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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6}^0/ 76^,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H|_^T.n?E  
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, #R$d6N[H  
|d^r"wbs3  
TJFxo? gC"  
_h>S7-X  
  class filler le*mr0a  
  { uU(G&:@  
public : 6OR5zXpk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6Ug( J$Ouh  
} ; s\QhCS  
Li~(kw3  
lxoc.KDtR  
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: 9t@^P^}=\m  
?h UC#{  
4GWt.+{J$  
&os9K)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9 2_F8y*D  
~01 o  
T P'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 A5-y+   
OJ8ac6cJ  
h<H.8.o  
[.4R ,[U  
二. 战前分析 =g4^tIYq  
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。 la#f,C3_  
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 }M?\BH&  
Gxu   
2|]$hjs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -y]\;pbZ0  
  /* --------------------------------------------- */ Q4e*Z9YJ  
vector < int *> vp( 10 ); H&jK|]UXoO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Sx)b~*  
/* --------------------------------------------- */ $3>k/*=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); DpjiE/*  
/* --------------------------------------------- */ }[ LME Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z-fP #.  
  /* --------------------------------------------- */ [uK*=K/v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ] -"~?  
/* --------------------------------------------- */ e3w4@V`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c:etJ  
KrE:ilm#^Y  
K  +n  
~_ss[\N  
看了之后,我们可以思考一些问题: P#-9{T   
1._1, _2是什么? pQ%~u3  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 #<d f!)  
2._1 = 1是在做什么? {^>dQ+Sx7  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 C9zQ{G  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 y1R53u`;L  
K{)N:|y%!$  
1}+lL)-!  
三. 动工 _j{^I^P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {~NiGH Y  
>qh8em  
rlG& wX  
~]X4ru5,4  
template < typename T > 7U68|\fI!  
class assignment Nd!0\ "AE  
  { 4_qd5K+n"  
T value; OB"Ur-hJ0  
public : -JOtvJIQI  
assignment( const T & v) : value(v) {} I;iJa@HWQ  
template < typename T2 > SrGX4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *olV Y/'O  
} ; gyi<ot;  
1{@f:~v?  
y ,][  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #xL^S9P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >DX\^86x  
2eErvfC[  
YEfa8'7R  
?K, xxH  
  class holder pvCn+y/U;  
  { ! bbVa/  
public : xo{3r\u?}  
template < typename T > ZuZe8&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const yZ?|u57  
  { I4'mU$)U  
  return assignment < T > (t); 5bU[uT,`6  
} *L_+rJj,  
} ; Pd-0u> k  
^Wb|Pl  
0<f\bY02  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: v+XB$j^H  
)IUeWR  
  static holder _1; vg@kPuOiO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RC(fhqV  
W*A-CkrO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DyeV uB  
而不用手动写一个函数对象。 }^r=(  
xb/L AlJ  
FPj j1U`C  
r[; .1,(  
四. 问题分析 SF$'$6x}  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 H}m%=?y@  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 E}eu]2=nU}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qK}4r5U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l)y$c}U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 t(3<w)r2  
lq0@)'D  
五. 问题1:一致性 Y rq-(  
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?| a1V+doC  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i,HafY  
7/*Q?ic  
struct holder [@ExR*  
  { #$q~ZKB  
  // PDN3=PAR/A  
  template < typename T > .48Csc-  
T &   operator ()( const T & r) const 'iy &%?  
  { c_$9z>$  
  return (T & )r; Vgy}0pCl  
} E-Z6qZ^  
} ; D)C^'/8q  
>E*j4gg  
这样的话assignment也必须相应改动: JkT , i_  
T)%34gN  
template < typename Left, typename Right > 9 Yv;Dom  
class assignment 3Z?"M  
  { &)F8i# M  
Left l; =.vc={_ ?  
