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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t@R[:n;+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <=p>0L  
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, Ea S[W?u}  
2!0tD+B  
^+Nd\tp  
\t)va:y  
  class filler )YgntI@  
  { 3}FZg w .  
public : >=97~a+.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ke8g tbm  
} ; -XXsob}/8  
.KKecdd?=  
r QiRhp  
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: MJ ch Z  
9V1d`]tP  
ic`BDkNO  
)M dddz4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #1U>  
nE u:& 4  
UstUPO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S>I` y]qlR  
K-:y  
- (WH+  
k*?T^<c3  
二. 战前分析 lGr=I-=  
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。 pC:YT/J  
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 n[0u&m8  
;>mM9^Jaf  
( jU $  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ymxA<bICS8  
  /* --------------------------------------------- */ BW)-F (v   
vector < int *> vp( 10 ); 1s(T#jh  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g ptf*^s  
/* --------------------------------------------- */ eMnK@J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T`wDdqWbEG  
/* --------------------------------------------- */ .F8[;+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O Ol:  
  /* --------------------------------------------- */ Lo'pNJH;$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Oe1WnS 7(]  
/* --------------------------------------------- */ z(A[xN@/W<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1W'Ai"DLw  
SbGdcCB  
yn}Dj9(q  
H;4QuB'^  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,B'=$PO%  
1._1, _2是什么? y:98}gW`n  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 AC1RP`c  
2._1 = 1是在做什么? K7`6G[RMb  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 hUi@T}aA|  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 DAb/B  
R`@T<ob)  
chL1r9V)v  
三. 动工 pp"#pl  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s4_Dqm  
pZ'q_Oux  
\"(?k>]E  
,i6E L  
template < typename T > pi"M*$  
class assignment AMjr[!44 @  
  { :W,S  
T value; PolJo?HZ  
public : {EvT7W  
assignment( const T & v) : value(v) {} Cg]|x+  
template < typename T2 > KV$&qM.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6=]Gom&S  
} ; Q~nVbj?c2v  
':pDlUA  
ns>$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 A .&c>{B7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w@^J.7h^  
*@''OyL  
r\Y,*e  
=F$?`q`  
  class holder pgES)  
  { O8 .xt|  
public : (0.oE%B",1  
template < typename T > [tk x84M8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f;^ +q-Q  
  { _ +DL   
  return assignment < T > (t); FzX ;~CA  
} >[aR8J/U  
} ; ^g*Sy, A  
={%'tv`  
)iw-l~y;  
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: FDD=I\Ic  
~\JB)ca.  
  static holder _1; Zb=NcEPGy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J[:#(c&c!1  
^(^P#EEG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QIMd`c  
而不用手动写一个函数对象。 ?YR;o4  
n7bVL#Sq[  
9JP:wE~y  
> f X^NX  
四. 问题分析 K+vD&Z^  
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。 (G> su  
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。 HNS^:X R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 P}8hK   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %>Gb]dv?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :4V5p =v-  
9< ?w9D.1  
五. 问题1:一致性 <&b,%O  
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?| G,!jP2S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^slIR!L  
LSc^3=X  
struct holder 8_!qoW@B  
  { Y^Buz<OiG  
  // &*OwoTgk+  
  template < typename T > :ir#7/  
T &   operator ()( const T & r) const %U{sn\V  
  { P_3IFHe  
  return (T & )r; VYb,Hmm>kC  
} Ld*Ds!*'/  
} ; #a=]h}&1?  
