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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda DNLqipUw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 oa}-=hG  
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, h-<('w:A  
5^ARC^v  
] RN&s  
C6M|A3^T  
  class filler crz )F"  
  { R',Q)<  
public : QPg QM6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O:{I9V-=>s  
} ; |XtN\9V.  
Y]Vt&*{JV  
u+&BR1)C  
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: 7!]$XGz[  
)%-FnW  
]p\7s  
=$X5O&E3'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lr=? &>MXj  
iyB02\d  
9 ]c2ub7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g1@zk $  
Q]S~H+eRy  
I+ rHb< P%  
_<6 ^r  
二. 战前分析 s+#gH@c  
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。 IX$dDwY|O>  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Nv,1F  
-= H* (M  
07[A&B!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0BMKwZg  
  /* --------------------------------------------- */  s X.L  
vector < int *> vp( 10 ); @i'RIL}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q })x4  
/* --------------------------------------------- */ Ynl^Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A5S9F8Q/]  
/* --------------------------------------------- */ 1p[C5j3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <4ccTl  
  /* --------------------------------------------- */ ` .|JTm[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [a:yKJ[  
/* --------------------------------------------- */ ,|D_? D)U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5Ev9u),D+v  
]JVs/  
t3|If@T  
k@L},Td  
看了之后,我们可以思考一些问题: NoTEbFrV  
1._1, _2是什么? c@wSv2o$  
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。 .vE=527g)  
2._1 = 1是在做什么? [CL.Xil=  
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。 Hbu8gqu  
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。 m2F2  
![h+ R@_(  
pM],-7UM  
三. 动工 'r~,~A I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: UbNA|`H  
jfP2n5X83  
QkS~~|0EI>  
&_Ze@Ir-  
template < typename T > *1"xvle  
class assignment ZJ}9g(X..g  
  { 9 js!gJC  
T value; x' >Nz{B,P  
public : YT'G#U1x~  
assignment( const T & v) : value(v) {} a"SH_+T{  
template < typename T2 > /j/,@,lw7z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K&Ner(/X`6  
} ; }(k#,&Fv`  
TUHm.!+a  
h sG~xRA\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O#LG$Y n*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pRWEBd1U  
$mdmuUIy-3  
R[KF${X4  
%:2EoXN"  
  class holder jBZlN Ew  
  { QZ?#ixvJ  
public :  ;wo  
template < typename T > <7'`N\a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const rQmDpoy=  
  { Y-!~x0-H  
  return assignment < T > (t); ~tK4C|  
} sB!#`kh  
} ; L7i2is  
-#<6  
W>f q 9  
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: \9"   
s?Lx\?T  
  static holder _1; >QyJRMY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tfB}U.  
.#^ta9^t7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mm}y/dO~}  
而不用手动写一个函数对象。 Y-2IAJHS8  
gJa48 pi  
NSe H u k  
-55[3=#  
四. 问题分析 Lx%*IE|c  
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。 #1Zqq([@  
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。 y8*MNw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (~>uFH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =MR.*m{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  +kA>^  
1oKF-";u(  
五. 问题1:一致性 6/-]  
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?| *vy^=Yea  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9NF2a)&~  
_{j'` #  
struct holder Z2n Jw  
  { rU6F$I=  
  // C@x\ZG5rA  
  template < typename T > V52>K$j  
T &   operator ()( const T & r) const @JW HG1qJ  
  { (g" {A  
  return (T & )r; 0gRj3al(  
} 8Z&M}Llk  
} ; ~7p!t%;$  
G)|Xj70  
这样的话assignment也必须相应改动: 87!D@Xn  
;X_bDiG$  
template < typename Left, typename Right >  yqH  
class assignment .lsD+}  
  { LTZ8Eu  
Left l; cI Sugk~  
Right r; [^Z)f<l  
public : 2[!3!@.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u+/Uc:XK)  
template < typename T2 > yv[3&E?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]& 8c 45c  
} ; ~];r{IU  
rn$G.SMgz  
同时,holder的operator=也需要改动: Cn"_x  
y^!>'cdV  
template < typename T > YD3jP}Ym  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const QhhL_vP  
  { GB%kxtGD;\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O2pntKI  
} q t(+X  
- -fRhN>  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1d$qr`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?"F9~vx&G  
ol0i^d*9F  
return l(rhs) = r; nxWm  
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。 @4t_cxmD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7vo8lnQ{  
{EfA#{x  
template < typename Tp > QdIx@[+WOq  
class constant_t i)iK0g"2  
  { vAh'6Ob7r  
  const Tp t; mjQZ"h0  
public : 3S5`I9I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~dO+kD  
template < typename T > gt(^9t;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vp32}ze D  
  { (ZPl~ZO  
  return t; !>:SPt l  
} $u~*V  
} ; `@q\R-`  
^B_SAZ&%%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kYhV1I  
下面就可以修改holder的operator=了 <4LW.q  
F?z:[1(:  
template < typename T > vfd<qdi3p(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /0swrt.  