Right r; Z^t"!oY  
public : H/!_D f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8GpPyG ],e  
template < typename T2 > N}`.N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9qyA{ |3  
} ; yEYlQ=[#  
5I#L|+  
同时,holder的operator=也需要改动: TR2X' `:O  
9+'QH  
template < typename T > IIC1T{D}v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const lwS6"2q  
  { J:s^F n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 43cdWd%  
} EW;R^?Z  
a.P7O!2Lp  
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。 }T<[JXh=J  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 );4lM%]eb  
[S{KGe:g  
return l(rhs) = r; $dr=M (&  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。  ByP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [x}]sT`#a  
34Q;& z\e  
template < typename Tp > h\+U+ ?u  
class constant_t py9zDWk~  
  { R@lmX%Z1  
  const Tp t; qJq49}2  
public : UhQsT^b_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5nq0#0O c  
template < typename T > AvW2)+6G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const M%dJqwH5{  
  { s>}ScJZK  
  return t; oU }eAZj{  
} Pba 6Ay6B  
} ; 4F_*,_Y  
/I[?TsXp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h-0sDt pR  
下面就可以修改holder的operator=了 'FB?#C%U  
9uk}r; %9  
template < typename T > FD?!bI4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jJ^p ?  
  { 3GEI)!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {d`e9^Z:  
} t*<@>]k  
DDdMWH^o7  
同时也要修改assignment的operator() *Xh)22~T  
/cn=8%!N  
template < typename T2 > 8K qrB!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]y*AA58;  
现在代码看起来就很一致了。 b$/TfpNdo  
bZ!*s  
六. 问题2:链式操作 :f^ =~#!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9f ,$JjX[  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 2=H3yEJq  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 4k9O6  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 f.?p"~!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N?!]^jI,  
j^DoILw  
template < typename T > F+.:Ry FS  
struct result_1 *ea%KE":  
  { #X&`gDW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y,$kU1yH7  
} ; Lf+M +^l  
:r0?[#r?N,  
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.ib#Y)y  
y%.^| G  
template < typename T > dZnAdlJ  
struct   ref m/#)B6@A  
  { T7f>u}T  
typedef T & reference; IipG?v0z~  
} ; e1'<;;; L  
template < typename T > nSxFz!  
struct   ref < T &> >kK;IF9h  
  { o&2(xI2  
typedef T & reference; x5q5<-#  
} ; L"Y_:l3"7  
x!CCSM;q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?yKW^,q+  
?)=A[  
template < typename T > g~FA:R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ya7/&Z )0  
  { YJZVi ic  
  return l(t) = r(t); IY$H M3t7  
} ]IQTf5n  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 B%HG7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K07b#`NF6  
JTu^p]os?  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 c}9.Or`?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YGVj$\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 UEeD Nl$^u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3nVdws  
最后的布局是: CBC0X}_`  
                Add r|rOIAo  
              /   \ qaK9E@l  
            Divide   5 2/.E uf   
            /   \ n6T@A;_g  
          _1     3 iU^KmM I  
似乎一切都解决了?不。 6onFf* m!x  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 b/N+X}VMN  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 'F[m,[T%x  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: %";bgU2Q  
`TvpKS5.Y  
template < typename Right > I$@0FSl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <ptZY.8N  
Right & rt) const :BLD &mb"Y  
  { hS) X`M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >5Vv6_CI0?  
} W7 9wz\a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7hPiPv  
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。 ]qZs^kQ  
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。 Y#3<w  
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。 $ZSjq  
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。 [[(29|`]  
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? T%kr&XsQX  
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: tuzw% =Ey  
*g =ey?1S  
template < class Action > 0pT?qsM2  
class picker : public Action s)HLFdis@  
  { V4]t=3>  
public : gzS6{570  
picker( const Action & act) : Action(act) {} OQt_nb#z`{  
  // all the operator overloaded '0z-duu  
} ; P !:LAb(  
 Dh=?Hzw  
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。 m44Ab6gpsb  
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: .W _'6Q+  
P@ Oq'y[  
template < typename Right > i v7^ !  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ay}} v7)GM  
  { >BU"C+a8g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,DUD4 [3  
} 9 06b=  
wO6 D\#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @BbqYX  
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。 8PQKB*<dB"  
tz #Fy?pe  
template < typename T >   struct picker_maker 6?an._ C  
  { 4\qnCf3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pSM\(kVKa  
} ; .!yXto:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [=dK%7v  
  { H+UA  
typedef picker < T > result; CAX)AN  
} ; 6CoDn(+z  
9V5}%4k%+  
下面总的结构就有了: i7hWBd4wK  
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。 15NeC7GAh  
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。 rr/0pa$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S>AM?  
