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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda u y13SkW  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }Rq{9j,%  
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, K#x|/b'5d  
*$Z?Owl7  
Aot9^@4])  
nx5I  
  class filler *dx E (dP  
  { 6&"GTK  
public : {Ok]$0L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -=2V4WU~  
} ; -T>i5'2)  
+DYsBCVbag  
8)YDUE%VH  
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: E g_ram`\R  
iE^=Vf;  
$AdBX}{  
=A_fL{ SM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +EH"A  
[`!%u3  
n"Wlfd0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *~`BG5w  
Ed1y%mR>  
O_v*,L!  
UYhxgPGsj  
二. 战前分析 1P G"IaOb  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 SL`nt  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Lv<vMIr  
,#j'~-5  
^MvBW6#1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !d1a9los  
  /* --------------------------------------------- */ _W>xFBy  
vector < int *> vp( 10 ); HnKXO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); QVkrhwp  
/* --------------------------------------------- */ e. R9:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); aqv'c j>  
/* --------------------------------------------- */ 9<5S!?JL  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pL2{zW`FDh  
  /* --------------------------------------------- */ c'wU$xt.w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "-Wb[*U;  
/* --------------------------------------------- */ f7&9IW`7F^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =OFx4#6a  
<sls1,  
0CK3jdZ+X  
k\-h-0[|  
看了之后,我们可以思考一些问题: ur[^/lxx0  
1._1, _2是什么? kG`&Z9P  
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。 L.:8qY  
2._1 = 1是在做什么? ipS:)4QFxJ  
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。 -[[( Zx  
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。 zxeT{AFPr?  
-0P9|;h5  
5 &0qr$  
三. 动工 . Gb!mG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Y;k iU  
Yw_!40`  
ZWQ/BgKB  
E[<*Al +N  
template < typename T > l_Zx'm  
class assignment ^ U~QQ  
  { gmZ] E45  
T value; \85~~v@  
public : 664D5f#EJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} / |isRh|  
template < typename T2 > \J(kM,ZJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9T0g%&  
} ; *NC@o*  
#@F.wV0  
0e1-ZP CDj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~EU\\;1Rmq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WWATG=  
#\\|:`YV  
L[!||5y  
.AZwVP<  
  class holder gj I>tz}  
  { n/S+0uT  
public : 8#/y`ul  
template < typename T > G=|~SYz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gyuBmY  
  { lX"6m}~D  
  return assignment < T > (t); `@#rAW D  
} nkf7Fq}  
} ; L$,yEMCe  
bAwKmk9C  
KtGbpcS$f  
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: O&,8X-Ix  
<T&v\DN  
  static holder _1; Fm*npK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Fu 5c_"!  
F< XOt3VY.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q!_d6-*u  
而不用手动写一个函数对象。 6[S IDOp*^  
<y?=;54a  
+wf9!_'  
Qxk& J  
四. 问题分析 wE}Wh5  
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。 _ ,/~P)  
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。 O8 SE)R~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !#=3>\np+X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IdK<:)Q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W/AF  
]qxl^Himq  
五. 问题1:一致性 p4 =/rkq  
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?| A\#z<h[>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D~#%^a+Aq_  
@\o"zU  
struct holder 6?;z\ AP&  
  { tym:C7v%~  
  // ;lvcg)}l  
  template < typename T > ~?FhQd\Q  
T &   operator ()( const T & r) const *0to,$ n  
  { ;S '?l0  
  return (T & )r; .6xMLo,R  
} <fM}Kk  
} ; _TGs .t  
igW* {)h3  
这样的话assignment也必须相应改动: p4*L}Q  
Ikw@B)0}  
template < typename Left, typename Right > cR_pC 9z  
class assignment IWq#W(yM  
  { n\3#69VY  
Left l; h<TZJCt  
Right r; m|F1_Ggz  
public : iER@_?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .7  0  
template < typename T2 > b^Re947{g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `Z8k#z'bN  
} ; ^'0N%`bY!  