*,G< X^  
这样的话assignment也必须相应改动: [Ix6ArY  
f?. VVlD  
template < typename Left, typename Right > KX~ uE6rX  
class assignment RL4|!HzR  
  {  Culv/  
Left l; >P j#?j*Y  
Right r; |_p7vl"  
public : T3oFgzoO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e=VSO!(rY  
template < typename T2 > <~uzHg%Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NxnR QS  
} ; tZ[9qms^_  
d [l8qaD  
同时,holder的operator=也需要改动: B bmw[Qf\  
(9]1p;  
template < typename T > $O\m~r4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ThX3@o  
  { 9ad)=3A&L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1oO(;--u_  
} ;U4O` pZ  
uxxk&+M  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 [,Rc&7p~R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1sg:8AA  
cZN<}n+q  
return l(rhs) = r; h!dij^bD  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 17'd~-lE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t8RtJ2;  
eg*aVb  
template < typename Tp > )8^E{w^D}  
class constant_t T^^7@\vDI  
  { =M?+KbTJ3  
  const Tp t; }R+#>P  
public : VvIUAn  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ef*Z;HI0  
template < typename T > Y`22DFO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;v]C8}L^  
  { ROTKK8:+:  
  return t; FFZ?-sE  
} [O\ )R[J  
} ; iuWUr?`\  
 cRK Lyb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8OOAPp$%|  
下面就可以修改holder的operator=了 UBW,Q+Q  
D6lzc f  
template < typename T > !)oQ9,N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^"<Bk<b(  
  { U0 -RG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); . h)VR 5?j  
} mQVlE__ub  
,1 H|{<  
同时也要修改assignment的operator() 1ik.|T<f0  
&I ~'2mpk  
template < typename T2 > >{Ayzz>v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1^]IuPxq  
现在代码看起来就很一致了。 N}/V2K]Q  
 lPz`?Hn  
六. 问题2:链式操作 a=ZVKb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =k d-rIBc  
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。 pFd{Tdh  
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。 91R7Rrne  
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。 vxf09v{-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ABoB=0.l  
en|~`]HF  
template < typename T > O D5qPovsd  
struct result_1 zK~_e\m  
  { !lg_zAV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e%:vLE 9  
} ; 6miXaAA8  
D@X"1X!F`G  
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: :KC]1_zqR  
x Y$x= )  
template < typename T > 5hEA/G  
struct   ref ,^ ,R .T  
  { m~=VUhPd  
typedef T & reference; f8K0/z  
} ; &b:y#gvJ:  
template < typename T > _)pOkS  
struct   ref < T &> 1h`F*:nva  
  { fif'ptK  
typedef T & reference; a'HHUii=  
} ; <~ay4JY  
?2o+x D2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: DJdhOLx  
Q& d;UVp  
template < typename T > HqqMX`Rof  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,b^jAzow  
  { 30w(uF  
  return l(t) = r(t); -h|[8UG^b  
} |4BD  
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。 oJ5n*[qUI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 '_DB0_Dp  
GZ5DI+3  
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 4VF]t X?o  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ci? \W6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mK7SEH;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qldm"Ul  
最后的布局是: PU\xFt  
                Add 3r^||(_u  
              /   \ ' "%hX&]5  
            Divide   5 =saRh)EM  
            /   \ oEZhKVyc.y  
          _1     3 J7WNgl% u  
似乎一切都解决了?不。 KX\=wFbP)  
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。 ErA*a3  
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。 9;*B*S~znW  
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: oP 7)  
_o?aO C  
template < typename Right > t#f-3zd9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w"kBAi&  
Right & rt) const X/%!p<}:'  
  { 9^sz,auB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /3Y"F"`M.  
} ~_CZ1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 HYdt3GtJ?  
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。 ZBK)rmhMx  
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。 \ D>!&   
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。 x^`P[>  
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。 C.u) 2[(  
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? Tsu\4 cL]  
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: /i!/)]*-  
u1'l4VgT  
template < class Action > Wxj(3lg/  
class picker : public Action Wl&6T1A`"  
  { +sZY0(|K8  
public : FD~uUZTM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #Wl9[W/4  
  // all the operator overloaded ~r})&`5  
} ; Z~w?Qm:/  
`]6W*^'PD  
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。 c.-dwz  
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: 6~!7?FK  
KCa @0  
template < typename Right > um". Z4S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T.{]t6t$U  
  { HD$ r<bl  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m=iKu(2xRq  
} W+V &  
-:!T@rV,d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gi_f8RP=2a  
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。 H%>cpwa[7  
nH?#_ 5F1  
template < typename T >   struct picker_maker 9,>c;7s X  
  { {9F}2 SJ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PM:u~D$Jd  
} ; 0LHge7482  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ygV-Fv>PQ  
  { S[/D._5QD%  
typedef picker < T > result; >"]t4]GVf  
} ; cE,,9M@^  
|BbrB[+ v[  
下面总的结构就有了: zU|'IW&  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 {oo(HD;5  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 iqd7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2mthUq9b*  
至此链式操作完美实现。 h5E<wyd96.  