  { ~6"=d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {q/;G!ON.S  
} $`A{-0=x\U  
S$O5jX 0  
同时也要修改assignment的operator() 4#Xz-5v  
"ejsz&n  
template < typename T2 > O#<F"e;$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A`--*$8\  
现在代码看起来就很一致了。 +CVB[r#hu  
M }! qH.W  
六. 问题2:链式操作 Z0/$XS9|h;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |KR8=-!7  
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。 lak,lDt]  
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。 %[4u #G`  
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。 \.aKxj5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4tEAi4H|`@  
csd9[=HW/Q  
template < typename T > eZ oAy[  
struct result_1 fikDpR  
  { dWx@<(`OC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; VA>0Y  
} ; HUAbq }  
3(Ns1/;?,  
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: )oALB vX  
=]r2;014  
template < typename T > 3ey.r%n  
struct   ref cL<,]%SkE  
  { abAw#XQ8  
typedef T & reference; RWRqu }a  
} ; 1V wcJd  
template < typename T > W ]$/qyc&J  
struct   ref < T &> .Y|wG<E  
  { Hd\. ,2a"  
typedef T & reference; f}~=C2R1<!  
} ; Q #X'.](1  
p+pu_T;~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &mW7FR'(  
cyLl,OA  
template < typename T > =van<l4b#n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y"Pd>61h  
  { K5rra%a-7  
  return l(t) = r(t); F( 4Ue6R  
} `g_r<EY8/  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  m^\&v0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <-mhz`^  
Y_}_)nE@m  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 G!`PP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0x,**6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Lu~E5 ,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6g\hQ\+Z}  
最后的布局是: ;[79Ewd#$  
                Add -dWg1`;  
              /   \ diNAT`|?#  
            Divide   5 op@=0d??  
            /   \ g${JdxR:  
          _1     3 KYZ#.f@  
似乎一切都解决了?不。 @tJ4^<`P{  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ')}itS8  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 {+ Ibi{  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 0~EGrEt  
E]v]fy"  
template < typename Right > [K@(,/$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c|d,:u#  
Right & rt) const '7pzw>E=:  
  { @eZBwFe  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qX`Hi9ja  
} }VRl L>HAC  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fJP *RVz  
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。 |VzXcV-"8)  
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。 $bD`B'5  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 [mv!r-=  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 DSRmFxkk  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? L }3eZ-  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: }OhSCH'o6  
@}19:A<'  
template < class Action > \>>P%EU,  
class picker : public Action -$kIVh  
  { aNs8T`  
public : j74hWz+p4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} dF09_nw  
  // all the operator overloaded J2 /19'QE  
} ; BG8/  
a'`?kBK7`U  
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。 Ch3MwM5]  
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: ]DU?N7J  
_Rb2jq(&0  
template < typename Right > ML MetRP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,NvXpN  
  { yoJ.[M4q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `|Hk+V  
} hkyO_ns  
9J~\.:jH-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0{uaSR  
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。  sa&`CEa  
u}%6=V  
template < typename T >   struct picker_maker !Vg=l[  
  { 3z, Ci$[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K,JK9)T  
} ; \EU^`o+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \@yJbhk  
  { /M::x+/T  
typedef picker < T > result; w[\rS`J  
} ; w3"L5;oH  
`Oi#`lC\  
下面总的结构就有了: A)4XQF  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ^a`3)WBv8  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 dHTx^1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 G&Dl($  
至此链式操作完美实现。 5 2 Qr  
(hdu+^Qj=  
SASLeGaV  
七. 问题3 /:Gy .  