S#?2E8  
同时,holder的operator=也需要改动: y<E]; ub  
oJ\g0|\qwe  
template < typename T > | @$I<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b&mA1w[W]  
  { }#7rg_O]>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h]s~w  
} OtmDZ.t;`  
Z )M "`2Ur  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 bo/9k 4N3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %,_ZVgh0  
w9G|)UDib  
return l(rhs) = r; &h I!mo  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ~x \uZ^:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hdH z", )  
'<BLkr# @  
template < typename Tp > jDpA>{O[  
class constant_t ={sjoMW  
  { dAx ? ,  
  const Tp t; ?$ e]K/*  
public : r|u[36NmA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A}(]J!rc  
template < typename T > Ee2P]4_d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Y~g{9 <!  
  { <&l$xn  
  return t; Wvf>5g)?  
} tfGs| x  
} ; Zek@xr;]  
S F*C'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 CF{b Yf^%  
下面就可以修改holder的operator=了 1fS&KO{a  
ES&u*X:  
template < typename T > ,r w4Lo  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const FT- .gi0  
  { P);s0Y|@H  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ZyUcL_   
} @F<{/|P  
n9+33^ PT  
同时也要修改assignment的operator() EVX3uC}{  
wS*r<zj  
template < typename T2 > ^[x cfTN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hT X[W%K  
现在代码看起来就很一致了。 noxJr/A]  
Snf_{A<  
六. 问题2:链式操作  @./h$]6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4=([v;fc  
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。 6e+'Y"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。 .d1ff] ;  
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。  p@ ^G)x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {=ox1+d  
f ,cd=vGj  
template < typename T > q*3OWr  
struct result_1 Q M0B6F  
  { ZZT #V%Q=u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G tI )O}  
} ; `pfIgryns  
.HS6DOQ  
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: N y'\Q"Y]  
,2S!$M  
template < typename T > F^u12R)  
struct   ref !RI _Uph  
  { )\akIA  
typedef T & reference; (I >Ch)'  
} ; bE_8NA"2  
template < typename T > Y,}_LS$f  
struct   ref < T &> =u<:'\_  
  { S[Du >  
typedef T & reference; MET9rT  
} ; *&NP?-E  
%!<Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %2}fW\% '  
dvB=Zk]m  
template < typename T > -'&/7e6>y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %j7b0pb  
  { a`!Jq'  
  return l(t) = r(t); nuce(R  
} <u64)8'  
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。 UkL1h7}a\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q\$3l'W  
SI}s  
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 C~ 1]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j6m;03<|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6_j |@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 yb`PMjj15  
最后的布局是: k#].nQG  
                Add .xRdKt!p  
              /   \ @aIgif+v  
            Divide   5 nKx)R^]k  
            /   \ GKBoSSnV&  
          _1     3 2Rk}ovtD[  
似乎一切都解决了?不。 ;*(-8R/  
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。 ,d#*i  
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。 n7Ao.b%uk-  
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: ^tB 1Nu %  
+9_Y0<C  
template < typename Right > S_ATsG*(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const zxyl+tU &  
Right & rt) const )Qbd/zd\U  
  { jq+(2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p+d-7'?I  
} hG1:E:}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  .U1wVIM  
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。 *6Wiq5M>.  
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。 i^s Vy  
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。 f"MID6  
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。 Rlq7.2cP  
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? SQodk:1)  
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: ~ ld.I4  
WTSh#L  
template < class Action > 3c<aI =$^  
class picker : public Action E7Cobpm  
  { =?i?-6M  
public : &o:5lxR{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [M|^e;tWK  
  // all the operator overloaded =*\s`ox`  
} ; n Bu!2c  
?@64gdlwq  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 =2R4Z8G  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ":]X r!e  
u$nzpw0=H  
template < typename Right > 6!<I'M'[e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "Y&I#&$b\  
  { w~3X m{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h@,ja  
} sy&[Q{,4  
=KE7NXu]-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > SuE~Wb 5&  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 "zEl2Xn28_  
VPMu)1={:p  
template < typename T >   struct picker_maker &[E\2 E  
  { u64#,mC[*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L}Z.FqJ  
} ; *$Q>Om]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > iq&3S0  
  { ipSMmpB  
typedef picker < T > result; wuqe{?  