caTKi8  
?|<p^:  
七. 问题3 u]3VK  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 i#U_g:~wC  
9M[   
template < typename T1, typename T2 > DQN"85AIZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w*Ze5j4@ \  
  { cn_KHz=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); RBeQT=B8~  
} *ES"^N/88  
>o"0QD  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ?,Wm|xY  
UPuG&A#VV  
template < typename T1, typename T2 > y.Yni*xt/  
struct result_2 !1+!;R@&H>  
  { Pf<BQ*n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :7qJ[k{g  
} ; >6zWOYd  
,f~8:LHq  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? i[e-dT:*R  
这个差事就留给了holder自己。 6,p;8I  
    /-ewCCzZV  
Pz'Z n  
template < int Order > F n*+uk  
class holder; =~$)Ieu  
template <> U4y ?z  
class holder < 1 > bXWodOSN  
  { N?s5h?  
public : 2ZMVYa2%(  
template < typename T > u |ru$cIo  
  struct result_1 Eds{-x|10  
  { S)@) @3  
  typedef T & result; /T<,vR  
} ; hQJ-  ~  
template < typename T1, typename T2 > 2\xEMec  
  struct result_2 tjDCfJx*  
  { w}(Ht_6q{  
  typedef T1 & result; }~NWOJ3;  
} ;  {0} Q5  
template < typename T > R8u9tTW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7/c9azmC  
  { \v.YP19  
  return (T & )r; .t%` "C  
} ^ G>/;mZ  
template < typename T1, typename T2 > =/^{Pn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FPuF1@K  
  { j2!^iGS}  
  return (T1 & )r1; z]Mu8  
} 1d~cR  
} ; cD4H@!=a  
wArtg'=X  
template <> [/eRc  
class holder < 2 > 6[C>"s}Ol  
  { ]0@ J)Z09  
public : fK9wr@1  
template < typename T > X7fJ+C n  
  struct result_1 2Rs-!G< ]  
  { v>p~y u+G  
  typedef T & result; %VzCeS9  
} ; JKYkS*.a}  
template < typename T1, typename T2 > F,$ypGr  
  struct result_2 = M/($PA  
  { 'uV;)~  
  typedef T2 & result; E\=23[0  
} ; F5EsaF'e4  
template < typename T > 3ES3, uR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8#~x6\!b  
  { pr"~W8  
  return (T & )r; h*X u/aOg  
} dI9u: -  
template < typename T1, typename T2 > dpcFS0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0RGSv!w  
  { f{u3RCfX~2  
  return (T2 & )r2; &H@OLyC  
} YumHECej  
} ; hj-#pL-t  
7<3eB)S  
D|R,$ v:  
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> >。 [H2"z\\u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >Sh"/3%q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6):^m{RH^  
#1` lJ  
return l(i, j) = r(i, j); ){{]3r  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Snf1vH  
sa>}wz<o  
  return ( int & )i; qHQ#^jH  
  return ( int & )j; = ^A/&[&31  
最后执行i = j; z>./lu\  
可见,参数被正确的选择了。 +oMe\wYR$r  
LTc= D  
XDrNc!XN  
By-A1|4Cp`  
!9JK95;  
八. 中期总结 nd1%txIsr  
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: ZSg["`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `(7HFq<N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4{oS(Vl!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Yy:Q/zw o  
%o9;jX  
~kAen  
\a6knd  
{Deg1V!x>  
kdHP v=/U  
九. 简化 $f^ \fa[  
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。 6S2v3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v"dj%75O?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: ;\Vi~2!8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  B Ji  
  +-*/&|^等 2K1odqO#   
2. 返回引用。 K1K3s< y+  
  =,各种复合赋值等 OCVF+D :  
3. 返回固定类型。 j4G?=oDb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;^j 2>Azn  
4. 原样返回。 $5)ZaYx<  
  operator, HC*V\vz  
5. 返回解引用的类型。 d,9YrwbD  
  operator*(单目) s&7,gWy}BE  
6. 返回地址。 =5sUpP V(  
  operator&(单目) tu6Q7CjW8  
7. 下表访问返回类型。 Q]}aZ4L  
  operator[] f}1R,N_fC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +u:Q+PkM  
  operator<<和operator>> ,TAzJ  
`II/nv0jn  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ^"!j m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]M;aVw<!  
