(\B'  
    } I,r0K]  
.fK~IKA  
    template < typename T1, typename T2 > "po;[ Ia2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \#gguq?[  
      { msOE#QL6a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q*8 x Bi1  
    } e|^.N[W  
} ; M-8d*#_P  
_&]Gw, ~/i  
;h#Q!M&e#  
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 vJ;0%;eu[!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }hXmK.['  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G+m[W  
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。 V Y@`)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m=w #l>!  
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~F'FN$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =~q$k  
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) `Y, Rk  
下面是修改过的unary_op NYR:dH]N~d  
r_o\72  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xSq+>,b  
class unary_op )H&ZHaO,_  
  { }x_:v!G  
Left l; {H 3wL  
  ]=Wq&~  
public : DH.CAV  
zXe]P(p<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0bu!(Tpg7  
qR4-~ p 8  
template < typename T > V)I Tk \  
  struct result_1 p1IN%*IV+o  
  { +}BKDEb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; C *7x7|z  
} ; \3x+Z!  
cxIAI=JK  
template < typename T1, typename T2 > z\K-KD{Ad  
  struct result_2 WqHp23  
  { .AF\[IQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k~JTQh*,w  
} ; .8wF> 8  
S=$ \S9  
template < typename T1, typename T2 > %)e&"mq!|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hF1Lj=x  
  { ]v_u2f'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (62Sc]  
} -8S Z}J  
l?HC-_Pbh  
template < typename T > u!McPM8Yk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <JW %h :\t  
  { 7&Ie3[Rm_3  
  return OpClass::execute(lt(t)); V@`%k]k  
} |#B)`r8  
$7p0<<Nck  
} ; {k']nI.>  
(Y"./BDY  
p<B*)1Tj0  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug m4R:KjN*  
好啦,现在才真正完美了。 T5_rPz  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0u I=8j  
+0:]KG!Zs.  
template < typename Right > c >xHaA:V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const BD mF+  
  { P[H 4Yp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4u1au1c  
} BD M"";u  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 F*y7 4j,  
I0_>ryA  
Qn@[{%),4  
_ujhD  
(,RL\1zJ  
十. bind MO|8A18B  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 )ZfbM|  
先来分析一下一段例子 l^__oam  
QL-E4]   
W}WDj:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^,Ft7JAn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :7s2M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B06W(y,3Q>  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1:q`KkJx  
我们来写个简单的。 nDz.61$[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: , ksr%gR+  
对于函数对象类的版本: W'v o?  
RVr5^l;"  
template < typename Func > 1\/^X>@W{  
struct functor_trait *tl;0<n  
  { ",S146Y+  
typedef typename Func::result_type result_type; ~@"H\):/  
} ; 5W09>C>OC  
对于无参数函数的版本: u_Xp\RJ  
id>2G %Tx  
template < typename Ret > *^ua2s.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2 yRUw  
  { ixB"6O  
typedef Ret result_type; 'lOpoWDL  
} ; c']m5q39'  
对于单参数函数的版本: :{ai w?1  
+O7GgySx  
template < typename Ret, typename V1 > <#)Q.P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > g!`^!Q/($  
  { sLc,Dx"+  
typedef Ret result_type; N <M6~  
} ;  bDq<]h_7  
对于双参数函数的版本: xr31< 4B  
WFvVu3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ".kH5(:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WA#y&  
  { L^Fb;sJYI  
typedef Ret result_type; Gf-GDy\{  
} ; H2yPVJ\Y)"  
等等。。。 4UMOC_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z7&m,:M  
=RHIB1  
template < typename Func > l(8@?t^;  
struct func_return Xj<xen(  
  { 4@M`BH`  
template < typename T > 9dva]$^:*1  
  struct result_1 }eSrJgF4M  
  { &3\3wcZ,q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~eXI}KhBw6  
} ; 3s#/d,+  
:b,An'H  
template < typename T1, typename T2 > n/% M9osF  
  struct result_2 q<cxmo0S  
  { D_BdvWSxj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _CizU0S  
} ; nd{k D>a  
} ; )k81  
OZ&SxR%q4  
_lfS"ae  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lr)9U 7  
cvjZ$Fcc%(  
template < typename Func, typename aPicker > .qCI!%fg  
class binder_1 C-&s$5MzGb  
  { \cHF V  
Func fn; _:KeSskuO  
aPicker pk; D&D-E~b^  
public : -=qHwcId  
S>d7q  
template < typename T > )gk tI!  
