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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Yz.[CmdX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #N@sJyI N  
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, 65s|gfu/  
/g@.1z1w  
OYy%aA}h  
ZqS'xN :k  
  class filler s{`r$:!  
  { i<)c4  
public : N`8?bU7a}"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q=UKL`;C}U  
} ; [g_f`ZJ=  
p4HX83y{  
gWgYZX  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Q[`_Y3@j  
QfT&y &  
YG"P:d;s  
&xrm;pO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "fr B5[  
VA4_>6  
C37KvLQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fLct!H3  
f=g/_R2$xN  
^<[oKi;>  
ZDcv-6C)B  
二. 战前分析 (lS&P"Xi  
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。 )k <ON~x  
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 O'A''}M  
D8BK/E-  
kM]?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XvZg!<*OH  
  /* --------------------------------------------- */ Q5{i#F7nJm  
vector < int *> vp( 10 ); C4TJS,!1rH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7cY_=X-?Y  
/* --------------------------------------------- */ Y -o*d@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m:II<tv  
/* --------------------------------------------- */ D3(|bSca  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JU/K\S2%,  
  /* --------------------------------------------- */ $PHKI B(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o&fAnpia=  
/* --------------------------------------------- */ 76mQ$ze  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {C|#<}1  
ZMy7z|  
z Sj.Y{J  
nWmc  
看了之后,我们可以思考一些问题: Pm7,Nq)<>n  
1._1, _2是什么? mNWmp_c,1  
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。 @H1pPr  
2._1 = 1是在做什么? jYO@ %bQ  
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。 o @~XX@5l  
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。 I zM=?,`  
1LT)%_d@  
tiI>iP`!  
三. 动工 FzA_-d/_dg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j#3}nJB%#i  
^HX={(ddK  
>2vl & (  
\SA5@.W  
template < typename T > :7@"EW  
class assignment OZQhT)nS]  
  { 9@:H9" w  
T value; =36vsps=  
public : | z$ba:u5  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9%> H}7=  
template < typename T2 > eIg ' !8h?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )=[K$>0k  
} ; (s,Nq~O  
bx!Sy0PUJ  
 ZRsDn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $9M>B<]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8/ZJkI  
leg@ia  
Bx j6/a7Xd  
573wK~9oMh  
  class holder Q?I)1][ !"  
  { B`iQN7fd  
public : %n=!H  
template < typename T > it D%sKo  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `i,ZwnLh{  
  { %4imlP  
  return assignment < T > (t); /vD5C  
} 3E y#?   
} ; Bwn9ZYu#r  
Tf21K9+`L  
)p(5$AR7  
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: \aU^c24>  
K>,Kbs=D6  
  static holder _1; Y%anR|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `m`jX|`  
*x)WF;(]g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M5: f^  
而不用手动写一个函数对象。 lVARe3#  
gE`G3kgn{  
Ej F<lw  
lk 1c 2  
四. 问题分析 05=O5<l  
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。 ~pX&>v\T  
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。 i ao/l  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aluXh?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 WFjNS'WI_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j K$4G.x  
HI,1~ Jw+  
五. 问题1:一致性 |hiYV  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +}I[l,,xy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h" P4  
j/ #kO?  
struct holder NA]7qb%%<  
  { [qIi_(%o  
  // wU2y<?$\8  
  template < typename T > ]Qkto4DQ5  
T &   operator ()( const T & r) const !5? #^q  
  { nyw,Fu  
  return (T & )r; Zo-E0[9  
} ^.nvX{H8~=  
} ; 7$8z}2  
?*9U d  
这样的话assignment也必须相应改动: +r2E5s   
VahR nD  
template < typename Left, typename Right > Ty*ec%U9F  
class assignment ~SUA.YuF  
  { 0u'4kF!P!  
