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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s:zz 8oN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L)"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, K#;EjR4H  
2A&Y})D  
S; Fj9\2)I  
| Kw}S/F  
  class filler Jp 7m$D%  
  { %X -G(Z  
public : ]@A31P4t|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5H!6m_,w  
} ; 68QA%m'J  
UPcx xtC  
8i~n;AhDs  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: tlyDXB~+  
*\#?)q  
 WfH4*e  
hQ_g OI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m {?uR.O  
U2CCjAgRs  
St|B9V?eEB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qr'P0+|~5  
v=J[p;H^H  
eh /QFm 4  
>5MHn@  
二. 战前分析 Oi4y~C_Xd  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 e)#f`wM  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 i p; RlO  
-F&*>?I  
lG R6S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 94'0X  
  /* --------------------------------------------- */ D:#e;K  
vector < int *> vp( 10 ); ' }T6dS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ueP a4e!  
/* --------------------------------------------- */ + 0 |d2_]E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G F17oMi  
/* --------------------------------------------- */ ?TMrnR/d  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8m*uT< 5D  
  /* --------------------------------------------- */ ->*'Y;t4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); vv^(c w>A  
/* --------------------------------------------- */ 8/T,.<5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l'FNp  
^"{txd?6  
j-(k`w\  
:d} @Z}2sD  
看了之后,我们可以思考一些问题: )^]1j$N=3  
1._1, _2是什么? Uu(FFd~3  
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。 "PfNC<MQo  
2._1 = 1是在做什么? us>$f20T  
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。 @ $2xiE.[  
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。 ;Y%.m3  
TKrh3   
]vUTb9>{?  
三. 动工 s\io9'Ec  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *,#T&M7D  
|P`:NAf2  
'Ej&zh  
BiI`oCX  
template < typename T > Hmv@7$9s\  
class assignment 3-U@==:T  
  { H-'~c \)  
T value; "FH03 9  
public : _su$]s  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]`u_d}`  
template < typename T2 > FWl'='5L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m8NKuhu  
} ; :uQ~?amM  
gFAtIx4  
+@jX|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |iGfWJ^+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ![hVTZ,hyZ  
;6/dFOZn  
D>m!R[!o  
\Ss6F]K]  
  class holder i5CBLv  
  { f) @-X!  
public : !F[^?:pK  
template < typename T > Yxd&hr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6R';[um?q  
  { d'*:2;)g^  
  return assignment < T > (t); a_amO<!   
} p}9bZKyf  
} ; A i5|N  
d,*#yzO  
L_QJS2  
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: Av"^uevfs  
EjFK zx  
  static holder _1; ht5eb"c+ 8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Dfl%Knl@J  
cUK9EOPe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CI~ll=9`  
而不用手动写一个函数对象。 2-x#|9  
6ujePi <U  
:8jaW?~  
*\T ]Z&E"  
四. 问题分析 QX >Pni  
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。 $*z>t*{7  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 iES?}K/q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2SlOqH1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 L0dj 76'M  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 t%Hy#z1W_  
o<\9OQ0  
五. 问题1:一致性 t-3y`31i.  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 7-`iI(N<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^L +@oS  
|)+; d  
struct holder +c-?1j  
  { RT$.r5l_@  
  // Y1Sfhs )  
  template < typename T > 9e>Dqlv  
T &   operator ()( const T & r) const p`}'-A|@  
  { mOE%:xq9-  
  return (T & )r; Ed+"F{!eQ  
} ^;gwD4(hs  
} ; M8}t`q[-&  
f_qW+fN::s  
这样的话assignment也必须相应改动: +`s%-}-r  
QGM@m:O  
template < typename Left, typename Right > [6{o13mCWE  
class assignment %YbcI|i]<0  
  { +?[,{WtV  
Left l; fBRU4q=^T  
Right r; dyN Kok#  
public : ?O.1HEr  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k7\ ,N o}  
template < typename T2 > bUBQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *oca   
} ; "Acc]CqH*  
%9lx)w  
同时,holder的operator=也需要改动: SFQYrY  
6x8P}?  
template < typename T > ~L7@,d:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ** !  