} ; (NJ{>@&  
2#wnJdr6E  
下面总的结构就有了: bWe2z~dP  
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。 w\buQ6pR)  
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。 B,>02EZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 V DFgu  
至此链式操作完美实现。 .LzA'q1+z  
te@m#` p9  
T;w:^XW  
七. 问题3 yV^Yp=f_  
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。 4]d^L>  
@*;x1A-]V  
template < typename T1, typename T2 > wkg4I.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j7I=2xnTWu  
  { R7::f\I   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )_#V>cvNG  
} 4_#$k{  
v?8WQNy  
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: Ob0sB@  
{oQs*`=l>  
template < typename T1, typename T2 > 8}QM~&&.  
struct result_2 sW>%mnx  
  { $>rt0LOF  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mGT('iTM4  
} ; U:7h>Z0W  
9{Hs1 MD[  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? zJDHDr  
这个差事就留给了holder自己。 -E-#@s  
    4n,&,R r#  
K?.~}82c  
template < int Order > &PMQ]B  
class holder; C5~#lNC  
template <> a&s34Pd  
class holder < 1 > kWzp*<lWe  
  { ~ 'ZwD/!e  
public : iI GK "}  
template < typename T > *|rdR2R!  
  struct result_1 F^dJ{<yX  
  { 2BccE  
  typedef T & result; WK%cbFq(  
} ; =*UK!y?n  
template < typename T1, typename T2 > Mh%{cLM  
  struct result_2 mWviWHK  
  { VG5+u,U6>  
  typedef T1 & result; ;,{ _=n>  
} ; @@Ib^sB%  
template < typename T > ?9 huuJ s7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AR| 4^  
  { 91R# /i  
  return (T & )r; YidcVlOsO  
} Wa;N(zw0h  
template < typename T1, typename T2 > O8;/oL4 U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9o@3$  
  { V,r~%p  
  return (T1 & )r1; W;u.@I&  
} \Ec<ch[)c  
} ; J 6 ~Sr  
N&8$tJ(hhx  
template <> ( 5LCy?-6  
class holder < 2 > P1F-Wy1  
  { -}7$;QK&a  
public : 7D'\z IW  
template < typename T > BMp'.9Qgm  
  struct result_1 v :pT(0N  
  { 1}VaBsEV  
  typedef T & result; yP"2.9\erH  
} ; >}SEU-7&\  
template < typename T1, typename T2 > GcO2oq  
  struct result_2 `KQx#c>'  
  { jg$qp%7i%  
  typedef T2 & result; Dk  `&tr  
} ; Ejk;(rxI  
template < typename T > /&gg].&2?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^O}a,  
  { =2!p>>t,d;  
  return (T & )r; rPk|2l,E,3  
} }Rh\JDiQ  
template < typename T1, typename T2 > z5@XFaQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D]~K-[V?l  
  { rWht},-|1  
  return (T2 & )r2; &8IBf8  
} 3kxo1eb  
} ; Sca"LaW1  
7Kw'Y8  
4[lFur H  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 l7QxngWw  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  ~,lt^@a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ')jItje|  
'| H+5#  
return l(i, j) = r(i, j); :1+Aj (  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (?zg.y  
u^MKqI  
  return ( int & )i; ~&Z>fgOTJ  
  return ( int & )j; qT#e -.G  
最后执行i = j; ).KA0-  
可见,参数被正确的选择了。 s^u  Y   
"7cty\  
B.N#9u-vW  
D07M!U  
z:Am1B  
八. 中期总结 ~"+"6zg  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: #*h\U]=VS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Vb,V N?l  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %a/3*vz/I%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /A9RmTb  
8lQ}-8  
5 kHaZ Q  
k9k39`t  
7uR;S:WX  
Y j oe|  
九. 简化 <Km9Mq  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 4  OPY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *'((_ NZ>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: '#6e Ub  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ny-:%A  
  +-*/&|^等 P~ObxY|  
2. 返回引用。 aUw-P{zp%  
  =,各种复合赋值等 "L3mW=!*  
3. 返回固定类型。 LS~at.3zX  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g Wtc3  
4. 原样返回。 53t_#Yte  
  operator, ,`t+X=#  
5. 返回解引用的类型。 [c{\el9H  
  operator*(单目) MblRdj6  
6. 返回地址。 a_Y<daRO  
  operator&(单目) x2!R&q8U>  
7. 下表访问返回类型。 K P]ar.  
