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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GNZ#q)qT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +XQP jg  
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, }4KW@L[g  
-TZ^~s  
"XB4yExy  
w%2ziwgh  
  class filler d?}hCo=/Xq  
  { #ovM(Mld  
public : ;@4sd%L8V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} UN(3i(d  
} ; A^L?_\e6  
e^WqJ7j  
5L3{w+V  
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: ' &N20w  
cNeiD@t3V&  
KBj@V6Q  
~'{VaYk]v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); SwJHgZ&  
,!H\^Vfl  
hXTYTbTX  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q@Dkl F  
)Y8qWJU  
?FDJqJM  
8})|^%@n  
二. 战前分析 tWX7dspx/  
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。 wPQ&Di*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 >uW^.e "F  
-#OwJ*-U  
b=G4MZQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b~9`]+  
  /* --------------------------------------------- */ mF~ys{"t  
vector < int *> vp( 10 ); IywiCMjH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O$U}d-Xnx  
/* --------------------------------------------- */ l.uN$B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jm+ blB^%K  
/* --------------------------------------------- */ Bs@:rhDi  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8W@dtZ,d  
  /* --------------------------------------------- */ p9Z ].5Pd"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9BO|1{  
/* --------------------------------------------- */ ,3k@L\$.x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0}D-KvjyP  
HoL~j({  
y:C)%cv}*  
bl`D+/V   
看了之后,我们可以思考一些问题: i)[kubM  
1._1, _2是什么? 6N?#b66  
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。 1y~L8!: L  
2._1 = 1是在做什么? %rw}u"3T  
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。 gY%OhYtF2  
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。 qL,ka  
V07VwVD  
@"0uM?_)-  
三. 动工 )# p.`J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .Nk}Z9L]k  
Ej{+U  
J ZA*{n2  
R qn WtE  
template < typename T > e) ]RA?bF  
class assignment pbPz$Y  
  { G~S))p  
T value; dD o6fP2  
public : i`R(7Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} m^'~&!ba  
template < typename T2 > :q(D(mK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B_!wutV@  
} ; ]I8]mUiUH  
NtqFnxm/  
9@Q&B+!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1*L^^% w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 27Cz1[oX  
D$QGLI9(  
3Fgz)*Gu]  
)U]:9)   
  class holder qg|Ox*_od"  
  { +;YE)~R?  
public : vUqe.?5  
template < typename T > 4Q@\h=r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k{_1r;  
  { 0u>yT?jP  
  return assignment < T > (t); +)?,{eE|  
} z}iSq$  
} ; lx`q *&E  
c5<kbe  
7&h\l6}Yh  
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: hN[X 1*  
*B %y`cj|  
  static holder _1; Gl.?U;4Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]9#CVv[rq  
1]Gf)|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7,f:Qi@g  
而不用手动写一个函数对象。 h,]tQ#!s8  
z/)$D  
tc"T}huypU  
)ni"qv~J  
四. 问题分析 u IAZo;  
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。 DQ%`v =  
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。 c!.=%QY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0h^uOA; c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N`f!D>b:dn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Rq"VB.ef&{  
dJloH)uJZ>  
五. 问题1:一致性 Ih(:HFRMq6  
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?| $|rCrak;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ={\![{L  
fBf]4@{  
struct holder C?8PT/  
  { NS h%t+XU]  
  // 3T"2S[gT  
  template < typename T > VIb;96$Or  
T &   operator ()( const T & r) const I+*osk  
  { B^H4Q 4-  
  return (T & )r; j'\>Nn+  
} >y]?MGk  
} ; (qJIu  
;& RUE  
这样的话assignment也必须相应改动: pi|\0lH6W  
iKohuZr  
template < typename Left, typename Right > ]U_5\$  
class assignment b*cW<vX}~  
  { >s;oOo+5  
Left l; ]^Sd9ba  
Right r; th5 X?so  
public : C_6GOpl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cR,'o'V/  
template < typename T2 > $Vo/CZW7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8FAT(f//.  