Left l; G|4vnIS  
Right r; y~SFlv36  
public : O->i>d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {QM;%f  
template < typename T2 > )>\J~{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } oZA|IF8U0  
} ; A0V"5syY  
_B 8e 1an  
同时,holder的operator=也需要改动: 2 t< dCw  
6pLB`1[v  
template < typename T > !_?<-f(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PC.$&x4w1  
  { awHfd5nRS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0`h[|FYV  
} nbMH:UY,J  
Jk}L+X vv  
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。 P qagep d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  +h9U V  
+&4PGv53J  
return l(rhs) = r; l0U6eOx  
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。 h:z;b;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -E2[PW4$  
k {s#wJA  
template < typename Tp > Av.(i2  
class constant_t ngsax1xO  
  { it&c ,+8  
  const Tp t; 3${?!OC  
public : Zj<oh8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Zv7@  
template < typename T > 0k:&7(j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @E,{p"{  
  { 8MX/GF;F  
  return t; `RthX\Tof  
} !V+5$TsS  
} ; Eh!%Ne O  
,h #!!j\j6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W#u}d2mP  
下面就可以修改holder的operator=了 T55l-.>  
d=oOMXYa   
template < typename T > I%e7:cs>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JV36@DVQ  
  { 7Kk rfJqN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }h +a8@  
} i_`YZ7Hxp  
:54|Z5h|  
同时也要修改assignment的operator() Wq<>a;m  
}ebw1G  
template < typename T2 > rHT8a^MO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M0=ZAsN  
现在代码看起来就很一致了。 D'fP2?3FK  
g#9w5Q  
六. 问题2:链式操作 -fL|e/   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 J:?t.c~$o  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ^nbze  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 u8+<uWB  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 iUS379wM}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct v 0rX/ mj  
;f= :~go  
template < typename T > u+I-!3J87  
struct result_1 gW/H#T,  
  { ,=$yvZs4[]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _\@i&3hkx  
} ; &U4]hawbOU  
<Cg;l<$`b  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ]DmqhK`  
Qbl6~>T  
template < typename T > + {a  
struct   ref 45kMIh~~X  
  { R3?~+ y&  
typedef T & reference; Vq9hAD|k  
} ; %(6f  
template < typename T > OUI}jJw+  
struct   ref < T &> ,J}lyvkd  
  { M8KfC!  
typedef T & reference; Z"Et]xSU%$  
} ; Sw5H+!  
lz{>c.Ll[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _& KaI }O  
R)<Fqa7Tm  
template < typename T > s3J T1TX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d57(#)`  
  { m G?a)P  
  return l(t) = r(t); }Q\yem  
} WCR+ZXI?1  
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。 elKQge  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 OR?8F5o?p  
]\#RsVX  
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 ni~45WX3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {/Q pEd>3+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?a}eRA7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q96g7[  
最后的布局是: 9sYX(Fl  
                Add UwE^ij  
              /   \ 1+y&n?  
            Divide   5 \F1n Ej  
            /   \ ,ypxy/  
          _1     3 }PED#Uv  
似乎一切都解决了?不。 ^1*p]j(  
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。 V{d"cs>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。 n0vPW^EQ  
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: m.V mS7_I  
5.GBd_;  
template < typename Right > <}4|R_xY#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g^0  
Right & rt) const Z :Kob b  
  { ;P2~cQjD;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Jt)<RMQ^R  
} =602%ef\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #e8CuS  
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。  K[?wP>s  
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。 Ei}DA=:s  
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。 Z<&: W8n  
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。 TzK?bbgr!  
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? HH+rib'u  
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: xPb`CY7  
C{2 UPG4x  
template < class Action > ^' [|  
class picker : public Action Q7}w Y  
  { 6PPvf D^  
public : \ g0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U{ahA  
  // all the operator overloaded }:jXl!:V  
} ; 7kJ,;30)  
UI8M<  
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。 uk\GAm@O  
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: niA{L:4  
7s.sbP~  
template < typename Right > 7,+:Q Y@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )%MB o.NL  
  { rcyH2)Y/e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); As)-a5!  