  { Gn7P` t*.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0}d^UGD  
} = gbB)u-Pc  
Z<^TO1xs9B  
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。 PGaYYc3X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Fy8$'oc  
g&oAa;~o  
return l(rhs) = r; UoSzxL  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 W`2Xn?g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @#CZ7~Hn  
4IH,:w=ofN  
template < typename Tp > YN>k5\M_v  
class constant_t D8S3YdJ  
  { H$o=kQN  
  const Tp t; {Z^  G]@  
public : [;n/|/m,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yl'@p 5n  
template < typename T > (yB)rBh>n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xG|T_|?  
  { J jp)%c#_  
  return t; WXzSf.8p|  
} dW`!/OaQD  
} ; GL<u#[  
0`D` Je<t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 01^+HEbm  
下面就可以修改holder的operator=了 ]/klKqz  
~?#B(t  
template < typename T > +91j 1?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VvSe`E*  
  { N(W;\>P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `HO_t ek  
} ~Y.I;EPKt  
vz1yH%~E  
同时也要修改assignment的operator() j[e<CGZ  
`\vqDWh8-  
template < typename T2 > *fj5$T-Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >ukn<  
现在代码看起来就很一致了。 bB->7.GXu  
7yM"G$  
六. 问题2:链式操作 |2t1m 6\j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RL|d-A+;  
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。 do$+ Eh  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 6 J B"qd  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 l}jC$B`5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N9}27T+4  
bCbpJZ  
template < typename T > iT2{3 t  
struct result_1 uihU)]+@t/  
  { NQpC]#n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7XU$O$C  
} ; r|,_qNrw  
HkL`- c0  
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: vv FH (W  
a F!Im}  
template < typename T > \Hs*46@TC  
struct   ref |@*3 nb8  
  { Ua2waA  
typedef T & reference; fb*h.6^y9  
} ; *+|,rcI  
template < typename T > :H(wW   
struct   ref < T &> rY,zZR+@  
  { |mp~d<&  
typedef T & reference; km,I75o.  
} ; Krw'|<  
7]`l"=/z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -2/&i  
hC D6  
template < typename T > ,%X"Caz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const LuE0Hb"S8  
  { m<liPl uv  
  return l(t) = r(t); ][TA7pDPV  
} + \jn$>E  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 vXLGdv::  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 uy'qIq  
vi; yT.  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 _X]\#^UiO2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6'[gd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]VcuD05"C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rf=oH }  
最后的布局是: N eC]MW  
                Add 57jDsQAj  
              /   \ |QHIB?C?`  
            Divide   5 5I>a|I!j  
            /   \ /)*si  
          _1     3 <Eu/f`8  
似乎一切都解决了?不。 TR&7AiqB  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 JKY  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 | <bZ*7G  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Ov~vK\  
m`9P5[m#x>  
template < typename Right > U: q4OtiP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #9rCF 3P  
Right & rt) const !IC@^kkh{  
  { A)80qx:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7TB&Q*Zf  
} cMoBYk  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 W_bA.z T{  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 XES$V15  
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。 qNX+!Y}y  
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。 qoAJcr2uN  
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。 U]PsL3:  
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? kIJ=]wU|v  
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: _T(77KLn;  
b>@fHmpwD  
template < class Action > #:E^($v  
class picker : public Action x }.&?m  
  { Ch'e'EmI  
public : ]vjMfT%]W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4&<zkAMR  
  // all the operator overloaded *],= !  
} ; 9/PX~j9O?  
30{+gYA  
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。 %*^s%NI  
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: @@5Ju I-!  