} ; ^!q 08`0  
-b@v0%Q2M*  
同时,holder的operator=也需要改动: E7V38Z  
J>><o:~@  
template < typename T > k}- "0>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const mfj4`3:NV  
  { \El|U#$u'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /7c2OI=\  
} <sm#D"GpP  
$5ZR [\$  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 eL<m.06cfY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <l* agH-.3  
5T~3$kuO  
return l(rhs) = r; s;vWR^Ll  
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。 98X!uh'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x*NqA( r  
d-9uv|SJ  
template < typename Tp > kEp.0wL'  
class constant_t >.a+:   
  { <E D8"~_  
  const Tp t; O]c=Yyl  
public : h=uiC&B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _cW_u?0X:  
template < typename T > GwTT+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^`l"'6  
  { 8dV.nO  
  return t; l\q*%'Pe  
} s@[C&v  
} ; Q&oC]u(="&  
5oVLv4Z9u  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^>3tYg&7  
下面就可以修改holder的operator=了 L4MxU 2  
xnJjCEZ  
template < typename T > x, G6\QmA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const i}.{m Et  
  { qzuQq94k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); pWWL{@J  
} A ~qW.  
qFvg}}^y  
同时也要修改assignment的operator() 3$GY,B  
_<u8%\  
template < typename T2 > vpZu.#5c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @N,:x\  
现在代码看起来就很一致了。 N BV}4  
3r,1^h  
六. 问题2:链式操作 G3Idxs  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6a "VCE]  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ap Fs UsE  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 *ge].E  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ^+(A&PyP?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *>H M$.?Q  
"6NFe!/Y$*  
template < typename T > Dj-\))L  
struct result_1 <dju6k7uz  
  { ;cM8EU^.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1x~%Ydy  
} ; 7P3 <o!YA  
KzEuPJ?  
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: Qv9*p('~A  
hgTM5*fD}  
template < typename T > bYwI==3  
struct   ref A[sM{i~Z  
  { `_NnQ%  
typedef T & reference; >yV)d/  
} ; &/b? I `  
template < typename T > Nrab*K(][  
struct   ref < T &> ig2{lEkF  
  { R`0foSq \M  
typedef T & reference; 8zP:*|D  
} ; AzLbD2Pl  
N?MJ#lC F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tIn7(C  
}-REBrb-  
template < typename T > r;&]?9)W0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -mev%lV  
  { Uq<a22t@  
  return l(t) = r(t); Ze [g0"  
} Y9IJ   
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。 Cm,*bgX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 '1>g=Ic0  
=oL8d 6nI  
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 5}.,"Fbr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: { ()p%#*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t,--V|7-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 jMm_A#V>p  
最后的布局是: N<#S3B?.  
                Add ]jVIpGM  
              /   \ oj,HJH+  
            Divide   5 9[epr+f  
            /   \ Jcwh|w9D8  
          _1     3 Zu2m%=J`  
似乎一切都解决了?不。 9IS1.3  
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。 l _kg3e4  
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。 u4b3bH9U  
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: LY@1@O2@  
hj^G} 4  
template < typename Right > E5,%J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const s)=!2AY  
Right & rt) const -Z`(? k  
  { 6=Y3(#Ddt  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c]AKeq]  
} mhHA!:Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8! |.H p  
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。 EmtDrx4!(f  
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~u6}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。 >:Rt>po8|w  
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。 z")3_5Br  
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? p0}+071o%  
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: {#dp-5V  
8k+q7  
template < class Action > vh1 Ma<cx  
class picker : public Action jQ.>2-;H9  
  { !uj!  
public : Lu8%qcC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nhVK?  
  // all the operator overloaded &X#x9|=&O  
} ; .G5NGB  
IEno.i\  
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。 Z`-)1!  
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: ^F0k2pB  
2- Npw%;  
template < typename Right > x*loACee.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const GsP@ B'  
  { OBKC$e6I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hQg,#r(JE4  
} C&gOA8nf  
eeI9[lTw  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'mBLf&fB  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 OEy:#9<'  
sx)$=~o  
template < typename T >   struct picker_maker KRnB[$3F1  
  {  m+72C]9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2R_opbw  
} ; C,OB3y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G<">/_jn  
  { z{D$~ ob  
typedef picker < T > result; \28b_,i+  
} ; ~# hE&nq  
)E[ Q  
下面总的结构就有了: M\Uc;:) H  
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。 2HvTM8  
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。 +H)!uLva B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~n8Oyr  
至此链式操作完美实现。 :w {M6mM>  
{|Mxvp*Hg  
xoz*UA.  
