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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B{wx"mK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .z u0GsU=  
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, P;D)5yP092  
X'4g\)*  
/ c1=`OJ  
aVI/x5p~  
  class filler zPp?D_t  
  { YN1P9j#0d  
public : +'9l 2DI;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q<L>r?T[  
} ; Ht UFl  
b[<zT[.:  
DGl_SMJb  
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: TSHsEcfO  
e&G!5kz!  
B w1ir  
Om%{fq&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eHCLENLmB  
jTbJL  
_RT3Fk  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *ip2|2G$  
8=rD'*  
e_Na_l]  
3 8>?Z ]V  
二. 战前分析 X/  
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。 YGP.LR7  
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 TAbd[:2{F  
]sBSLEie '  
c:0nOP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tG(#&54  
  /* --------------------------------------------- */ byl#8=?  
vector < int *> vp( 10 ); =B9Ama   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1b:3'E.#w  
/* --------------------------------------------- */ vA rM.Bu>b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Hi$J@xU  
/* --------------------------------------------- */ T/DKT1P-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A`Vz5WB  
  /* --------------------------------------------- */ :kUZNw'Bi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); vtyk\e)   
/* --------------------------------------------- */ g9> 0N#<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V)M+dhl  
YPQ&hEu0  
TfaL5evio  
vT)(#0>z  
看了之后,我们可以思考一些问题: R=g~od[N_  
1._1, _2是什么? hj@< wU  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 gs)wQgJ[  
2._1 = 1是在做什么? !|hxr#q=4  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 t\ J5np  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 QiB ^U^f  
&kKopJH  
6 /^$SWd2  
三. 动工 iaAVGgA9+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0 e 1W&  
8?ldD  
h2g|D(u)  
 ]~g6#@l  
template < typename T > +uMOT#KjR  
class assignment p=m)lR9  
  { Z -3i -(  
T value; ?N2/;u>  
public : %~ uMa  
assignment( const T & v) : value(v) {} n82N@z<8]  
template < typename T2 > +yX\!H"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } fHTqLYd-  
} ; 9%e& Z'l  
QAYhAOS|e  
pI2g\cH>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <11pk  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment UxI0Of&:  
[MfKBlA  
DC4,*a~  
qkB)CY7  
  class holder Fm(~Vt;%u  
  { (R)\  
public : asT:/z0  
template < typename T > _" 0VM >  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7'pCFeA>=T  
  { &{${Fq  
  return assignment < T > (t); LB}y,-vX>  
} '<" eG!O  
} ; #g,JNJ}  
xQV5-VoFC  
40cgsRa|  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: t]?u<KD<  
]m} <0-0  
  static holder _1; SE= 3`rVJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j+0=)Q%I=  
dIiQ^M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o:E+c_^q`  
而不用手动写一个函数对象。 smEKQHB  
rW$ )f  
u^H:z0  
JBa( O- T  
四. 问题分析 sM)qzO2wh  
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。 :A%|'HxH3  
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。 G0p|44_~t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &9b sTm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [ iE%P^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !~5;Jb>s[/  
HMsTm}d  
五. 问题1:一致性 1 FTxbw@  
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?| -QR&]U+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _^cDB1I ?  
49b#$Xq  
struct holder &|('z\k  
  { 6u>${}  
  // S#+Dfa`8X  
  template < typename T > O>e2MT|#k  
T &   operator ()( const T & r) const o.yuz+  
  { p%) 1(R8qM  
  return (T & )r; AF5.)Y@.  
} GKf,1kns  
} ; RRh0G>*  
WE""be8  
这样的话assignment也必须相应改动: 1U[8OM{$  
k.nq,  
template < typename Left, typename Right > +*"u(7AV  
class assignment .6Jo1$+  
  { V_pWf5F  
Left l; 3vx*gfr3  
Right r; ^CZ!rOSv  
public : (jYHaTL6Y'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 28 qTC?  
template < typename T2 > @, v'V!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (`+%K_  
} ; R2k R   
*nUD6(@g  
同时,holder的operator=也需要改动: sE87}Lz  
hKP7p   
template < typename T > ,!U._ic'B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const pyA;%vJn  
  { 4%L`~J4 wr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); : vN'eL|#  
} o*OYZ/_L  
b#;%TbDF  
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。 ` #Qlr+X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !#0Lo->OO  
^|yw)N]Q/  
return l(rhs) = r; FncK#hZ.  