{`+:!X   
template < typename Right > jL*s(Yq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ; ]VLA9dC  
  { bC,SE*F\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +HF*X~},i  
} ,T8fo\a4  
)(h<vo)-zX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > H)pB{W/  
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。 V>"N VRY  
)VeeAu)p  
template < typename T >   struct picker_maker L"'L@ A|U  
  { EASN#VG  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @N6KZn |R  
} ; 1>)uI@?Rb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F-<c.0;6  
  { "Xj>dB1~  
typedef picker < T > result; Q5c13g2(c  
} ; 6#Bg99c  
fl71{jJ_  
下面总的结构就有了: rW[7 _4  
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%/?d9m  
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。 t]6 4=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 '<aFd)-  
至此链式操作完美实现。 l-q.VY2  
/ jN &VpDG  
ka<rlh<h  
七. 问题3 }qN   
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。 t Z]b0T(e  
6D29s]h2  
template < typename T1, typename T2 > puK /;nns  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ql9 )  
  { #IxCI)!I{[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $`txU5#vs  
} #4{9l SbU  
}^ZPah  
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: 2rqYm6  
84y#L[  
template < typename T1, typename T2 > 2^fSC`!  
struct result_2 _j?/O)M c  
  { q&V=A[<rz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =aRE  
} ; aWMEo`O%  
)5l9!1j  
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]IZ0.?Y  
这个差事就留给了holder自己。 $qk(yzY  
    ("_tML 8/p  
T0lbMp  
template < int Order > bS*oFm@u  
class holder; 8\rHSsP  
template <> B#K2?Et!t  
class holder < 1 > qh 9Ix  
  { WHv xBd  
public : X] v.Yk=wu  
template < typename T > ['_G1_p  
  struct result_1 Q~G>=J9  
  { Pt8 U0)i)  
  typedef T & result; S`&YY89{&  
} ; H8?Kgaj~vf  
template < typename T1, typename T2 > 5mF"nY&lI  
  struct result_2 i>L>3]SRr{  
  { \!,qXfTMB  
  typedef T1 & result; e X q}0-*f  
} ; @Xq3>KJ_)H  
template < typename T > ?#_]Lzn'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  B!+`km5  
  { ;c;PNihg  
  return (T & )r;  XV*uu "F  
} 8Qi@z Jq,  
template < typename T1, typename T2 > x@480r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w65D;9/;  
  { 3*$)9'  
  return (T1 & )r1; i;8tA !  
} &[ 4lP~  
} ; Z}4 `y"By  
4O** %!|  
template <> [G[|auKF  
class holder < 2 > XhxCOpO  
  { ay,E!G&H  
public : s7}46\/U  
template < typename T > RNn5,W  
  struct result_1 s6J`i&uu  
  { -VlXZj@u+  
  typedef T & result; isR|K9qf^  
} ; x"QZ}28(t  
template < typename T1, typename T2 > q(I`g;MF  
  struct result_2 V+2C!)f(  
  { 9`p|>d!.  
  typedef T2 & result; dS m; e_s  
} ; ULIpb  
template < typename T > ESt@%7.F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V_Oj?MMp n  
  { >gFEA0-  
  return (T & )r; =g+Rk+jn  
} "iY=1F"\R  
template < typename T1, typename T2 > G@Y!*ZH*f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I?!7]Sn$  
  { BNe6q[ )W~  
  return (T2 & )r2; N9A#@c0O  
} 0xQ="aXE  
} ; t\%gP@?  
d~U}IMj  
x[5uz))  
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> >。 yq2pg8%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kL1StF#p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v8!Ts"  
Wy`ve~y  
return l(i, j) = r(i, j); :AM5EO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) BHa'`lCb  
-%eBip,'yl  
  return ( int & )i;  rr=e  
  return ( int & )j; pZg}7F{$  
最后执行i = j; -@EAL:kY  
可见,参数被正确的选择了。 $ 'obj  
T,D(Xh  
CFU'- #b  
96FS-`  
z nxAP|  
八. 中期总结 ')mR87  
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: jA}b=c  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U2D2?#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 V"`t*m$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "bC1dl<  
~!& "b1  
',Q|g^rF]  
kED1s's  
Z.D O 2=+=  
%P2l@}?a  
九. 简化 A3 |hFk  
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。 TC+L\7   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b&j}f  
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: 0;V "64U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @z-%:J/$  
  +-*/&|^等 Z=&cBv4Fs  
2. 返回引用。 k:qS'  
  =,各种复合赋值等 4Lb!Au|Y  
3. 返回固定类型。 DQy<!Wb+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y`|86` Y  
4. 原样返回。 ;qN;oSK  
  operator, Sd |=*X  
5. 返回解引用的类型。 ._i|+[  
  operator*(单目)  e#t7  
6. 返回地址。 zvgy$]y'\  
  operator&(单目) !Enq2  
7. 下表访问返回类型。 s9)U",  
  operator[] OD O'!T-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 O8Dav^\y?  