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。 'e' p`*  
jDqG9]  
template < typename T1, typename T2 > 8!cHRtqK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `'^o45  
  { ;x 2o|#`b  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z\Ur F0  
}  T&MhSJf#  
$Hj;i/zD  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: r#2Fk &Z9  
Z~QLjv&$/r  
template < typename T1, typename T2 > |dbKK\ X9  
struct result_2 tK .1 *  
  { 4p-"1 c$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /gl8w-6  
} ; uDXV@;6<  
Z]R#F0"U  
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? d@1^U9sf  
这个差事就留给了holder自己。 0IdA!.|  
    fqY'Uq$=  
oSmETk\  
template < int Order > jwAYlnQ^EM  
class holder; D*[J rq,  
template <> [`qdpzUp&  
class holder < 1 > ~Gz9pBv1  
  { e3W~6P  
public : c ?EvrtND  
template < typename T > 7(X z%v   
  struct result_1 GM'yOJo  
  { '7PaJj=Nx  
  typedef T & result; G"E_4YkJ  
} ; s[y.gR.(  
template < typename T1, typename T2 > !&hqj$>-}  
  struct result_2 {QylNC9  
  { mB"I(>q*M  
  typedef T1 & result; {ri={p]l  
} ; Xpn\TD<_I  
template < typename T > 0QW=2rs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /z4c>)fV  
  { hL6;n*S=  
  return (T & )r; ~gff{Nzk  
} o h\$u5  
template < typename T1, typename T2 > %+Ze$c}X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Iq4B%xo6G  
  { bTrusSAl  
  return (T1 & )r1; <7F-WR/2n  
} |k90aQO  
} ; -5 PVWL\  
rvy%8%e?  
template <> ^7gKs2M  
class holder < 2 > cPuXy e  
  { vVw@^7U  
public : sAqy(oy#M  
template < typename T > T9w=k)  
  struct result_1 gee~>l  
  { QCb%d'_w+  
  typedef T & result; uf#h~;B  
} ; Z;81 "   
template < typename T1, typename T2 > 'xj5R=V  
  struct result_2 l7qW)<r  
  { MkoK(m{7  
  typedef T2 & result;  jK]1X8  
} ; gAdqZJR%]  
template < typename T > :M6v<Kg{;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "%Y=+  
  { o>,r<  
  return (T & )r; > B@c74  
} reh{jMC  
template < typename T1, typename T2 > Dk^AnMx%_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0Q&(j7`^@  
  { r5S/lp+Y+N  
  return (T2 & )r2; ;Go^)bN ;  
} S\8v)|Pr  
} ; eN,9N]K  
ga%\n!S  
O8$~dzf,2  
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> >。 ApeqbD5g&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: IoLi7NKw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s__xBY  
sV a0eGc  
return l(i, j) = r(i, j); \Dq'~ d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rN} 8~j  
=;uMrb4  
  return ( int & )i; 7\2I>W  
  return ( int & )j; )8W! |  
最后执行i = j; }^Q:Q\  
可见,参数被正确的选择了。 Mt-r`W3 q  
1l#46?]~  
j@z IJ  
#\lvzMjCC  
F5 ]<=i  
八. 中期总结 j9[I6ko5'  
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: $YEm(:v$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -9t"$)&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 mYgfGPF`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Mi8)r_l%O  
[cd1Mf:[Y  
]A=\P,D  
~?ezd0  
)xV37]  
]E<Z5G1HD  
九. 简化 T\}U{9ELL  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 O68-G  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w!20  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 49QsT5b)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F*PhV|XU  
  +-*/&|^等 -/JEKw c  
2. 返回引用。 (^}t  
  =,各种复合赋值等 K/ On|C  
3. 返回固定类型。 !\7`I}:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xyGwYv>*KO  
4. 原样返回。 J#Hh4Kc  
  operator, H **tMq  
5. 返回解引用的类型。 V )<>W_g  
  operator*(单目) XY'8oU`]{  
6. 返回地址。 R<&Euph  
  operator&(单目) ``WTg4C(Y  
7. 下表访问返回类型。 '2r  
  operator[] <x^$Fu  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~o^|>]  