} ,%,}[q?]d  
HuK'tU#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =%]dk=n?TN  
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。 :$}67b)MO  
x1Si&0T0P<  
template < typename T >   struct picker_maker ]h|GaHiE  
  { =3( ZUV X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; f3596a  
} ; E3gQ`+wNg?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `mWg$e,  
  { Q0 ^?jh  
typedef picker < T > result; A$5!]+  
} ; 90ORx\Oeo  
h[lh01z  
下面总的结构就有了: "arbUX~d  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 `q5*VqIhs  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 HX=`kkX  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *sw$OnVb  
至此链式操作完美实现。 >G-D& A+  
W5yqnjK $4  
Fh?q;oEj  
七. 问题3 ;XTP^W!6f  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Ybok[5  
GQ[\R&]q<  
template < typename T1, typename T2 > H7\EvIM=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;ga~ae=Fg  
  { RWoa'lnu  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C"F(kgL  
} 8<g5.$xyz  
#cmj?y()  
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: 7,(:vjIXd  
].Et&v  
template < typename T1, typename T2 > \?GMtM,  
struct result_2 3-Ti'xM  
  { .IYE"0)wJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '7E?|B0],  
} ; @,s[l1P  
|9(uiWf  
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? 4W1"=VL[g  
这个差事就留给了holder自己。 "0]i4d1l  
    V= .'Db2D  
G,$jU9 f  
template < int Order > 4K4?Q+?  
class holder; "4ovMan  
template <> N 2x\O~7  
class holder < 1 > -ff*,b$Q/  
  { JM!o(zbt  
public : v4 c_UFEh<  
template < typename T > TYB^CVSZ  
  struct result_1 ~A6QX8a  
  { M~wJe@bc  
  typedef T & result;  o,X ?  
} ; 8WaVs6  
template < typename T1, typename T2 > 7[8PSoo  
  struct result_2 paiF ah  
  { km8[azB o  
  typedef T1 & result; rt."P20T  
} ; Z!ub`coV[  
template < typename T > 0h#' 3z<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,H.q%!{h_  
  { q5QYp  
  return (T & )r; e&wW lB![  
} v_oNM5w  
template < typename T1, typename T2 > #Ok*O r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CRS/qso[Q'  
  { EY&hWl*a^  
  return (T1 & )r1; W**a\[~$  
} &%INfl>o7.  
} ;  G#K=n  
Qs*g)Yr  
template <> a[t2T jB  
class holder < 2 > ~KCOCtiD  
  { o,u-%  
public : Q;`#ujxL  
template < typename T > CFn!P;.!  
  struct result_1 `F(KM '  
  { ZG<<6y*.  
  typedef T & result; IEO5QV:u:  
} ; e >MC 3D`5  
template < typename T1, typename T2 > Au:Q4x.  
  struct result_2 Q7f\ 5QjT  
  { gP)g_K(e  
  typedef T2 & result; DmPp&  
} ; K~C*4H:9  
template < typename T > elw<(<u`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z9TG/C,eo  
  { YB~}!F [(  
  return (T & )r; rHh<_5-/>  
} llI`"a  
template < typename T1, typename T2 > `2U zJ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .3!=]=  
  { W}nD#9tL  
  return (T2 & )r2; $I+QyKO9k  
} <{7B ^'  
} ; t&0pE(MO/  
mmEr2\L  
Qnph?t>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [,$] %|6wt  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F}.<x5I-;h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :SziQQ  
G' Jsk4:c  
return l(i, j) = r(i, j); Al6)$8]e   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) oJ>]=^?k  
k)dLJ<EM  
  return ( int & )i; OZs^c2 W  
  return ( int & )j; EO3?Dev  
最后执行i = j; TDk'  
可见,参数被正确的选择了。 iIA&\'|;i  
M-"%4^8_  
$_% a=0  
,;hI yT  
6:#zlKYJ  
八. 中期总结 ]xfu @''  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Tf<1Z{9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n<uF9N<   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4tof[n3us  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z45ImItH  
q:+,'&<D  
; Sq_DP1W  
&}Cm9V  
( n|PLi  
m "h{HgJd  
九. 简化 seB ^o}  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 -y)ij``VY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }RDGk+x7|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ^[uA^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 bBn4m:  