tzeS D C  
template < typename Left > aN5w  
struct value_return 9"YOj_z  
  { S%7^7MSqA  
template < typename T > BiUOjQC#  
  struct result_1 .v3~2r*&  
  { YQI&8~z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; T]%:+_,  
} ; <"" fJ`7  
D<2|&xaR  
template < typename T1, typename T2 > loLN ~6  
  struct result_2 L[Dr[  
  { FM3DJ?\L-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J c~{ E  
} ; ? }2]G'7?  
} ; ;*Cu >f7  
0{P Rv./`  
p/a)vN+*x'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait B>CG/]  
<d\Lvo[  
下面我们来剥离functor中的operator() 9)a:8/Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j<LDJi>O  
|\OG9{q  
return l(t) op r(t) 6^ ]Y])  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D:gskK+o6M  
return op l(t) , LP |M:  
return op l(t1, t2) =2z9Aq{  
return l(t) op P%6-W5<  
return l(t1, t2) op + W ? / A]  
return l(t)[r(t)] fr1/9E;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] OI9V'W$  
_[,oP s:+  
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: 'Zdjd]  
单目: return f(l(t), r(t)); xi]qdiA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I3A@0'Vm;L  
双目: return f(l(t)); 0!c^pOq6  
return f(l(t1, t2)); qe!\ oh  
下面就是f的实现,以operator/为例 S 'jH  
0"~`U.k~M  
struct meta_divide g $\Z-!(  
  { ,rB"ag !  
template < typename T1, typename T2 > 8jE6zS }m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  0~{&  
  { l0m\2Ttf  
  return t1 / t2; j#TtY|Po  
} +K3SAGm  
} ; /=zzym~<>  
pm-SDp>s  
这个工作可以让宏来做: tkFGGc}w\  
wsyG~^>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  6[<*C?  
template < typename T1, typename T2 > \ l%?D%'afN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ==[a7|q  
以后可以直接用 $ePBw~yu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) I$o^F/RH  
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 Cc?BJ  
(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。。。) '[ZRWwhr  
cC.=,n  
LCrE1Q%VP  
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 @?A39G{  
f3>8ZB4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @iZ"I i&+  
class unary_op : public Rettype Cz2OGM*mz?  
  { +`_I !  
    Left l; f&w8o5=|I  
public : w7H.&7rF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZI  q!ee  
kMGK 8y  
template < typename T > I<q=lK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *RQkL'tRf  
      { "JLKO${ Y  
      return FuncType::execute(l(t)); .!ThqYo  
    } tdTD!'  