  operator<<和operator>> : [r/ Y  
'=X)0GG  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。  h/*q +H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ls*bCe  
5mYX#//:  
template < typename Left > Qu;cl/&  
struct value_return 'OTQiI^t=  
  { * ",/7(  
template < typename T > fR$_=WWN>h  
  struct result_1 ' %&gER  
  { js..k*j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^P}jn`4  
} ; d^(7\lw|  
Z)^1~!w0  
template < typename T1, typename T2 > l{o,"P"  
  struct result_2 LpYG!Kl  
  { {TL.2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [(rT,31cW  
} ;  B8~JUGD  
} ; Ht9QINo  
u _mtdB'  
YstR T1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "\k| Z  
S T1V  
下面我们来剥离functor中的operator() 90[6PSXk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [2$mo;E?  
F(?O7z"d  
return l(t) op r(t) 1)o6jGQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $-MVsa9>I  
return op l(t) YWFq&II|Z  
return op l(t1, t2) -^aJ}[uaI  
return l(t) op 2rV]n  
return l(t1, t2) op \_]X+o;  
return l(t)[r(t)] xt&4]M V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'L@kZ  
W=:AOBK  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ;l %$-/%  
单目: return f(l(t), r(t)); YO'aX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bEKhU\@=J  
双目: return f(l(t)); %b[>eIJU#  
return f(l(t1, t2)); Xwo%DZKN  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;=p3L<~c`K  
![i)_XO  
struct meta_divide $*Kr4vh  
  { KTq+JT u  
template < typename T1, typename T2 > 6Hp+?mmh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >t_h/:JZ)  
  { "2~L  
  return t1 / t2; _70Z1_ ;  
} @V&c=8) 8  
} ; FS)"MDs  
* '_(.Z:  
这个工作可以让宏来做: CkV5PU  
5%%e$o+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4`B3Kt`o  
template < typename T1, typename T2 > \ _ a#k3r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,v%' 2[}  
以后可以直接用 @y'0_Y0-B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u4h0s1iI  
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 ^)y8X.iO  
(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。。。) Q+oV? S3{  
JC MUK<CG  
V3>tW,z  
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 h UC157  
Nq%ir8hE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eaC%& k  
class unary_op : public Rettype njc-=o  
  { RR+{uSO,t  
    Left l; B[k=6EU8k  
public : ,$} xPC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} uGv|!UQw  
M!46^q~-  
template < typename T > I>GBnx L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _%[po%]  
      { )n]" ~I^  
      return FuncType::execute(l(t)); [!De|,u(^  
    } Ptc+ypTu  
Mj{w/'  
    template < typename T1, typename T2 > /w1M%10   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <.mH-Y5i  
      { ^v `naA(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =?c""~7  
    } Vr|e(e.%  
} ; QtwQVOK  
d[>HxPwo  
i y8Jl  
同样还可以申明一个binary_op ?=ffv]v|  
f1]zsn:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @0 'U p  
class binary_op : public Rettype 9b/Dswxjx  
  { ESNI$[`  
    Left l; @ 5^nrB  
Right r; -OSj<m<  
public : ei<0,w[V1{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0$]iRE;O]  
R{fJ"Q5'  
template < typename T > jQ,Vs=*H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d=n@#|3  
      { Kv(R|d6Lp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }DXG;L  
    } =gs-#\%  
(-g*U#   
    template < typename T1, typename T2 > 8Z0x*Ssk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @zC6`  
      { d\ 8v VZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); W&=OtN U!  
    } UrHndnqM  
} ; 3*& Y'/!  