  struct result_1 gj4ONmY  
  { }synU]^7\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *56q4\1  
} ; Sd\oL*lN  
5-:H  
template < typename T1, typename T2 > Q'aVdJN,  
  struct result_2 ov1#BeQ  
  { +a^0Q F-7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1+xi1w}3a  
} ; [=>[2Ty  
4H`B]Zt7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e_3B\59k  
"j=E8Dd}  
template < typename T > -#r=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'K|F{K  
  { ESuP ZB  
  return fn(pk(t)); '2SZ]   
} U}GO* +  
template < typename T1, typename T2 > _!%@V=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A9z3SJ\vXl  
  { )00jRuF  
  return fn(pk(t1, t2)); w=thaF.  
} s^/2sjoL  
} ; 5oo6d4[  
[2ri=lf,  
;V bB]aUg  
一目了然不是么? }*7Gq  
最后实现bind 3w+ +F@(  
;bFd*8?;  
~l*[=0}  
template < typename Func, typename aPicker > Q fL8@W~e  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @QDpw1;V'  
  { 5[P^O6'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); AH^'E  
} 6df`]s c  
o}yA{<"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |oR#j `  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 hfs QAa  
bUc ++M  
十一. phoenix hPt=j{aJ%<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^CB@4$!   
PrF('PH7i  
for_each(v.begin(), v.end(), 3lgD,_&  
( q0@b d2}  
do_ }{.V^;  
[ \# 1p  
  cout << _1 <<   " , " e?;  
] :d@RN+U  
.while_( -- _1), y4Nam87;/?  
cout << var( " \n " ) ^%qQ)>I=j  
) O)`ye5>v  
); \4uj!LgTb  
P,k=u$  
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: 1(jx.W3  
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 |2I/r$Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1JZhcfG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zvT8r(<n}  
Srrzj-9^)K  
tNxKpA |F  
template < typename Cond, typename Actor > S~GS:E#  
class do_while ?Xq kf>  
  { 'N/u< `)  
Cond cd; cgR8+o  
Actor act; t]xR`Rr;X  
public : UhSaqq  
template < typename T > %%lJyLq'Vk  
  struct result_1 EH]qYF.  
  { TZarI-A  
  typedef int result_type; + ,rl\|J%  
} ; 'fY29Xr^  
H WFnIUv  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3*oZol/  
"}:SXAZ5`  
template < typename T > *++}ll6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LKst QP!I  
  { B8zc#0!1  
  do ` bZgw  
    { ^C;ULUn3  
  act(t); mEbj  
  } 'NDr$Qc3  
  while (cd(t));  r^,"OM]  
  return   0 ; #}[NleTVt  
} U+ V yH4"  
} ; y.::d9v  
iL'j9_w,  
l^rQo_alk  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D~ 7W  
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。 FMC]KXSd  
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。 {G{ >Qa|  
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。 | zOwC9-6  
下面就是产生这个functor的类: aX.//T:':?  
tQ`|MO&o  
H1$n6J  
template < typename Actor > <,Jx3y q  
class do_while_actor |^OK@KdL1  
  { Uq.hCb`:  
Actor act; B9]bv]  
public : BxesoB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <6C:\{eo  
)%HIC@MM6  
template < typename Cond > RT[ E$H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "MyMByomQ  
} ; iXqRX';F'}  
y_2B@cj  
ym2"D?P (  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U=[isi+7  
最后,是那个do_ lO HW9Z  
Y9B"yV  
5)ooE   
class do_while_invoker !'>,37()  
  { +(h{ 3Y|  
public : $rPQ%2eF4  
template < typename Actor > 9yj'->dL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const XjTu`?Na;  
  { Xl E0oN~{  
  return do_while_actor < Actor > (act); -a7BVEFts  
} d5n>2iO  
} do_; G'{&*]Z\:  
 |?ZNGPt  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?)7UqVyq  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'AZxR4W  
最后来说说怎么处理break和continue  J {$c|  
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。 kT:?1w'  
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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