V[R33NYG  
    template < typename T1, typename T2 > YlW~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oJ cR)H  
      { KLI(Rve24  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @_tQ:U,v  
    } cSYW)c|t  
} ; sE4= 2p`x  
HSk gS  
Y"G U"n~  
同样还可以申明一个binary_op I*/?*p/I  
"p43#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ESk<*-  
class binary_op : public Rettype lF]cUp#<  
  { U2*g9Es  
    Left l; P=:mn>  
Right r; qRg^Bp'VD#  
public : 289@O-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pu(a&0  
03ol!|X "9  
template < typename T > i<N[sO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _~aFzM  
      { I$K?,   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [C PgfVz  
    } tn-_3C  
PiD%PBmUl  
    template < typename T1, typename T2 > OW (45  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J`U\3:b`SP  
      { X|'EyZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |=C&JA  
    } O2|[g8(_F  
} ; tZS-e6*S  
EG<YxNX,  
j rX .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 9o<}*L   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sd;J(<Ofh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &Q>)3]|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。 Ys@M1o  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ecK{+Z'G  
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。。。 bI)ItC_wf!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Wq_#46P-  
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) S^,1N 4  
下面是修改过的unary_op I#0WN  
j9zK=eG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]UG+<V ,:  
class unary_op ]Mu + DZ  
  { 8r^~`rL  
Left l; pyEi@L1p  
  @1#QbNp#  
public : jseyT#2  
! 6kLL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  y{h y  
+{V"a<D$m  
template < typename T > V`OeJVe  
  struct result_1 ]I9Hbw  
  { ~]HeoQK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \%nFCK0  
} ; !r:X`~\a  
t.sbfLu  
template < typename T1, typename T2 > 2c>eMfa  
  struct result_2 8*rd`k1 |g  
  { d\aarhD8*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 14TA( v]T  
} ; ^dB~#A1  
?{s!.U[T@  
template < typename T1, typename T2 > x OCHP|?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OhmKjY/}  
  { PI>PEge!&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?CB*MWjd  
} 7^|oO~x6  
n:zoN2lC  
template < typename T > )i&z!|/2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +I$c+WfU  
  { B4^+&B#  
  return OpClass::execute(lt(t)); WvG0hts=[  
} cE}R7,y  
D}|PBR  
} ; bWzv7#dd=  
z=TaB^-)  
}m Rus<Ax  
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 > Y <in/  
好啦,现在才真正完美了。 yT Pi/=G  
现在在picker里面就可以这么添加了: (are2!Oq  
!w['@x.  
template < typename Right > +0U{CmH  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <vx/pH)f  
  { rrK&XP&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); l6Hu(.Ls;j  
} +g_+JLQ  
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。 ;D^%)v /i  
?Xm!;sS0  
8H4"mxO  
Jx ;" @  
&fJ92v?%^S  
十. bind Fy|tKMhnc  
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。 T9r"vw  
先来分析一下一段例子  :[:5^R  
 6e,|HV  
D>9~JHB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} tx}} Kd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J(*q OGBD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fj X~"U  
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。 ZD{%0 uh  
我们来写个简单的。 +]|aACt]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hzIP ?0^E  
对于函数对象类的版本: {@Y|"qIN  
h8;B+#f`  
template < typename Func > #:0dq D=  
struct functor_trait UW7*,Bq  
  { 5Hvg%g-c  
typedef typename Func::result_type result_type; :TU;%@7  
} ; %M{qr!?uj  
对于无参数函数的版本: z-|gw.y  
&6fNPD(|  
template < typename Ret > _EeH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \u@4 eBAV  
  { ~_WsjD0O  
typedef Ret result_type; pEk^;  
} ; ,Y&LlB 2  
对于单参数函数的版本: /(C?3 }}L  
mm-!UsT  
template < typename Ret, typename V1 > 9"Vch;U$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7%?2>t3~  
  { 7'wt/9  
typedef Ret result_type; ~=hM y`Ml  
} ; )i8Hdtn  
对于双参数函数的版本: ;AV[bjRE\  
%bo0-lnp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3`PPTG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j-wSsjLk  
  { *yJCnoF  
typedef Ret result_type; oTOr,Mn0\6  
} ; R;,&s!\<  
等等。。。 N6wea]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8A/;a{   
Wyu$J  
template < typename Func > R?"sM<3`e  
struct func_return P7GuFn/p~2  
  { zbHNj(~  
template < typename T > q) %F#g  
  struct result_1 PW(4-H  
  { Cz=HxU80J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o>rsk 6lNi  
} ; uq<kT[  
>]N}3J}47g  
template < typename T1, typename T2 > 06@^knm  
  struct result_2 oBZ\mk L  
  { 5WN^8`{'3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yZup4#>8  
} ; ZH8O%>!  