七. 问题3 8^P2GG'+-  
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。 zCj*:n  
=#POMK".6  
template < typename T1, typename T2 > d!}jdt5%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xVHQ[I%  
  { fJF8/IQ4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i h`y0(<  
} Pjj;.c 7_j  
OVQxZ~uQ  
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: 26('V `N  
,{`o/F/  
template < typename T1, typename T2 > t(z(-G|&  
struct result_2 cjy0s+>>  
  { n7`.<*:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Sq?6R}q%  
} ; >n$E e J  
;4S [ba1/  
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? ?v)"%.  
这个差事就留给了holder自己。 $X.'W\o|  
    hIzPy3  
~Me&cT8  
template < int Order > )'K!)?&d  
class holder; d 40'3]/{  
template <> vZ_DG}n11  
class holder < 1 > W)$|Hm:H  
  { 1v[#::Bs  
public : _Sk< S  
template < typename T > % Zl_{Q]h  
  struct result_1 %b>y  
  { U"%8"G0)  
  typedef T & result; -pU\"$nuxH  
} ; e%@[d<Ta\  
template < typename T1, typename T2 > -?%{A%'  
  struct result_2 M$>WmG1~D  
  { *xZQG9`kt  
  typedef T1 & result; &t.>^7ELF  
} ; d9[6kQ]  
template < typename T > H z < M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Skk3M?  
  { vUIK4uR.  
  return (T & )r; tI!R5q;k  
} <2TB9]2. g  
template < typename T1, typename T2 > X/;"CM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R<0!?`b  
  { F"@'(b  
  return (T1 & )r1; 3$kv%uf{  
} x9&tlKKxf  
} ; *Y^Y  
PU@U@  
template <> {C0OrO2:  
class holder < 2 > D)/XP  
  { ]uj.uWD  
public : Tm~#wL +r  
template < typename T > U*qK*"k  
  struct result_1 ("P mB?20  
  { u UVV>An  
  typedef T & result; k>z-Zg  
} ; "]\":T  
template < typename T1, typename T2 > BorfEv} SN  
  struct result_2 P+zI9~N[  
  { <1'X)n&Kw$  
  typedef T2 & result; 5f`XFe$8  
} ; @=zBF'<.9  
template < typename T > }~\].I6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 82@;.%  
  { 1Sc~Vb|>  
  return (T & )r; `bt)'ERO%#  
} -Bwu$$0  
template < typename T1, typename T2 > 2G:{FY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $RFu m'`5  
  { G/RheH G  
  return (T2 & )r2; n`I jG  
} nO.+&kA  
} ; ;~1/eF  
@Ozf}}#  
M:Y!k<p  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 YT 03>!B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: '`goy%Wd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: CK`3   
}yC,uEV  
return l(i, j) = r(i, j); ,w58n%)H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kV(DnZ#jq  
A'AWuj\r2R  
  return ( int & )i; d[Fr  
  return ( int & )j; 5_tK3Q8?  
最后执行i = j; 9q ,Jq B  
可见,参数被正确的选择了。 |Nd. '|g,  
MIyLQ  
5tCq}]q#P  
m{yNnJ3O  
"y ,(9_#  
八. 中期总结 buM>^A"  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 3v3Va~fm`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2.&V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1oW]O@R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uA}FuOE6  
?KuJs9SM  
fN%5D z-e  
+MoxvW6  
+fQ$~vr{'  
O>):^$-K%  
九. 简化 #pn AK  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 9 0if:mYA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K'rs9v"K|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Nm:<rI,^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N,+g/o\f  
  +-*/&|^等 #1!BD!u  
2. 返回引用。 ^fiRRFr[  
  =,各种复合赋值等 md +`#-D\O  
3. 返回固定类型。 czsoD) N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) SFPIr0 u  
4. 原样返回。 ;@-5lCvC(+  
  operator, Hr,gV2n  
5. 返回解引用的类型。 4y}a,  
  operator*(单目) <W|{)U?p  
6. 返回地址。 }~,cCtg:o  
  operator&(单目) J3SbyI!T  
7. 下表访问返回类型。 ;A'17B8  
  operator[] l#f]KLv4N_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9d(v^T  
  operator<<和operator>> <EN[s  
( 2(;u1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 :;u]Y7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: UlZ)|Ya<M  
[ Zqg"`  
template < typename Left > *8eh%3_$h  
struct value_return 1ZW'PXUZ  
  { tfIBsw.  