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。 *?'nA{a)E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A&%vog]O  
4/Ub%t -  
template < typename Tp > 'TWZ@8h~  
class constant_t 1} 1.5[4d  
  { y8"8QH  
  const Tp t; 7x8/Vz@\  
public : " `rkp=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +3]1AJa  
template < typename T > H_gY)m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R5M/Ho 4  
  { $X1T!i[.X  
  return t; !#l>+9  
} AD_RU_a9  
} ; +"1@ 6,M  
YlfzHeN1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Jq0aDf f  
下面就可以修改holder的operator=了 H4C]%Q  
 + ]I7]  
template < typename T > sPMCN's  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zu8   
  { wc?`QX}I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .Cq'D.  
} '1'#,u!  
c*o05pMS  
同时也要修改assignment的operator() 1?:/8l%V  
%j3XoRex><  
template < typename T2 > Ox .6]W~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z ((Y\vP  
现在代码看起来就很一致了。 ;S Re`  
G 3))3]  
六. 问题2:链式操作 b CWSh~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -'SpSy'_  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 OV<'v%_&  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 xgsEJE  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 fuRCM^U(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct IM-O<T6r[N  
+OSF0#bj  
template < typename T > # .1+-^TQk  
struct result_1 Zy !^HS$  
  { (jj=CLe  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sfb)iH|sW  
} ; u-v/`F2wN  
W=zHD 9  
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: }<m'Nkz<X  
#0OW0:Q  
template < typename T > y8oqCe)  
struct   ref zfS0M  
  { N %;bV@A9  
typedef T & reference;  ! @EZ  
} ; 62L,/?`B$  
template < typename T > jVA|Vi_2  
struct   ref < T &> u!$+1fI>  
  { 90R z#qrI*  
typedef T & reference; bH 6i1c8  
} ; 4KSZ;fV6/  
&lnr?y^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ck0K^o v  
MaMP7O|W  
template < typename T > #)A.yK`u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .W;,~.l  
  { V)|]w[(Y  
  return l(t) = r(t); "{TVd>9_  
} 7T[Kjn^{Oj  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 IR_&dWHyc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cp| q  
/6Bm <k%  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 r}?uZ"]=?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: PBkTI2 v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z89!\Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3^!Y9$y1  
最后的布局是: l~",<bTc  
                Add hj4!* c  
              /   \ 5~,usA*  
            Divide   5 aK|],L  
            /   \ 2~ [  
          _1     3 <V} ec1  
似乎一切都解决了?不。 _ tba:a(  
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。 t3P$UR%  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Qs\m"yx  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: GXk]u  
Pp{Re|.  
template < typename Right > ya`Z eQ-p  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9(-f)$u  
Right & rt) const K9\r2w'T'  
  { >`E (K X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &9j*Y  
} "`6pF8k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Z'!Ii+'6  
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。 1n3XB+*  
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。 g"}j  
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。 NuEcTww  
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。 uT#4"G9A[  
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? y=HM]EH>  
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: %]"eN{Uvn  
bukdyo;l  
template < class Action > s:/Wz39SY3  
class picker : public Action T<ka4  
  { x<Ac\Cx  
public : ]H {g/C{j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} P 7`RAz  
  // all the operator overloaded O3/w@q Q  
} ; $cSmubZK  
'&LH9r  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }5b,u6  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: KA/ ~q"N  
SJ7-lben3  
template < typename Right > +,q#'wSQG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~rfUqM]I   
  { ->9waXRDz)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R+&{lc  
} NG+%H1!$_  
} q?*13iy(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > };m.8(}$)  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 q9gk:Jt  
#Fkn-/nL  
template < typename T >   struct picker_maker G=( ja?d  
  { QHHj.ZY  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q;Rhx"x>T  
} ; 1sNZl&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]K-B#D{P  
  { 7X{@$>+S  
typedef picker < T > result; WupONrH1e  
} ; J ]ri|a  
$z,rN\[  
下面总的结构就有了: zq Cr'$  
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。 P0c6?K6 j  
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。 Wr6y w#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 kNg{  
至此链式操作完美实现。 eW\C@>Ke  
bbG!Fg=qQ?  