  operator<<和operator>> H:~p5t  
9u( pn`e 3  
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。 G)?*BH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J.1 c,@  
R xITMt  
template < typename Left > |"SZpx  
struct value_return +QFKaS<sn  
  { !+PrgIp>  
template < typename T > dRron_'  
  struct result_1 Jj \ nye+  
  { hUlRtt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Zt3sU_  
} ; _C/|<Ot:  
M?h{'$T  
template < typename T1, typename T2 > G7 UUx+X  
  struct result_2 ['}|#3*w  
  { $?PI>9g!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?l9sj]^w  
} ; XZ |L D#  
} ; :.+w'SEn4M  
Ww-x+U\l  
..8t1+S6]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #AGO~#aK  
S!8<|WO^t  
下面我们来剥离functor中的operator() uBbQJvL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4P3RRS  
Pw<?Dw]m  
return l(t) op r(t) ~DK.Y   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x *I'Ar  
return op l(t) utZI'5i  
return op l(t1, t2) MT>sRx #  
return l(t) op 3HrG^/  
return l(t1, t2) op 1 7~Pc  
return l(t)[r(t)] ,zoHmV1Wd+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %]LoR$|Y  
MeBTc&S<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: mKe6rEUs|  
单目: return f(l(t), r(t)); =T[P  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); daKZ*B|  
双目: return f(l(t)); gtuSJ+up  
return f(l(t1, t2)); s=jmvvs_V}  
下面就是f的实现,以operator/为例 [}4zqY{  
#g6_)B=S  
struct meta_divide ,'(|,f42  
  { X <xM '  
template < typename T1, typename T2 > %0-oZL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yf:0u_&]  
  { u<:uL  
  return t1 / t2; ^s6~*n<fH  
} eV?%3h.   
} ; ~RbVcB#  
Eq)b=5qrG?  
这个工作可以让宏来做: wMCMrv:  
jI8`trD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @:zC!dR)G  
template < typename T1, typename T2 > \ s1_Y~<y X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $JOz7j(  
以后可以直接用 bDvGFSAH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) j>JBZ#g  
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 d8: $ll  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) }6[jJ`=gOx  
_|C3\x1c  
I'P|:XKI  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _K9PA[m5 ~  
3J"`mQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uN<=v&]q  
class unary_op : public Rettype [s^p P2  
  { /1LN\Eu  
    Left l; hFA |(l6  
public : 961&rR}d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zRjbEL  
{1)bLG|$  
template < typename T > 9\!&c<i=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,.P]5 lE  
      { ?/&X _O  
      return FuncType::execute(l(t)); 8 siP  
    } [ 6VM4l"  
6E) T;R(@  
    template < typename T1, typename T2 > co\?SgE35  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TYuP EVEXZ  
      { ph6/+[:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); oX)a6FXK>  
    } <. Tllk@r)  
} ; O;VqrO  
-btNwE6[.  
TE&E f$h  
同样还可以申明一个binary_op rrU(>jA!  
;*qXjv& K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v>K|hH  
class binary_op : public Rettype ;0WAfu}#H  
  { <T7@,_T  
    Left l; !=21K0~t#  
Right r; ^r}Uu~A>  
public : ek)rsxf1A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TSFrv8L  
Z|@-=S(.  
template < typename T > lJAzG,f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `P\H{  
      { `{YOl\d_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); X#axCDM-  
    } g[i;>XyP  
3\ajnd|  
    template < typename T1, typename T2 > %rs2{Q2k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y_*KAr'{P  
      { @GAj%MK$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;L87 %P(.  