至此链式操作完美实现。 k+ Shhe1  
kXw&*B-/  
QMUmPx&  
七. 问题3 .EJo 9s'  
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。 DbRq,T  
WCc7 MK  
template < typename T1, typename T2 > 1D3{\v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wxy. &a]  
  { pY75S5h:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Gt >*y.]  
} y8j wfO3  
>K<n~;ON|  
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: a o"\L0;{  
/DxaKZ ;b  
template < typename T1, typename T2 > s,&tD WU  
struct result_2 0E[&:6#Y  
  { 3aL8GMiu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >)E{Hs  
} ; /CR Z  
QrmiQ]d*p  
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? =1qM`M   
这个差事就留给了holder自己。 2$G,pT1J  
    vumA W*  
#9Src\V  
template < int Order > ;JQ:S~K9  
class holder; q]}fW)r  
template <> ;onhc*{lv  
class holder < 1 > C t-^-XD  
  { g<ZB9;FX %  
public : 8R G U^&  
template < typename T > JL[xrK0  
  struct result_1 WS17DsWW  
  { ei TG  
  typedef T & result; $^[^ ]Q  
} ; [FhFeW>  
template < typename T1, typename T2 > i@Vi.oc4[  
  struct result_2 Qf HJZ7K.4  
  { >x /;'Y.  
  typedef T1 & result; IdP"]Sv{<  
} ; F^La\cZ*'  
template < typename T > fpESuVKr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3<c_`BWu  
  { ZboY]1L[j  
  return (T & )r;  D`Tx,^E  
} zh{:zT)(1  
template < typename T1, typename T2 > 9Tju+KcK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /EW1&  
  { CFo>D\*J  
  return (T1 & )r1; H_ecb;|mP  
} ix.I)  
} ; |2ttdc.  
6;JlA})  
template <> j>D[iHrH  
class holder < 2 > wtm=  
  { v'fX'/  
public : Dht,!LVb;  
template < typename T > -pb>=@Yq  
  struct result_1 )I/K-zj  
  { \%=GM J^[p  
  typedef T & result; y5oC|v7  
} ; B<et&r;  
template < typename T1, typename T2 > $7\!  
  struct result_2 g#??Mz   
  { I=vGS  
  typedef T2 & result; xna4W|-  
} ; oQsls9t  
template < typename T > 'h]sq {  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i'6>_,\(  
  { 5(+9( \x  
  return (T & )r; @d/Wa=K  
} JZc"4qf@OT  
template < typename T1, typename T2 > R:[IH2F s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KUR9vo  
  { c)5d-3"  
  return (T2 & )r2; R WfC2$z  
} \DDR l{  
} ; p|q}z/  
dE ,NG)MH  
VZ o,AP~  
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> >。 U/p|X)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ke~S[bL%-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: W.|r=   
D(z}c,  
return l(i, j) = r(i, j); 7ThGF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L5wrc4  
szZ8-Y  
  return ( int & )i; PF6w'T 5  
  return ( int & )j; 7BNu.5*y  
最后执行i = j; MPS{MGVjbJ  
可见,参数被正确的选择了。 3 $~6+i  
n"Gow/-;  
q8Z,XfF^S  
..Dr?#Cr  
&I=27!S  
八. 中期总结 v&#=1Zb  
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: 1G6 %?Iph  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ok/U"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。 CcDi65s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor . #7B10  
Y<h [5  
[UW%(N  
AJ%x"  
E <O:  
S|_}0  
九. 简化 ]CL9N  
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。 76'vsg  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jO5R0^w  
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: )^D:VY9 2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2{`[<w  
  +-*/&|^等 KeIk9T13O  
2. 返回引用。 7?[{/`k~?  