jJ7"9  
七. 问题3 SdXAL  
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。 F 9J9zs*,  
0c GjOl  
template < typename T1, typename T2 > p)c"xaTP#F  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ha/Gn !l  
  { %) /Bl.{}<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 70F(`;  
} ? 4v"y@v  
X,`^z,M%I  
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: mV;)V8'  
gg?O0W{  
template < typename T1, typename T2 > LZ4Z]!V  
struct result_2 R+<M"LriR&  
  { =<.h.n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j"Z9}F@  
} ; 5E!Wp[^  
?WBA:?=$58  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 0?w4  
这个差事就留给了holder自己。 AVO$R\1YR  
    O_P8OA#|  
fX/k;0l  
template < int Order > 4c,{Js  
class holder; 91oAg[@4G  
template <> +![\7  
class holder < 1 > l<UJ@XID$  
  { 7J|e L yj  
public : -~TgA*_5]  
template < typename T > |>v8yS5  
  struct result_1 Gj- *D7X5  
  { MT^krv(G  
  typedef T & result; F3=iyiz6  
} ; ? oQ_qleuo  
template < typename T1, typename T2 > *?R<gWCF  
  struct result_2 g E$@:j  
  { w=x [=O  
  typedef T1 & result; K*aGz8N  
} ; umI6# Vd`=  
template < typename T > 4mci@1K#^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U&OE*dq  
  { `{+aJ0<S  
  return (T & )r; >U6 2vX"  
} X8~gLdv8  
template < typename T1, typename T2 > I,7n-G_'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PS/00F/Ak  
  { FQBAt0  
  return (T1 & )r1; ~+&Z4CYb  
} 4*?JU v  
} ; 9t"/@CH{  
/9<62F@zJ"  
template <> wh#x`Nc  
class holder < 2 > 7NP Ny  
  { mApl}I  
public : +<7a$/L?4  
template < typename T > Nrfj[I  
  struct result_1 _<7e5VR  
  { A08{]E#v>  
  typedef T & result; L=)Arj@q  
} ; X0BBJ(e  
template < typename T1, typename T2 > R zn%!d^$>  
  struct result_2 !^IAn  
  { x`Ik747^v  
  typedef T2 & result; o]WG8Mo-  
} ; 2|}KBny  
template < typename T > 7rjS.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VN >X/  
  { P7y.:%DGD0  
  return (T & )r; <lf6gb  
} \Z/# s;c,4  
template < typename T1, typename T2 > i1-wzI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  $&to(  
  { }x+s5a;!3/  
  return (T2 & )r2; x>MY_?a  
} Y5\=5r/  
} ; hC2_Yr>N%  
RrRE$g  
)"H r3  
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> >。 }NF7"tOL  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #RVN 7-x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~,O}wT6q  
&/{x7;e  
return l(i, j) = r(i, j); 1ZRSeh  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hG qZB  
tN&_f==e  
  return ( int & )i; &?#!%Ds  
  return ( int & )j; z|WDqB%/I  
最后执行i = j; Nh+ZSV4WJ:  
可见,参数被正确的选择了。 4<l&cP  
p WLFJH}N  
Ukg iSv+  
'`/w%OEVC5  
O>Ao#_*hOb  
八. 中期总结 <"}WpT  
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: 3`> nQ4zC  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _sI\^yZd  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YfUUbV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q??nw^8Hi  
\ 0aa0=  
Q\{$&0McF  
`'}c- Q  
+,A7XBn  
~4C:2  
九. 简化 bT#re  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 vGI?X#w3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D?@e,e  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: @g==U{k;t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7 J+cs^2  
  +-*/&|^等 2` j#eB1  
2. 返回引用。 s5D<c'-  
  =,各种复合赋值等 2kQa3Pan  
3. 返回固定类型。 )ZQML0}P;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D$/*Z5Z)]  
4. 原样返回。 h;Se.{  
  operator, @Sd l~'"  
5. 返回解引用的类型。 oZ"93]3-  