  +-*/&|^等 w?Cqe N  
2. 返回引用。 E~3wdOZv1  
  =,各种复合赋值等 I!|_C~I`2  
3. 返回固定类型。 ?ep93:j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V^As@P8,'(  
4. 原样返回。 6DD"Asi+  
  operator, tQ&.;{5[f  
5. 返回解引用的类型。 LaG./+IP  
  operator*(单目) pMe'fC~*  
6. 返回地址。 MOKg[ j  
  operator&(单目) ~q5"'  
7. 下表访问返回类型。 c-(,%0G0  
  operator[] pPuE-EDk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 cLEBcTx  
  operator<<和operator>> odD^xg"L  
kG^DHEne  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 /Q 8E12  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?YOH9%_cs  
Lo5itW  
template < typename Left > K?8{ y  
struct value_return rzsb(  
  { [kM)K'-  
template < typename T > vT#zc)j  
  struct result_1 QX1QYwcmG  
  { ~k'KS 7c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]v{f!r=}  
} ; ;!v2kVuS]  
R'`q0MoN1  
template < typename T1, typename T2 > n*D-01v YP  
  struct result_2 XXBN Nr_CK  
  { ^$}9 Enj+Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6sJN@dFA  
} ; : 9wW*Ix  
} ; oi^2Pvauh  
Y?a*-"  
wC+_S*M-K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $6kVhE!;  
$vlq]6V8  
下面我们来剥离functor中的operator() PGF=q|j9K  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  \09eH[  
_~ZNX+4  
return l(t) op r(t) /7/d u[P6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) OX d617  
return op l(t) B2w\  
return op l(t1, t2) .'k]]2%ILp  
return l(t) op `xMmo8u4  
return l(t1, t2) op ) jv]Oz  
return l(t)[r(t)] =ZR9zL=h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =Yg36J4[  
?5_~Kn%2  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: `$vTGkGpY  
单目: return f(l(t), r(t)); XkLl(uyh  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kscZ zXv  
双目: return f(l(t)); G0 Q} 1  
return f(l(t1, t2)); aw&:$twbM  
下面就是f的实现,以operator/为例 KCu@5`p  
=NMT H[  
struct meta_divide y !)  
  { rf^ Q%ds  
template < typename T1, typename T2 > ZG:#r\a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %{ WZ  
  { EhL 8rR  
  return t1 / t2; KJ M :-z@  
} ufyqfID  
} ; WDQtj$e+  
Y /$`vgqs  
这个工作可以让宏来做: =@q 9,H  
q<Gn@xc'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5 #3/  
template < typename T1, typename T2 > \ ARvT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;T0F1  
以后可以直接用 $N4%I4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3C'`K ,  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 A(zF[\{]  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ;43Ye ^=  
VrLU07"0n  
y=7WnQc  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 XJ,P8nx  
Vz[E)(QX-`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8s(?zK\  
class unary_op : public Rettype R1OC7q  
  { ` ]%\Y>(a}  
    Left l;  O_^O1  
public : b~dm+5W7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mC OJ1}  
uTgBnv(Y*  
template < typename T > f'P}]_3(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =2!AK[KxX  
      { H EdOo~/~  
      return FuncType::execute(l(t)); hp=TWt~  
    } m}/LMY  
B w?Kb@  
    template < typename T1, typename T2 > x}o]R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l}odW  
      {  t9T3e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <{ !^  
    } q,6 y{RyS  
} ; 5(e?,B }  
X{KWBk.1  
? g9mDe;k  
同样还可以申明一个binary_op 5dOA^P@`,M  
%.^8&4$+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =qPk'n9i8  
class binary_op : public Rettype Q-;ltJ  
  { ;ELQIHnD"  
    Left l; DwM4/m  
Right r; (}E-+:vFU  
public : uX_A4ht*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} . +_IpygQ  
FD>j\  
template < typename T > Zkl:^!*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u=^0n2ez  
      { ER,,K._?B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +W|MAJtg  
    } KY'"Mg^!  
/LMb~Hy,  
    template < typename T1, typename T2 > k<W n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $mFsf)1]]?  