template < typename T > &MLhCekY  
  struct result_1 =<uz'\Ytv%  
  { 90696v.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; GIl{wd  
} ; f! Nc+  
;HwJw\fo  
template < typename T1, typename T2 > T ]nR XW$  
  struct result_2 Vw@x  
  { 8r|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F7u%oLjr  
} ; (=B7_jrl  
} ; ^ /eSby  
|2` $g  
aZ3 #g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  p.Yg-CA  
_BaS\U%1(  
下面我们来剥离functor中的operator() f5XcBW9E  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WSccR  
1,D ^,  
return l(t) op r(t) aL6 5t\2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @9 tv N}  
return op l(t) I{UB!0H  
return op l(t1, t2) qGUe0(  
return l(t) op <.XoC?j  
return l(t1, t2) op ,(?4T~  
return l(t)[r(t)] RwHXn]1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Os]M$c_88  
j~> #{"C  
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: qiJ;v1  
单目: return f(l(t), r(t)); XE%6c3s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I}3K,w/7mi  
双目: return f(l(t)); *Z(C' )7r  
return f(l(t1, t2)); 9 f/tNQ7W  
下面就是f的实现,以operator/为例 e' ;c8WF3E  
[<Puh  
struct meta_divide #yxYL0CcA:  
  { hpKc_|un  
template < typename T1, typename T2 > :WTvP$R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) oQB1fs  
  { 'B:De"_(N  
  return t1 / t2; Q%d[ U4@  
} *#9kFz-  
} ; Ykq }9  
+ a@SdWf  
这个工作可以让宏来做: X2kLbe  
bTKxv<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ g{{SY5qDj  
template < typename T1, typename T2 > \ U^S:2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; nrhpI d  
以后可以直接用 ~u1J R`y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $\H46Ji  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 I#e*,#'S  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) QNBzc {XB  
%?wE/LU>  
EU~'n-  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @&> +`kgU-  
@3D%i#2o&[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zOp"n\  
class unary_op : public Rettype S(xA}0]  
  { i<![i5uAI  
    Left l; ]c+'SJQ  
public : >u[ln@ l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} </Lqk3S-!  
hZG{"O!2 s  
template < typename T > ?7s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0']M,iC/  
      { ^<b.j.$<z  
      return FuncType::execute(l(t)); l,8| E  
    } #r}c<?>Vw  
`buTP?]4.  
    template < typename T1, typename T2 > aa!c>"g6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6?~pjMV  
      { N|d@B{a(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %%u4( '=  
    } LRgk9*@,  
} ; 94/}@<d-=  
--D`YmB  
IC42O_^  
同样还可以申明一个binary_op 69L&H!<i:  
]kvE+m&p}^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '93&?  
class binary_op : public Rettype 7MfvU|D[d/  
  { Jl}7]cVq#  
    Left l; ~=Sr0+vV  
Right r; ;T(^riAEl  
public : b`=rd 4cpU  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,+{ 43;a  
N/p_6GYMa  
template < typename T > v<**GW]neD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xbIA97g-O,  
      { Y6Q6--P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0eIR)#j*  
    } CQ ?|=cN  
eIl&=gZ6>  
    template < typename T1, typename T2 > Su~`jRN $  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3+ 'w%I  
      { C<ljBz`,t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~a Rq\fx{  
    } Ja2.1v|r .  