  =,各种复合赋值等 -_4ZT^.Lna  
3. 返回固定类型。 -nsI5\]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8`$lsD  
4. 原样返回。 [WAnII  
  operator, -\2T(3P  
5. 返回解引用的类型。 r/G6O  
  operator*(单目) qR X:e o  
6. 返回地址。 GELx S!  
  operator&(单目) F:vHbs `y  
7. 下表访问返回类型。 {&qB!axj  
  operator[] VQMPs{tm  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !(&N{NH9  
  operator<<和operator>> v[}g+3a  
\/ 9s<  
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。 s?}m~Pl  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: sz?/4tY  
l+V#`S*q  
template < typename Left > h^`!kp  
struct value_return ;DG&HO   
  { 4/Wqeq,E8  
template < typename T > W/?\8AE  
  struct result_1 q|r/%[[!o  
  { D{Rk9MKkE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >&`S$1 o  
} ; m:sT)  
p2\mPFxEP  
template < typename T1, typename T2 > FK:Tni  
  struct result_2 \{Yi7V Xv  
  { .dr-I7&!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "j]85  
} ; QE b ^'y  
} ; J8>8@m6  
:RqTbE4B  
3u tJlD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xi!CZNz  
AlH\IP  
下面我们来剥离functor中的operator() b5Sgf'B^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: XoO#{7a  
"T?hIX/p _  
return l(t) op r(t) c-ud $0)c  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $ M8ZF(W  
return op l(t) 8rXQK|A  
return op l(t1, t2) @h91: hb  
return l(t) op 4XCy>;4u  
return l(t1, t2) op F^xhhz&e  
return l(t)[r(t)] QsN%a>t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ov@N13 ,$  
Sj`GP p  
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: ;n"Nv }<C  
单目: return f(l(t), r(t)); iFi6,V*PRt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2X@| H  
双目: return f(l(t)); Q^_*&},V  
return f(l(t1, t2)); -*QxZiKD  
下面就是f的实现,以operator/为例 o;#9$j7QP!  
4,yS7l  
struct meta_divide lls-Nir%  
  { ,Zs"r}G^  
template < typename T1, typename T2 > H`XE5Hk)P%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^kElb;d  
  { YgFmJ.1  
  return t1 / t2; Go8?8*  
}  IeZgF>  
} ; m&36$>r=  
zt23on2  
这个工作可以让宏来做: oU`J~6.&S  
l^ Q-KUI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (C=.&',P  
template < typename T1, typename T2 > \ ohod)8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; h\@\*Xz<v  
以后可以直接用 /%P|<[< [  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x_yQoae  
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 $^ wqoW%t  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) "G+g(?N]j  
wVw?UN*rm;  
\TF='@u.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ;#goC N.  
ZjEc\{ s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nB#m?hK  
class unary_op : public Rettype :|P[u+v  
  { Tw{}Ht_Qq  
    Left l; v_7?Zik8E  
public : n& j@7R  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O8\dMb  
&YU; K&  
template < typename T > 63EwV p/|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const - %5O:n  
      { 9 K.B  
      return FuncType::execute(l(t)); !T<4em8  
    } U<aT%^_  
Rx}*I00  
    template < typename T1, typename T2 > B]""%&! O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )fRZ}7k:  
      { i 1{Lx)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =[7[F)I~O  
    } DF>LN%a~  
} ; A5A4*.C  
LrL ZlJf  
KO~_  
同样还可以申明一个binary_op :L E&p[^  
a(qij&>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;nDCyn4i]  
class binary_op : public Rettype de&*#O5  
  { zOEdFU{x  
    Left l; R;6$lO8C&  
Right r; PGE|){ <  
public : #2XX[d%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _~=qByD   
.o._`"V  
template < typename T > h !yu. v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lh N2xg5x  
      { {Y\W&Edw%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nNN~Z'bG  
    } gE_i#=bw  
=.sg$VX  
    template < typename T1, typename T2 > 2%|0c\y|z=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mHiV};$  
      { 1hz:AUH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); H;eGBVi  
    } g ss 3e&  
} ; L355uaj  
TVVr<r  
^iHwv*ss  
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 t,f)!D$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'UW(0 PXw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) q$<M2  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 \$iU#Z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }u>F}mUa  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ]+!{^h$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .w.jT"uD!  