  operator*(单目) ,`;Dre  
6. 返回地址。 O*y@4AR"S  
  operator&(单目) dRPX`%J  
7. 下表访问返回类型。 xH/Pw?^  
  operator[] &s<'fSI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /6d:l>4  
  operator<<和operator>> 0 |Y'@&  
;O Y*`(Id  
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。 N77EM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [m{uJ dj\  
kKil] L  
template < typename Left > " H; i Av  
struct value_return Fmux#}Z  
  { P},d`4Ty@  
template < typename T > {fAj*,pzl  
  struct result_1 fY{&W@#g  
  { Ceco^Mw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; OX*5 yT{  
} ; xXm:S{I  
{ehAF=C  
template < typename T1, typename T2 > Ri&?uCCM  
  struct result_2 _$YT*o@0J  
  { $jtXN E?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FQGh+.U  
} ; bRb+3au_x  
} ; ~f:jI1(}  
|m /XGr  
';OZP2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a>/cVu'kz  
GUqhm$6a  
下面我们来剥离functor中的operator() DV">9{"5']  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a54qv^IS  
PDH00(#;+  
return l(t) op r(t) 6m!%X GZ T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dLIZ)16&  
return op l(t) c<n <!!vi  
return op l(t1, t2) -L)b;0%  
return l(t) op -)2sR>`A%  
return l(t1, t2) op :KL5A1{  
return l(t)[r(t)] 1xF<c<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6fr@y=s2:  
'AjDB:Mt$  
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: UM QsYD)  
单目: return f(l(t), r(t)); 56Gc[<nR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X9xXL%Q  
双目: return f(l(t)); BV`,~n:  
return f(l(t1, t2)); bcCCvV}6WZ  
下面就是f的实现,以operator/为例 H^\2,x Z  
sHi *\  
struct meta_divide `OWw<6`k  
  { U)g2 7*7  
template < typename T1, typename T2 > ;mYj`/Yj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) c _faW  
  { "Ooc;xD3<  
  return t1 / t2; (aa}0r5  
} P-c<[DSM'I  
} ; 3~&h9#7 Ke  
:4, OA  
这个工作可以让宏来做: DHnu F@M  
_[_mmf1;:'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @g~hYc  
template < typename T1, typename T2 > \ W nLMa|e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [~_()i=Y  
以后可以直接用 Z 71.*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %x G3z7;  
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 :?.RZKXQF  
(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。。。) js#72T/_n  
L&s|<<L  
"2~%-;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 RN"O/b}qQ  
%W [#60  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O3>m,v  
class unary_op : public Rettype WFBVAD  
  { ]@D#<[5\  
    Left l; '&#YaD=""  
public : [esR!})  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }co*%F{1  
RN0=jo!58  
template < typename T > Z<,$Xv L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <#r/4a"V  
      { [V-OYjPAx  
      return FuncType::execute(l(t)); {zf)im[.  
    } LAT%k2%Wx  
3?rYt:Uf!  
    template < typename T1, typename T2 >  #mDeA>b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8^FAeV#  
      { F3L'f2yBG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #& 5}  
    } M((]> *g  
} ; }#h>*+Q  
Q5:8$ C}+  
Ct)l0J\XH  
同样还可以申明一个binary_op E 3a^)S{  
n)'5h &#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rL=_z^.P  
class binary_op : public Rettype |d B`URP  
  {  c>(`X@KL  
    Left l; #kt3l59Ty  
Right r; M_Qv{   
public : J0eJRs  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =Q!)xEK  
h/t{= @ .5  
template < typename T > (p FPuV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ."#M X!  