} ; nwYeOa/t  
,kI1"@Tu  
wVB8PO8  
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 iBt5aUt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z m>69gl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1owoh,V6  
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。 6ZJQ '9f  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kM@,^`&  
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。。。 P nDZi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P*Nl3?T  
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) %-.GyG$i  
下面是修改过的unary_op "tIx$?I  
,'}ZcN2)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wz57.e!Me=  
class unary_op \/%mabLK  
  { k2a^gCBC  
Left l; CJ>=odK[  
  O jmz/W  
public : G})mw  
qK pU.rP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} oj,  
$6[]c)(  
template < typename T > X;0@41t'  
  struct result_1 /:)4tIV  
  { *@Z'{V\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z9y:}:j"  
} ; {zcjTJ=Zt8  
ZBWe,Xvq  
template < typename T1, typename T2 > yO)Qg* r  
  struct result_2 -_dgd:or  
  { ;DOz92X94  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TfOZ>uR"g  
} ; O_q_O  
pD9c%P  
template < typename T1, typename T2 > +J}M$e Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8,Z0J  
  { 6Xa2A 6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uBXI*51{  
} b~p <   
\$I )}  
template < typename T > e# DAa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A{k@V!A%  
  { {u5@Yp  
  return OpClass::execute(lt(t)); ? "gy`oCv  
} }\F>z  
6)8']f  
} ; +}!eAMQ  
8MdKH7  
c}lgWu~  
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 :>5]A6Wi  
好啦,现在才真正完美了。 ~tWBCq 6  
现在在picker里面就可以这么添加了: aNz%vbh\  
/:DxB00  
template < typename Right > b< rM3P;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \]D;HR`vo  
  { e-WaK0Ep  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )8_0d)  
} +q(D]:@,[  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 a ]*^uEs  
E_z@\z MB  
Zo` ^pQS  
)xeVoAg  
7hc(]8eP  
十. bind BBDOjhik  
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。 `u-}E9{  
先来分析一下一段例子 n\ZFPXP  
5"sF#Y&  
ifkA3]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0-FbV,:;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _i&\G}mrC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 mnePm{  
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。 $T6<9cB@  
我们来写个简单的。 >&TktQO_T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T'XRl@  
对于函数对象类的版本: >wn&+%i&  
W^x[ma z  
template < typename Func > @1pdyKK  
struct functor_trait B3D4fYQ  
  { J]%P fWV  
typedef typename Func::result_type result_type; ^a]:GPc  
} ; nL$tXm-x  
对于无参数函数的版本: Au {`o xD  
zAH+{4lC+  
template < typename Ret > k $);<= ZI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %ug`dZ/  
  { 5H79) n>  
typedef Ret result_type; OygYP  
} ; ?E`J-ncP  
对于单参数函数的版本: _tjH=Ff$  
1)%o:Xy o  
template < typename Ret, typename V1 > 9}4L 8?2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qIk6S6  
  { QM IQy  
typedef Ret result_type; _CgD7d  
} ; FvkKM+?F  
对于双参数函数的版本: XDn$=`2  
YpWu\oP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6O"0?wG+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &^}w|J?  
  { '? d[ ip  
typedef Ret result_type; 0-5:"SN'  
} ; $R^"~|m3M  
等等。。。 BH}u\K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy N\p3*#M  
Z d%*,\`S  
template < typename Func > NzEuiI}  
struct func_return UkdQ#b1  
  { [~J4:yDd=  
template < typename T > N9i>81tY  
  struct result_1 d&fENnt?h  
  { B!5gD   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r4-r z+x  
} ; jj^CW"IB  
Q|0[B4e^:  
template < typename T1, typename T2 > 0I.7I#'3O  
  struct result_2 Yrd K@I  
  { `pKQ|zGw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 29E^]IL?  