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) 6ojEEM  
下面是修改过的unary_op YM:;mX5B  
'1jG?D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -F-RWs{yS  
class unary_op TN+iv8sT  
  { Q7~9~  
Left l; w,,QXJe{Z_  
  /CE]7m,7~K  
public : vq.~8c1  
;?*`WB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =Fd!wkB'{  
GW29Rj1  
template < typename T > >R9_ ;  
  struct result_1 Zs(I]^w;d  
  { 6r x%>\UkS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vLc7RL  
} ; QXQ'QEG  
e1EFZ,EcaO  
template < typename T1, typename T2 > kPt] [1jo  
  struct result_2 6c?;-5.  
  { U:a-Wi+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5*q!:$ W  
} ; _>6xU t  
 L$Uy  
template < typename T1, typename T2 > :skNEY].  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V[w Y;wj  
  { %y{f] m  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B;3lF ;3`  
} |SO?UIWp  
'R{Xq HP  
template < typename T > sW53g$`v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H(JgqbFB*  
  { +5zLQ>]z  
  return OpClass::execute(lt(t)); d-W@/J  
} T;4& ^5 n  
i>]1E^yF  
} ;  wfecM(  
7M|!N_ $  
FR7DuH/f)  
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 DR d|m<Z  
好啦,现在才真正完美了。 5`!Bj0Uf  
现在在picker里面就可以这么添加了: #dvH0LX?  
o|tq&&! <  
template < typename Right > qHGwD20 ~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const eplz5%<  
  { 'V*ixK8R0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ="k9 y  
} xD:t$~  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 TjU g8k  
 ?^8CD.|  
xb N)z  
 ]\qbe  
Eeumi#$Z   
十. bind 4/z K3%J  
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。 FnoE\2}9  
先来分析一下一段例子 0`LR!X  
{.D^2mj |  
zq:+e5YT?T  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n]15 ~GO.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 n!Ic.T3PA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Q)n6.%V/e  
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。 P0Q]Ds|  
我们来写个简单的。 JlM0]__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: .nN>Ipv  
对于函数对象类的版本: k3pY3TA@w+  
4TP AD)C  
template < typename Func > d){o#@  
struct functor_trait YqJ `eLu  
  { w,6zbI/  
typedef typename Func::result_type result_type; W N5`zD$  
} ; pG|+\k/B  
对于无参数函数的版本: *2? -6  
L.E6~Rv  
template < typename Ret > H}nPaw]G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F+c4v A})  
  { H*gX90{!2  
typedef Ret result_type; Z4"SKsJT/>  
} ; 65P*Gu?  
对于单参数函数的版本: Ib~n}SA  
<hJ%]]  
template < typename Ret, typename V1 > aX)k (*|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (i 3=XfZ!C  
  { fcim4dfP  
typedef Ret result_type; >dr34=(  
} ; r Ljb'\<*  
对于双参数函数的版本: 0LjF$3GpZ  
r?:zKj8/u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > nn1T5;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > bm</qF'T6  
  { VV$$t;R/  
typedef Ret result_type; b_'VWd:am  
} ; [110[i^  
等等。。。 /OX;3" +1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy vC# *w,  
w~3~:w$  
template < typename Func > y{ ?wxg9  
struct func_return |5;:3K+  
  { bXx2]E227  
template < typename T > 8iB}gHe9  
  struct result_1 N084k}io  
  { Xf"B\%,(`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; THOXs; k0  
} ; ^L,Uz:[J  
0m,3''Q5lO  
template < typename T1, typename T2 > vmY 88Kx&S  
  struct result_2 0sQt+_Dl%L  
  { S260h,(,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8B*XXFy\  
} ; BDO]-y  
} ; \qo}}I>e  
0+iaO"%  
?k}"g$JFn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8Hf:yG,  
Uyuvmt>  
template < typename Func, typename aPicker > (oUh:w.]Gw  
class binder_1 |([|F|"  
  { 4GL-3e  
Func fn; Y*KP1=Md  
aPicker pk; >U.f`24  
public : w]% |^:  
U#X6KRZ~g  
template < typename T > G2,9$8qE  
  struct result_1 H2cY},  