      { Jg#L8>p1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 09?n5x!6  
    } nTrfbK@  
} ; <q Z"W6&&  
Q|eRek  
$tvGS6p>  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Y#'mALC2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +<&\*VR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V lb L p;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 _J^q|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7+] T}4;  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 T3 xr Ua&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 DDxNqVVt4  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Zur7"OkQ  
下面是修改过的unary_op OdX-.FFl  
CORX .PQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5MY+O\  
class unary_op g*$ 0G  
  { bm1+|gssn  
Left l; cGSoAK  
  +wd} '4)  
public : MU5@(s3B?  
H -('!^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R<W#.mpo6  
L'=e /&  
template < typename T > \ZrLh,6f.  
  struct result_1 ~N+lI\K  
  { /Z<"6g?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Dz, Fu:)  
} ; U!m-{7s$  
#sit8k`GR8  
template < typename T1, typename T2 > oH~ZqX.3  
  struct result_2 y$@d%U*rW^  
  { qmUq9bV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9_IR%bm  
} ; }D.?O,ue  
?#]K54?  
template < typename T1, typename T2 > Yjz'lWg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  iqf+rBL  
  { N>i1TM2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); aM'0O![d  
} ,-u | l  
=!NYvwg6;o  
template < typename T > I%xrDiK97  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A?Jm59{w  
  { b7fP)nb695  
  return OpClass::execute(lt(t)); u#=Yv |9  
} HN>eS Y+  
%Fb"&F^7  
} ; oQ!}@CaN|  
uF5d ]{Qt  
2^Gl;3  
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 +T[3wL~  
好啦,现在才真正完美了。 @t`| w.]ml  
现在在picker里面就可以这么添加了: nut;ohIh  
{(G@YG?  
template < typename Right > %o< &O(Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #FF5xe  
  { 9Vk61x6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R7T"fN  
} Jl3l\I'  
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。 !7J;h{3Uw  
Z91gAy^z<  
FM9b0qE  
+AyQ4Q(-o  
xMg&>}5  
十. bind MnFem $ @  
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。 b0LjNO@<  
先来分析一下一段例子 OB3AZH$  
4s*P5w_'/  
Mr:*l`b_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lj%8(Xu  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `(aU_r=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W"Dj+/uS  
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。 9.e?<u*-z  
我们来写个简单的。 n]4)~ZIAU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: heZ)+}U~  
对于函数对象类的版本: P&| =  
s9'g'O5  
template < typename Func > #c4LdZu9  
struct functor_trait ;3\F b3d  
  { Szi4M&!K  
typedef typename Func::result_type result_type; f4s[R0l  
} ; QHr 3J  
对于无参数函数的版本: DLyHC=%{+h  
;~z>GJox  
template < typename Ret > ?t)y/@eG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > x=1G|<z%  
  { 8+a/x#b-  
typedef Ret result_type; 4q@o4C<0  
} ; b7v] g]*  
对于单参数函数的版本: wd*T"V3  
5:|5NX[.b  
template < typename Ret, typename V1 > MS^,h>KI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u!g=>zEu  
  { /(n)I  
typedef Ret result_type; : ` F>B  
} ; eHv~?b5l  
对于双参数函数的版本: } 3:TPW5S  
@babgP,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9 )B>|#\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > g ^)>-$=  
  { <!X'- >i%q  
typedef Ret result_type; HAo8]?J  
} ; U'-MMwE]  
等等。。。 ThWZ>hyJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy dG7sY O@U  
~\<ZWU<BE  
template < typename Func > WbH/K]/1)h  
struct func_return 0x^$q? \A  
  { T<zonx1  
template < typename T > o~P8=1t   
  struct result_1 3}g?d/^E3  
  { (]1le|+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E\m?0]W|  
} ; i04Sf^  
>jl"Yr#  
template < typename T1, typename T2 > a^[io1}-  
  struct result_2 n4."}DO  
  { +*0THol-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |&n dQ(!l  
} ; 86%weU/*  
} ; n^&QOII@>  
R~RY:[5?w  
9U}EVpD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (-dJ0!  