} ; w<'mV^S  
} ; <"t >!I  
'd28YjtoX  
rlds-j''  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $FAl9  
{u:DC4eut  
template < typename Func, typename aPicker > hGpaHY>My  
class binder_1 v/kYyz  
  { eVy,7goh  
Func fn; ~h1'_0t   
aPicker pk; )'qZ6%  
public : SDot0`s>  
K <0ItN v  
template < typename T > 5r.{vQ  
  struct result_1 UE(%R1Py  
  { 'a0$74fz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U#Ud~Q q  
} ; GI/g@RV  
a.q=  
template < typename T1, typename T2 > gHTo|2 Q{  
  struct result_2 E*CY/F I_  
  { WT1ch0~2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -{ZRk[>Z  
} ; or0f%wAF  
iLgWzA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Yw./V0Z{@  
_PJd1P.k  
template < typename T > z0c_&@uj*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ru2kC} Dx!  
  { ;Lz96R@}  
  return fn(pk(t)); @c5TSHSL.  
} 8E|S`I  
template < typename T1, typename T2 > `|I h"EZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wVp  
  { v\&Wb_;A  
  return fn(pk(t1, t2)); :dB6/@f W  
} ZXp=QH+f  
} ; 40mgB4I  
zU]95I  
U"/":w ~  
一目了然不是么? >8EIm  
最后实现bind Td?a=yu:J  
@<;0 h|  
O9jqeF`L=  
template < typename Func, typename aPicker > 4R.rSsAH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) RH~KaV3  
  { 10t9Qv/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); S)p1[&" M  
} 3s"x{mtH  
81`-xVd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;jS~0R  
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。 A[^fG_l4  
Ub0g{   
十一. phoenix *GD?d2.6j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: aO6w :IO  
{4\(HrGNk  
for_each(v.begin(), v.end(), %i$]S`A}  
( 'f]\@&Np  
do_ BlMc<k  
[ n-0RA~5z  
  cout << _1 <<   " , " Q`'w)aV  
] "/g/Lc  
.while_( -- _1), fn]f$n*`  
cout << var( " \n " ) ``DS?pUY  
) 8Y_wS&eB  
); HvLvSy1U  
Xb.WI\Eh  
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: }GRZCX>  
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 7:<co  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tWT@%(2~0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: } U\n:@:2B  
(w `9*1NO  
cl/}PmYIZ  
template < typename Cond, typename Actor > r< sx On  
class do_while |aIY  
  { ,p {|f}0  
Cond cd; 9/'zk  
Actor act; [AA'Ko  
public : AQ7w5}g+V  
template < typename T > %dw@;IZ#8{  
  struct result_1 fIWOo >)D  
  { 4'_PLOgnX  
  typedef int result_type; EPkmBru ^  
} ; <#k(g\/R  
n j0!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D% v{[ KY  
2= S;<J  
template < typename T > Db3# ;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1<IF@__  
  { 3+ JkV\AF  
  do HN?NY  
    { Ahv%Q%m%2  
  act(t); !#xk?LyB  
  } )! +~q!A  
  while (cd(t)); P;G Rk6  
  return   0 ; ER-X1fD  
} 6R1}fdHvP  
} ; 1 CXO=Q  
xy;u"JY*  
[+j }:u  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .W>LEz'  
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。 \W:~;GMeD  
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。 LpN_s#  
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。 mqUn3F3  
下面就是产生这个functor的类: sbqAjm}  
J$"3w,O6+U  
l/ufu[x!a  
template < typename Actor > f2ea|l  
class do_while_actor m?*}yM  
  { p(vmMWR!  
Actor act; 8725ET t  
public : $S Kax#[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _3YZz$07  
~FCkr&Ky3  
template < typename Cond > 3}hJ`xQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; oA+/F]XJ  
} ; GP<PU  
CvkZ<i){  
b%A+k"d  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0K T^V R  
最后,是那个do_ (t[sSl  
- ,YoVB!T  
xs?Ska,N  
class do_while_invoker rlMahY"C  
  { aq,Ab~V]  
public : ~[a6  
template < typename Actor > v_G1YC7TU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1xBgb/+  
  { |tn.ZEgw3~  
  return do_while_actor < Actor > (act); #X 1 GL  
} X?f\j"v  
} do_; \P~ h0zg?  
D[i?T3i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m-u3^\'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :LrB9Cf$n  
最后来说说怎么处理break和continue :[\M|iAo  
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。 rvEX ;8TS  
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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