      { ie f~*:5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Fu%%:3_  
    } uuA q\YZy/  
:172I1|7  
    template < typename T1, typename T2 > UJWkG^?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8.'[>VzBL  
      { q|23l1 PI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1JIo,7  
    } Z.]=u(=a  
} ; !k= ~5)x  
TL?(0]H fe  
2unaK<1s  
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 dD Zds k+!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 HaUfTQ8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ZM~kc|&  
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。 PU6Sa-fQ2,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yl=_ /'*  
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。。。 UY!N"[&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5:o$]LkOWC  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) d? Old  
下面是修改过的unary_op lhk[U!>#  
4%3R}-'mh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > S-8wL%r  
class unary_op 2K Um(B.I  
  { @DYxDap{  
Left l; 9EE},D  
  P9\!JH!  
public : .K n)sD1  
`a!:-.:v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !p4y@U{  
p..O;_U  
template < typename T > z  DP  
  struct result_1 c)HHc0KD  
  { 9b/7~w.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )tRqt9Th*  
} ; sU/R$Nbr  
|Mm9QF;iA  
template < typename T1, typename T2 > H</Mh*Fl2G  
  struct result_2 99\;jz7  
  { ?ep'R&NV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A@W/  
} ; /ox9m7Fz7  
U%7| iK  
template < typename T1, typename T2 > ~_z"So'|F_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nJvDkh#h1  
  { (L{Kg U&{$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); XM+o e0:[  
} I.M@we/bR}  
t~l uBUF  
template < typename T > %4%$NdU"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =` b/ip5  
  { 4rmSo^vK  
  return OpClass::execute(lt(t)); Gl1Qbd0  
} 7.r}98V  
Aj9Onz,Lg  
} ; cPemrNxydN  
;}tEU'&  
v[aFSXGj)  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug :DxCjv  
好啦,现在才真正完美了。 wQ7G_kVp  
现在在picker里面就可以这么添加了: J< E"ZoY  
oPX `/ X#  
template < typename Right > ^st.bzg+[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0u?{"xH{+}  
  { yC]xYn)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GAZw4 dz  
} ^&AhW m7\  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 wc3OOyP@0  
HOn,c@.9Y  
^k'?e"[gTs  
]<pnHh+2A  
6a+w/IO3OU  
十. bind ha;Xali ]  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 fI/?2ZH  
先来分析一下一段例子 Y\.d s%G  
_e ]jz2j  
_86#$|kw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Q Eh_2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y4\BHFq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 acSm+t  
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。 _?vh#6F  
我们来写个简单的。 )wmG&"qsP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Lv`*+;1 K  
对于函数对象类的版本: B]`!L/  
CDy *8<-&  
template < typename Func > /D]V3|@E  
struct functor_trait X"hoDg  
  { sG/mmZHYzr  
typedef typename Func::result_type result_type; 9(9+h]h+3  
} ; wIrjWU2  
对于无参数函数的版本: Vr1Wr%  
$a.!X8sHB.  
template < typename Ret > l1_Tr2A}7/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > UN~dzA~V  
  { X>[x7t:  
typedef Ret result_type; hnQDm$k  
} ; i/&?e+i  
对于单参数函数的版本: >|)ia5#  
+h64idM{U  
template < typename Ret, typename V1 > ;B35E!QJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _f~(g1sE  
  { 2k }:)]m  
typedef Ret result_type; ?e`4 s f_~  
} ; ;g3z?Uz)  
对于双参数函数的版本: d},IQ,Az:Z  
Vvth,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }Htnhom0n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |Ef\B] Ns  
  { n21Pfig  
typedef Ret result_type; A9*( O)  
} ; [j6EzMN  
等等。。。 4Y):d!'b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W"m\|x  
uCc.dluU  
template < typename Func > ;XJK*QDN  
struct func_return r'kUU] j9  
  { cTA8F"UGD  
template < typename T > n{>Ge,enP0  
  struct result_1 |H:JwxH  
  { .6,+q2tyk,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (xp<@-  
} ; Ywj=6 +;  
+E8Itb,  
template < typename T1, typename T2 > 4"OUmh9LHB  
  struct result_2 Yy 4EM  
  { 4G:I VK9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )'<B\P/  
} ; ^2gDhoO_  
} ; yIm@m[B;  
O/X;(qYd  
? m$uqi  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 AN!MFsk  
[DW}z  
template < typename Func, typename aPicker > 3)F9:Tzw1  
class binder_1 Cm~h\+"  
  { \9U4V>p  
Func fn; y8Q96zi  
aPicker pk; =h?Q.vad  
public : .Z,3:3,]  
5yvaY "B  
template < typename T > jpL' y1@Ut  
  struct result_1 $jt  UQ1  
  { ,BK6a'1J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;l^4/BR  
} ; ?;{fqeJz  
v&6=(k{E@R  
template < typename T1, typename T2 > -mSiZ  
  struct result_2 l!n<.tQW  
  { 81\$X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J{GtH[  
} ; L{v^:  
x.V6C0|6"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8q)wT0A~  
T Y|5O! <  
template < typename T > -{Lc?=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =)56]ki}  
  { sUaUZO2V  
  return fn(pk(t)); -29 Sw  
} o8 A]vaa  
template < typename T1, typename T2 > &*G+-cF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mhp&; Q9  
  { jzuOs,:R  
  return fn(pk(t1, t2)); /PP\L](  
} Rp~#zt9:  
} ; n-h2SQl!  