qwFn(pK[  
template < typename Func, typename aPicker > m$LZ3=v%8  
class binder_1 fil6w</L  
  { 73}k[e7e  
Func fn; /Z2*>7HM8[  
aPicker pk; qWE"vI22M  
public : S"3g 1yU^_  
Z/-%Eb]L1  
template < typename T > \ vJ*3H6  
  struct result_1 vy|}\%*r~  
  { *y(2BrL>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; T82=R@7  
} ; Kyl(  
dje3&a  
template < typename T1, typename T2 > 2~J|x+  
  struct result_2 {7/6~\'/@  
  { b:O4d<+%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <Isr  
} ; y Fp1@*ef  
*"zE,Bp"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  iI ^{OD  
(/*-M]>  
template < typename T > ZN4&:9M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :cynZab  
  { C i*TX  
  return fn(pk(t)); ["L?t ^*G  
} R*yB);p  
template < typename T1, typename T2 > K4R jGSaF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;( 2uQ#Y  
  { V;:A&  
  return fn(pk(t1, t2)); b/5~VY*T  
} tQl=  
} ; nQ~q -=,L  
uwQ4RYz  
,MvvW{EY  
一目了然不是么? D1g1"^~g  
最后实现bind / TJTu_#  
\'p7,F{:>5  
W}=2?vHV=  
template < typename Func, typename aPicker > ]iNSa{G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v#/,,)m  
  { uPo>?hpq+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n--`zx-['  
} RgRcW5VxK  
3 t_5Xacj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X*Q7Yu  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 w^p2XlQ<  
}Ql;%7  
十一. phoenix Ahwu'mgnC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jgMWjM6.  
EhVnt#`Si  
for_each(v.begin(), v.end(), r}5GJ|p0  
( <s{/ka3  
do_  /KV@Ce\  
[ _|Dt6  
  cout << _1 <<   " , " !EW]: u  
] oNh .Zgg  
.while_( -- _1), LnyA5T  
cout << var( " \n " ) m76]INq  
) g,W#3b6>j  
); }}xR?+4A  
-OW$  
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: ~,guw7F  
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 "yz@LV1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  9q5[W=|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .s9Iymz  
kN) pi "  
*lTu-  
template < typename Cond, typename Actor > JC+VG;kcs  
class do_while i)p__Is  
  { ;s!H  
Cond cd; 07MLK8jS  
Actor act; s`TBz8QO$  
public : hg&AQk  
template < typename T > Fca?'^X  
  struct result_1 g!QumRF  
  { aOuon0  
  typedef int result_type; W>Kwl*Cis"  
} ; :Oj+Tc9A  
u,]yd*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S:j0&*  
*Xo f;)Z^  
template < typename T > ";xEuX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eyG.XAP  
  { 0VZj;Jg}q  
  do m6 gr!aT  
    { (Zn\S*_@/  
  act(t); S`^W#,rj  
  } 9c6V&b  
  while (cd(t)); Qp54(`  
  return   0 ; \r 2qH0B  
} 2u:j6ic  
} ; Ue7W&N^E  
g\Z k*5(  
oF^BJ8%Lm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g:)v thOs  
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。 +Oscy-;  
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。 1W8W/Y=hT  
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。 :Ry 24X  
下面就是产生这个functor的类: %qHT!aP  
=V , _  
b(VU{cf2d  
template < typename Actor > ~_&.A*Jh  
class do_while_actor #(H_w4  
  { R}VL UL$  
Actor act; I6fpXPP).  
public : -a[{cu{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &|4Uo5qS=Z  
LNb![Rq  
template < typename Cond > 4tU~ ^z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Y[DKj!v  
} ; Ss:,#|   
q  ha1b$  
{P5@2u6S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m0,9yY::wj  
最后,是那个do_ g}-Z]2(c#  
kA_ 3o)J  
yM2&cMHH~  
class do_while_invoker l_%~X 9"  
  { $^!w`>0C  
public : cn0Fz"d  
template < typename Actor > "m3Y))a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r;C\eN  
  { x(`$D  
  return do_while_actor < Actor > (act); rZv+K/6*M  
} yDC97#%3u  
} do_; ,Ai i>D]  
;cr6Xop#?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c v 9 6F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >N J$ac  
最后来说说怎么处理break和continue |DD?3#G01  
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。 >C[1@-]G%7  
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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