  { W/\M9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Jn+k$'6 %#  
} ; -J`VXG:M  
IHrG!owf  
template < typename T1, typename T2 > KkCA*GS  
  struct result_2 $Y\-X<gRH  
  { Y\e8oIYu7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q!T+Jc9N  
} ; &|LP>'H;  
v5/2-<6x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z0v|%&IK  
b}C6/ zW  
template < typename T > CZ~%qPwDw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #cF ?a5  
  { e=).0S`*F  
  return fn(pk(t)); Mqk[+n  
} dB=aq34l  
template < typename T1, typename T2 > qGYru1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pAm L  
  { ,t!K? Y  
  return fn(pk(t1, t2)); j@98UZ{g\  
} mZgYR~  
} ; F s{}bQyQ  
"A>/m"c]*  
($vaj;  
一目了然不是么? b14WIgjsl  
最后实现bind >X$I:M<L  
`:4bg1u  
.Jvy0B} B  
template < typename Func, typename aPicker > [3~mil3rO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0c,)T1NG>  
  { Vi5&%/Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pAY[XN  
} %z_L}L  
R oY"Haa  
2个以上参数的bind可以同理实现。 03$lgDQ  
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。 `Cv@16  
UEb'b,O_9  
十一. phoenix  z^YL$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `;R [*7  
IuW5LS  
for_each(v.begin(), v.end(), 8#_"WzDw  
( A $GiO  
do_ -:jC.} Y  
[ )2YZ [~3  
  cout << _1 <<   " , " )Z.M(P  
] g:&V9~FR  
.while_( -- _1), +'!4kwTR  
cout << var( " \n " ) :VvJx]  
) x$WdW+glZ-  
); l`' lqnhv  
~Bi{k'A9  
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: MB#KLTwnT  
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 A:JW Ux  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 % njcWVP;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'C")X  
n?EL\B   
@XSxoUF\  
template < typename Cond, typename Actor > K]0K/~>8  
class do_while 4hLv"R.  
  { /qeSR3WC  
Cond cd; 0D=7Mef  
Actor act; =I6u*$9<  
public : ywl7bU-f  
template < typename T > g0&Rl  
  struct result_1 >.}ewz&9o  
  { AY~~a)V  
  typedef int result_type; z!0 }Kj  
} ; zB@@Gs>  
OpT0V]k^"9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} XY*KWO  
Ze:Y"49S+>  
template < typename T > 'aAay*1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iJsa;|2/  
  { ;=ci7IT'  
  do *]uj0@S  
    { (d@ =   
  act(t); 1 xu2$x.b  
  } e|~s'{3  
  while (cd(t)); J ;e/S6l  
  return   0 ; gL-\@4\wc  
} : ~R:[T2P  
} ; y9@DlK  
,x. 2kb  
8g!C'5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]B'H(o R<|  
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。 uJX(s6["=  
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。 H{4/~Z  
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。 d J;y>_  
下面就是产生这个functor的类: aDreN*n  
F,l%SQCyj  
ZR|cZH1}C  
template < typename Actor > =nTNL.SX  
class do_while_actor rcyq+wY #  
  { u}L;/1,B  
Actor act; &8^1:CcE  
public : SyWLPh  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g0n 5&X  
c{SD=wRt,y  
template < typename Cond > 4\?GA`@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; C $r]]MSj  
} ; G'\x9%  
e52y}'L  
$sTvXf:g  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 kl90w  
最后,是那个do_ }K%y'D  
k"V@9q;*  
 #VA8a=t  
class do_while_invoker *G,'V,?  
  { z#|#Cq`VG  
public : IxxA8[^V  
template < typename Actor > @N'0:0Nb_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {q}#  Sq  
  { C6neZng  
  return do_while_actor < Actor > (act); ly)b=ph&  
} JL7"}^  
} do_; dAZh# i[  
 XM" {"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Gf|qc>j.b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >dTJ  
最后来说说怎么处理break和continue '+Gy)@c  
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。 .bT|:Q~@{  
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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