*I)J%#  
o]~\u{o#.  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 D3 yTN"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0_eqO'"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :{#O   
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 &s='$a; 4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y-db CYMc  
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。。。 4/Y?eUQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +?Ii=*7n  
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) |82q|@e  
下面是修改过的unary_op V D~5]TQ  
F)(^c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gLB(A\yG  
class unary_op |ZL?Pqki  
  { \c -m\|  
Left l; Hi A E9  
  u0h%4f!X  
public : w.-x2Zg},  
RbX9PF"|+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )"S%'myj  
I@MG ?ZQ  
template < typename T > uhh7Ft#H  
  struct result_1 Y>8Qj+d  
  { N#K)Z5J)b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; cry1gnWG  
} ; 9F>`M  
>[AmIYg  
template < typename T1, typename T2 > Tb$))O}  
  struct result_2 3)y1q>CQf  
  { 9h amxi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x%l(0K  
} ; 3'Y-~^ml|  
&t^*0/~  
template < typename T1, typename T2 > ryVYY> *(K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TKR#YJQ?K  
  { 6u0>3-[6OD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LUbj^iQ9  
} 5c` ;~  
*S ag  
template < typename T > >$JE!.p%o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i%-yR DIX  
  { @."K"i'Bl  
  return OpClass::execute(lt(t)); `eM ZhY o  
} `NN P<z+\  
m$p}cok#+S  
} ; G*I    
SBreA-2  
a9-Mc5^'n  
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 QPVi& *8_  
好啦,现在才真正完美了。 qWhW4$7x  
现在在picker里面就可以这么添加了: SZF 8InyF  
$|=| "/  
template < typename Right > w a_{\v=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V vrsf6l]  
  { I?'*vAW<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); kG /1  
} G'\[dwD,u  
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。 N;3!oo4  
<  o?ua}  
rWTaCU^qV  
|Q /LC0?  
:^]Po$fl  
十. bind C ~h#pAh  
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。 f6Y?),`  
先来分析一下一段例子 $mPR)T  
5nx*D"  
Fqeqn[,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @&m [w'tn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0eA <nK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6]1RxrAV  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 wO,qFY  
我们来写个简单的。 (2;Aqx5i  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }rJqMZ]w  
对于函数对象类的版本: !f/K:CK|  
C1;uAw?\  
template < typename Func > E:9RskI  
struct functor_trait lf( +]k30  
  { D9g*+KM&  
typedef typename Func::result_type result_type; <#:iltO  
} ; 1|p\rHGd  
对于无参数函数的版本: |B (,53  
< dE7+w  
template < typename Ret > TIp\-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > vu.ug$T  
  { 9BakxmAc  
typedef Ret result_type; 0")_%  
} ; YMw,C:a4  
对于单参数函数的版本: oT}$N_gFT  
.Yk}iHcW.  
template < typename Ret, typename V1 > $~8gh>`]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3mo<O}}  
  { w?D=  
typedef Ret result_type; ]4O!q}@Cd  
} ; Zdrniae ah  
对于双参数函数的版本: d*TH$-F!p  
IYe[IHny1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (Tq)!h35B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !v3d:n\W8  
  { -n@,r%`UK  
typedef Ret result_type; MZ)lNU l  
} ; lGet)/w;c  
等等。。。 G$)q% b;Lz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h/5V~ :)  
k7JC~D E#  
template < typename Func > O4nA ?bA  
struct func_return ~&,S xQT  
  { o JVdFE  
template < typename T > s|WcJV  
  struct result_1 wI7.M Gt  
  { hXH+C-%{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JiqhCt\  
} ; UJS vtD{g  
ybf,pDY#f  
template < typename T1, typename T2 > eLH=PDdO  
  struct result_2 2kgSIvk\  
  { D!,'}G #  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pw))9~XU  
} ; {_>XsB  
} ;  v?d`fd  
9AWP` ~l`  
2(Xu?W 7d  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'Q* .[aJt  
0{!-h  
template < typename Func, typename aPicker > t%y i3  
class binder_1 >z3l@  
  { a/CY@V-  
Func fn; MTR+|I3V  
aPicker pk; 6R2F,b(_  
public : F.Bij8\  
h1Y^+A_  
template < typename T > eiA$) rzy  
  struct result_1 >TGc0 z+  
  { n-?zH:]GG{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; un`4q-S7  
} ; XB[EJGaX  
Wa!C2nB  
template < typename T1, typename T2 > Tv,ZS   
  struct result_2 )*}?EI4.  