  operator[] hYoUZ'4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {/QVs?d  
  operator<<和operator>> <-I69`  
--$* q"  
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。 %bnXZA2Sx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: svpQ.Q  
o/N!l]r  
template < typename Left > ACyK#5E  
struct value_return Mj@2=c  
  { 7 $y;-[E[  
template < typename T > 4en3yA0.w  
  struct result_1 Gxw1P@<F:  
  { =RB {.%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n&[CTOV  
} ; vPDw22L;'  
5cP yi/  
template < typename T1, typename T2 > P%2v(  
  struct result_2 5%}e j)@  
  { ^ oi']O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <r}wQ\F#  
} ; >9H^r\  
} ; HLWffO/  
<Kt_ oxK,  
{SV/AN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z"8lW+r *  
RHUZ:r  
下面我们来剥离functor中的operator() >~o- 6g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: GK$[!{w;  
TUfj\d,  
return l(t) op r(t) v0DDim?cc  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l*l*5hA  
return op l(t) _=mzZe[  
return op l(t1, t2) '|[!I!WB`  
return l(t) op 1_+ h"LE  
return l(t1, t2) op NWf=mrS8@$  
return l(t)[r(t)] h%/BZC^L]|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Sgi`&;PF  
D?n6h\h\$%  
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: <K0epED  
单目: return f(l(t), r(t)); ?c#s}IH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `w!XO$"]Z  
双目: return f(l(t)); c5ij2X|I  
return f(l(t1, t2)); Y5aG^wE[:  
下面就是f的实现,以operator/为例 JI>Y?1i0O  
^8 VW$}  
struct meta_divide KW:N 6w  
  { B%tF|KKj  
template < typename T1, typename T2 > $7q3[skH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yXU.PSG*  
  { nQc,^A)I  
  return t1 / t2; +4 k=Y  
} bv4umL /  
} ; L$5,RUy  
$yx\2   
这个工作可以让宏来做: @1*^ttC  
3L&:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ av'm$I|O  
template < typename T1, typename T2 > \ oh{>nwH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7DAP_C  
以后可以直接用 w5>[hQR\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ||:> &  
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 %0GwO%h},  
(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。。。) \OW:-  
8 W  
gKh*q.  
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 NsB]f{7>8+  
19$A!kH\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /S]$Hu|  
class unary_op : public Rettype #QwkRzVoy  
  { %5e|  
    Left l; c!\Gj|  
public : *^-AOSVt,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a&'9[9E1  
^+yz}YFM  
template < typename T > c5^HGIe1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $9G& wH>{  
      { PMAz[w,R~  
      return FuncType::execute(l(t)); s[8. l35|  
    } f ./K/  
ZVXPp -M  
    template < typename T1, typename T2 > H_?rbz}o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z"4 q%DC  
      { 5Cdn j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]o'o v  
    } 'J?{/O^  
} ; k-ZO/yPo  
,-6Oma -  
:|bL2T@>[  
同样还可以申明一个binary_op %r|sb=(yT  
PaKa bPY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i%o%bib#  
class binary_op : public Rettype rn-bfzoDS  
  { `Abd=1nH  
    Left l; ,SIS3A>s  
Right r; c 4AJ`f.5  
public : naR<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d`/8Q9tQ  
IP`lx  
template < typename T > OH/9<T?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :A8r{`R'N  
      { 8c) eaDu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'pt(  
    } DWU=qD+  
sRt7.fe  
    template < typename T1, typename T2 > Q^ W,)%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %V=%ARP|  
      { DzR,ou  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ! yJ0A m>  
    } 0BXr[%{`  
} ; eay|>xa2  
Un]wP`  
2.Z#\6Vj  
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 ^;F/^ _  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {<{VJGY7T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8-<F4^i_i  
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。 S})f`X9_}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qU#A,%kcV  
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。。。 .'`aX 7{\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 u.yR oZ8/!  