Nhh2P4gH  
5:jbd:o  
一目了然不是么? P);: t~  
最后实现bind e=11EmN9  
];bl;BP  
Z[.+Wd\)-9  
template < typename Func, typename aPicker > oB9t&yM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _9Pxtf  
  { wi#]*\N\9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -*[?E!F  
} =AFTB<7-^  
b\/:-][  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tK<GU.+  
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。 < bHu9D  
UWdPB2x[  
十一. phoenix @PXb^x#k  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B]PTe~n^  
H'Mc]zw_,  
for_each(v.begin(), v.end(), 0> pOP  
( )PC(1Zn  
do_ u-W6 hZ$  
[ 2.I'`A  
  cout << _1 <<   " , " \V@Hf"=j  
] ` [ EzU+  
.while_( -- _1), njk.$]M|nf  
cout << var( " \n " ) zE{@'  
) ;T0Y= yC  
); c#q OK  
|aiP7C  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 39;Z+s";  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor =*q|568  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 lVywc:X  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4\HB rd#P  
h&7]Bp  
[3a-1,  
template < typename Cond, typename Actor > 55vpnRM  
class do_while '1)BZ!  
  { &"dT/5}6  
Cond cd; KKm0@Y   
Actor act; %0]vW;Q5  
public : W)"PYC4  
template < typename T > ^(ks^<}  
  struct result_1 VjU;[  
  { =RR225  
  typedef int result_type; )!1; =   
} ; J@ x%TA  
_C9*M6IU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3F,$} r#  
e&dE>m  
template < typename T > QN[-XQ>Xt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )hH9VGZq(  
  { GyV3]Qqj  
  do ?^i$} .%W  
    { g-=)RIwm  
  act(t); tt=?*n  
  } H'myd=*h~8  
  while (cd(t)); ?iH`-SY  
  return   0 ; Ti/t\'6  
} r3o_mO?X  
} ; I xT[1$e  
; Xy\7tx  
uLYz!E+E  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e{edI{g  
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。 EG5'kYw2  
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。 $'3`$   
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。 +zxj-di M  
下面就是产生这个functor的类: u,0N[.&N  
2 Mc/ah  
<dx xXzLT  
template < typename Actor > F_ ~L&jHP  
class do_while_actor =z'w-ARy  
  { DSY:aD!  
Actor act; U^4 /rbQ  
public : 37 )Dx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :+ef|,:`/  
lkf(t&vL2  
template < typename Cond > .gNWDk0$Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]%IcUd}  
} ; >=hO jV;  
UhCE.# U  
eR r.j  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0$3\D S<E  
最后,是那个do_ X>mY`$!/  
P  F!S  
4l2i'H  
class do_while_invoker y@[}FgVOh  
  { \^iPU 27H  
public : @SA*7[?P  
template < typename Actor > PF@+~FI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vS-k0g;   
  { ._m+@Uy]H}  
  return do_while_actor < Actor > (act); O=}4?Xv  
} :mLcb. E  
} do_; C=ni5R  
ua1ov7w$]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? BP2-LG&\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <va3Ly)c&  
最后来说说怎么处理break和continue f3e#.jan  
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。 ((A]FOIbO  
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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