  { Dz$dJF1 8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &?j\=%  
} ; $|@-u0sv  
H.Z<T{y;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i:&$I=  
/*6[Itm_h  
template < typename T > dM -<aq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %4wHiCOg  
  { @E> rqI;`  
  return fn(pk(t)); b$/7rVH!  
} $m-@ICG#  
template < typename T1, typename T2 > $}H,g}@0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }+:X=@Z@  
  { D4{<~/oBv  
  return fn(pk(t1, t2)); H:q;IYE+a  
} UD&pL'{s  
} ; F:Yp1Wrb<  
E]pD p /D  
0Fs2* FS  
一目了然不是么? ( _MY;S  
最后实现bind ) '/xNR  
+~xzgaL  
$%1oZ{&M  
template < typename Func, typename aPicker > [KEw5-=i@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) a!&<jM  
  { 5hDm[*83  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [mo9?  
} +[V.yY/t|>  
!^aJS'aq  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )|&FBz;  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 m*14n_m'  
k4J Tc2b  
十一. phoenix ^HWa owy=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .p78 \T  
4@jX{{^6%  
for_each(v.begin(), v.end(), 8&y#LeM1TT  
( W#L/|K!S  
do_ Go7 oj'"  
[ ( n!8>>+1C  
  cout << _1 <<   " , " 2}9M7Z",2  
] Dd:48sN:Jq  
.while_( -- _1), Nfd'|#  
cout << var( " \n " ) K*tomy  
) I9sQPa  
); .bNG:y>  
we33GMxHl`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: u"U7aYGkY  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor cE*d(g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'Z6x\p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gAK"ShOhG=  
v+DXs!O{  
NqN}] nu6  
template < typename Cond, typename Actor > gq.l=xS  
class do_while *$Z?Owl7  
  { Aot9^@4])  
Cond cd; o}Q3mCB  
Actor act; *dx E (dP  
public : 6&"GTK  
template < typename T > {Ok]$0L  
  struct result_1 B# o6UO\  
  { $g }aH(vf  
  typedef int result_type; V17!~  
} ; .|KBQMI  
/Uni6O)oc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rouaT  
T:*l+<?  
template < typename T > ,b t j6hg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,3Aiz|v-  
  { ?:i,%]zxC  
  do ka*#O"}L8  
    { 5jsZJpk$  
  act(t);  ^]?ju L  
  } tcJN`N  
  while (cd(t)); rw[Ioyr-  
  return   0 ; kTm}VTr 1  
} e. R9:  
} ; Q6xA@"GJ  
~P'i /*:  
^`bMFsP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )D&xyC}  
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。 )Cd.1X8  
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。 A}(o1wuw  
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。 @DSKa`  
下面就是产生这个functor的类: ;KT5qiqYH  
cVDcda|PE  
!i\ gCLg2_  
template < typename Actor > P[tYu:  
class do_while_actor XfN(7d0  
  { ^95njE`>t`  
Actor act; [gj>ey8T  
public : @]Lu"h#u=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LX#gc.c  
8k;il54#  
template < typename Cond > #gXxBM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; iWIq~t*,H]  
} ; rl]K :8*  
Y} 6@ w  
Zr[B*1,ZV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `Ay:;I  
最后,是那个do_ mp z3o\n  
~JO.h$1C  
<jBRUa[j_  
class do_while_invoker @4n>I+6*&  
  { N! I$Qtr,  
public : R[OXYHu  
template < typename Actor > MfO: BX@$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B lqISyrY  
  { c7RQ7\  
  return do_while_actor < Actor > (act); I moxg+u  
} my#\(E+  
} do_; me-uPm  
<,D*m+BWn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LL==2KNUo  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9dWz3b1[]  
最后来说说怎么处理break和continue .br6x ^\<  
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。 gU1Pb]]  
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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