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) U$5x#{AFp  
下面是修改过的unary_op qiet<F  
2B4.o*Q\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TyV~2pc N  
class unary_op L!:NL#M  
  { :|(YlNUv  
Left l; )Ra:s>  
  2{j$1EdI@-  
public : L]MWdD  
K^!#;,0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $]LS!@ Rm  
0m3hL~0(a  
template < typename T > Zv}F?4T~:  
  struct result_1 brTNwRze  
  { H|aFs.SEQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b"$?(Y  
} ; -. *E<%  
CWeQv9h]X  
template < typename T1, typename T2 > .'=S1|_(  
  struct result_2 \HB fM&  
  { t0f7dU3e;L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n1; a~0P  
} ; T8m]f<  
d*|RFU  
template < typename T1, typename T2 > ,Mw93Kp Va  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WdOxwsq"  
  { V<5. 4{[G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); C rR/  
} $*eYiz3Ue  
[C EV&B  
template < typename T > "3VX9{'%@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -n 7 @r  
  { s O#cJAfuu  
  return OpClass::execute(lt(t)); bqH [-mu6  
} d3znb@7  
ovN3.0tAI  
} ; At@0G\^  
rd&d~R6  
$W|JQ h  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ,~cK]!:>s  
好啦,现在才真正完美了。 qcO~}MJr}^  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1)c{;x& W  
9gA@D%0  
template < typename Right > V06*qQ[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X_'tgP9  
  { 6{;6~?U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2 K_ QZ  
} 6)sKg{H  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 m|fcWN[  
AO`@ &e]o  
Xc NL\fl1  
"<|KR{/+  
|-6`S1.  
十. bind 8G)~#;x1  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 I._ A  
先来分析一下一段例子 }eSy]r[J  
dm/3{\ 4  
7W}%ralkg  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !Fs$W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %qcCv9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {3KY:%6qj  
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。 &FmTT8"l  
我们来写个简单的。 t8Pf~v  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mD> J,E  
对于函数对象类的版本: o.r D  
|?jgjn&RQ  
template < typename Func > `<>#;%  
struct functor_trait }o]}R#|  
  { A)~ oD_ooQ  
typedef typename Func::result_type result_type; ;F1y!h67<  
} ; xpp nBnu$7  
对于无参数函数的版本: +8ib928E  
$G <r2lPy  
template < typename Ret > KPy)%i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (@N ILK  
  { ,>#\aO1n  
typedef Ret result_type; rbOJ;CK  
} ; g:RS7od=,  
对于单参数函数的版本: 6v{&,q  
fahQ^#&d`  
template < typename Ret, typename V1 > rZ,3:x-:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Uy=yA  
  { 3US`6Y"  
typedef Ret result_type; YCP D+  
} ; ta.Lq8/  
对于双参数函数的版本: KiG19R$  
3_G0eIE"u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i<m) s$u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > dSjO 12b  
  { 7_36xpw  
typedef Ret result_type; sh,4n{+  
} ; RCa1S^.  