} ; V<~.:G$3H  
\_?A8F  
VwfeaDJw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )eFXjnHN  
#clOpyT*  
template < typename Func, typename aPicker > Jt79M(Hp!  
class binder_1 ; MU8@?yN  
  { C[f'1O7  
Func fn; Xup rl2+  
aPicker pk; w,hl<=:(FB  
public : ^mWOQ*zi;  
~WH4D+  
template < typename T > 8:9m< ^4S(  
  struct result_1 2xBIfmR^y  
  { 2=Sv#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "YU<CO;4VV  
} ;  8bQ\7jb  
l*^J}oY  
template < typename T1, typename T2 > W[trsFP1?  
  struct result_2 g)7~vm2/,  
  { nx #0*r}5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NQQ+l0txI  
} ; V +#Sb  
9Q{-4yF9k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yV=Ku  
e>yPFXSk  
template < typename T > RbPD3& .  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x*}41;j}C  
  { wf47Ulx  
  return fn(pk(t)); A*d Pw.  
} 32y GIRV  
template < typename T1, typename T2 > gDHgXD D_b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ? yL3XB>  
  { bI~ R6o  
  return fn(pk(t1, t2)); WZz8VF  
} Cjh0 .{  
} ; a!UQ]prT  
)8`7i{F  
a?Q\nu1  
一目了然不是么? W+HiH`Qb]  
最后实现bind )xJCH9h  
SU,S1C_q8  
gc~nT/lfK  
template < typename Func, typename aPicker > 1'.SHY|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +Sz%2 Q  
  { t8vR9]n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k'O^HMAn!  
} VaYL#\;c<  
Swugt"`nN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f uzz3#  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 :H9\nU1  
s3nt12  
十一. phoenix MA}~bfB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m |K"I3W$  
W 7xh  
for_each(v.begin(), v.end(), ,1xX`:  
( Po(Y',xI[  
do_ ug?gVK  
[ M  ::  
  cout << _1 <<   " , " JmMB=} <  
] Xe;Eu  
.while_( -- _1), ;<=Z\NX  
cout << var( " \n " ) @bPR"j5D  
) Jo%`N#jG   
); g.L~Z1-  
<x&0a$I  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ie<zc+*rW  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor tX'`4!{@+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qp#Is{=m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 36]pE<  
}~W:3A{7;  
.bdp=vbA  
template < typename Cond, typename Actor > i rjOGn  
class do_while Z;=h=  
  { ;v#BguM  
Cond cd; _H{6{!=y  
Actor act; /-J  
public : '3%JhG)#  
template < typename T > 1omjP`]|,  
  struct result_1 }%8 :8_Ke  
  { @= E~`  
  typedef int result_type; E[$"~|7|$  
} ; @`Fv}RY{  
'=s{9lxn^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HgGwV;W  
*lZ;kW(}p  
template < typename T > ^pB}eh.@U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;$a+ >  
  { !sknO53`H`  
  do D.[h`Hkc  
    { s<z`<^hRe  
  act(t); fnXYp !  
  } <x!q! ;  
  while (cd(t)); (-}:'5|Yj  
  return   0 ; 7pllzy  
} s=S9y7i(R  
} ; q?R^~r  
G3.*fSY$.<  
i2+r#Hw#5R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). DB~3(r?K  
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。 +N6IdDN3  
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。 bk(q8xR`  
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。 L/J1;  
下面就是产生这个functor的类: LiG!xs  
pwF+ZNo  
^_4e^D]P"  
template < typename Actor > /EIQMZuYp  
class do_while_actor MZ2/ks  
  { kC,=E9)O  
Actor act; 8=K%7:b  
public : a/\SPXQ/9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x5w5xw  
g 2LY~  
template < typename Cond > 2Kkm-#p7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !Y8+ Z&^2  
} ; GyC/39<P  
-(dtAo6  
Wtwo1pp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pD@:]VP  
最后,是那个do_ | 2Vhj<6  
f]pHJVgFV  
AX%N:)_$|  
class do_while_invoker m&P B5s\=  
  { P,Z K  
public : ndmsXls  
template < typename Actor > o5@d1A  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z bW!c1s{  
  { bcR";cE  
  return do_while_actor < Actor > (act); =:M/hM)#  
} QGCg~TV;  
} do_; o&t*[#  
~|lEi1|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @3w6 !Sgh  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *b}/fG)XZ  
最后来说说怎么处理break和continue =.`:jZG  
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。 |Q(3rcOrV"  
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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