等等。。。 e\(X:T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k t`ln  
M%54FsV  
template < typename Func > W`LG.`JW  
struct func_return \="U|LzG  
  { s8A"x`5(  
template < typename T > ^%%Rf  
  struct result_1 "&XhMw4  
  { Gfx !.[Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V*JqC  
} ; #5y+gdN  
8=bn TJf  
template < typename T1, typename T2 > P;(@"gD8z5  
  struct result_2 O_s /BoB@  
  { f.` 8vaV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q9x@Pc29d  
} ; cl#XiyK>  
} ; @Wd (>*"zw  
5jK|  
(eb65F@P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 z( ^?xv  
3Yx'/=]  
template < typename Func, typename aPicker > M'|[:I.V  
class binder_1 MZ0cZv$v!~  
  { g#fn(A  
Func fn; 4T52vM  
aPicker pk; Jo qhmn$j  
public : )Dms9:  
KiMlbF.~V  
template < typename T > *eD[[HbKX  
  struct result_1  [A,!3BN  
  { /qKor;x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; VPYcA>-%u  
} ; })8D3kzX)  
Qd~7OH4Lp  
template < typename T1, typename T2 > [V /f{y~ {  
  struct result_2 )6"p@1\u  
  { _&G_SNa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X9c<g;  
} ; 73 1RqUR  
j+fF$6po#t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} DB|w&tygq  
X:f5t`;  
template < typename T > |$\1E+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?$I9/r  
  { ,;MUXCC'  
  return fn(pk(t)); N DI4EA~z  
} 2 N(Z^  
template < typename T1, typename T2 > ,d!@5d&Zi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qhe<(<^J,  
  { IuFr:3(  
  return fn(pk(t1, t2)); TUGD!b{  
} 82)=#ye_P  
} ; MowAM+?^}  
7C Sn79E  
,6^Xn=o #  
一目了然不是么? :Eh}]_  
最后实现bind Y$, ++wx  
2_bEo  
"tO m  
template < typename Func, typename aPicker > %Y/;jC Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $M,Q"QL  
  { pi70^`@'B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [Djx@x  
} >^W6'Q$P<  
zSMM?g^T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s7jNRY V  
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。 37IHn6r\  
A3HN Mz  
十一. phoenix [SKDsJRPP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M a{@b$>  
04-@c  
for_each(v.begin(), v.end(), XdzC/ {G  
( ; X+.Ag  
do_ V\n!?1{kdF  
[ uARkf'  
  cout << _1 <<   " , " N*PJ m6-  
] 3,!IV"_  
.while_( -- _1), 247vU1  
cout << var( " \n " ) `6YN/"unfp  
) ]m &Ss  
); ?|`n&HrP  
PxWH)4  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: &eO.h%@  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +|<bb8%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -)&lsFF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G&Yo2aADR  
HsRoiqo  
mICx9oz]  
template < typename Cond, typename Actor > DP*$@5  
class do_while Uw5&.aqn.b  
  { 7bGOE_r  
Cond cd; >pol'=  
Actor act; cN2Pl%7  
public : *Br }U  
template < typename T > { /8s`m  
  struct result_1 'm<L}d  
  { VD!PF'  
  typedef int result_type; xudZ7   
} ; .'l3NV^{  
C=K{;.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -4 L27C  
1Qjc*+JzO.  
template < typename T > K0@bh/i/^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T gLr4Ex  
  { ?!c7Zx,(  
  do MCXt,`}[  
    { 8{%&P%vf  
  act(t); tmeg=U7  
  } 3fE0cVG*  
  while (cd(t)); XCgC^c'  
  return   0 ; gH"a MEC  
} zT!.5qd  
} ; V sL*&Fk  
)$pqe|,  
P;X0L{u0H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6%o@!|=I  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 uzp\<\d-t  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ljg6uz1v %  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `USze0"t0:  
下面就是产生这个functor的类: Q2m 5&yy@s  
.G<Or`K^i  
l;h -`( 11  
template < typename Actor > \f]w'qiW5  
class do_while_actor nkN2Bqt$  
  { C(KV5c  
Actor act; D51O/.:U2  
public : <8h3)$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} XCez5Q1  
Xz/aytp~A  
template < typename Cond > R$it`0D4o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; t`Xx\  
} ; hy~KY6Ta  
^g<Lu/5w  
>Fe=PRs  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @te}Asv  
最后,是那个do_ jC-`u-_'j  
B>"-8#B[4  
:^x,>( a  
class do_while_invoker K)\D,5X^  
  {  -l"8L;`  
public : .Rb4zLYL*w  
template < typename Actor > AO7X-,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7 lq$PsC  
  { J|z' <W  
  return do_while_actor < Actor > (act); x;4m@)Mu  
} g ZES}]N  
} do_; xKT;1(Mk  
rdX;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o 7V&HJ[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5["n] i  
最后来说说怎么处理break和continue ((BdT:T\_  
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。 pC&i!la{o}  
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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