    } s8(Z&pQ  
} ; $!G|+OuTR  
umP nw  
!"phz&E5ah  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 4Ty?>'*|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^e "4@O"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,eebO~7vB  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 \|X 1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [ x>Pf1  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 9hK8dJw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1<x5{/CZ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)  e#5WX  
下面是修改过的unary_op j\KOKvY)  
iU.` TqR7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u@D5SkT  
class unary_op X ([^i;mr  
  { bL<H$DB6  
Left l; GAH<  
  XKp(31])  
public : LL:N/1ysG  
n)cc\JPQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 71Q`B#t0'Z  
b^[>\s'  
template < typename T > :F5(]g 7  
  struct result_1 6R m dt  
  { fC^d@4ha  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >.39OQ#  
} ; \zcSfNE  
"j`T'%EV  
template < typename T1, typename T2 > fc:87ZR{K  
  struct result_2 ;N!n06S3  
  { rfdA?X{Q0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~mH'8K|l  
} ; 7 HL Uk3  
g0~m[[  
template < typename T1, typename T2 > ([JFX@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3mE8tTA$R  
  { s!09cS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2hntQ1[  
} tF*Sg{:bCa  
#@Tm5z  
template < typename T > ; mV>k_AG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pkIQ,W{Ke  
  { L) _ VdB  
  return OpClass::execute(lt(t)); eG1A7n'6W  
} %xx;C{g;a  
vRmzjd~  
} ; !N:w?zsp  
=*4^Dtp  
|L;Hd.l7^*  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug fiAj# mX  
好啦,现在才真正完美了。 K~&3etQF  
现在在picker里面就可以这么添加了: ][z!};  
WVyq$p/V  
template < typename Right > ?fU{?nI}>p  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bMqS:+  
  { |Qpo[E }a  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;(g"=9e  
} D_f :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。 K=sk1<>)m  
ciH TnC  
dg N #"  
>hnhV6ss  
}&ew}'*9)  
十. bind qqYQ/4Ajw  
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。 dZ,7q_r,~  
先来分析一下一段例子 }sZy|dd  
bnp:J|(ld  
Sr6iQxE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;%n(ARZ#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $H,9GIivD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [eF|2:  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Y% [H:  
我们来写个简单的。 E&vCzQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: CZv^,O(M?2  
对于函数对象类的版本: mh_GYzd  
9zehwl]~  
template < typename Func > kx0w?A8-  
struct functor_trait /{ 8.Jcx$  
  { |[bQJ<v6  
typedef typename Func::result_type result_type; =:RNpi,  
} ; :d~&Dt<c  
对于无参数函数的版本: x6yO2Yo  
b!;WF  
template < typename Ret > 4=ha$3h$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z!?T&:  
  { j~ qm5}  
typedef Ret result_type; Mb%[Qp60  
} ; w^$$'5=  
对于单参数函数的版本: dfeN_0` -  
B<!wh  
template < typename Ret, typename V1 > 1N8YD .3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BGT`) WP  
  { xiQd[[(sM  
typedef Ret result_type; 1$c[G}h  
} ; kb*b|pWlO  
对于双参数函数的版本: =?B[oq  
vinn|_s%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L!W5H2Mc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 'Ya-;5Y]  
  { n22OPvp  
typedef Ret result_type; Yceex}X*5  
} ; x A ZRl  
等等。。。 WoMMAo~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0[OlJMVf  
) nn v{hN  
template < typename Func > HtI>rj/\ x  
struct func_return |i'w"Tz4  
  { 52Q~` t7F  
template < typename T > 1w?DSHe  
  struct result_1 w >#.id[k  
  { zU>bT20x/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8x6{[Tx   
} ; Z@>WUw@ F  
+3;[1dpgf  
template < typename T1, typename T2 > \o!B:Vb<  
  struct result_2 cp 7;~i3  
  { /%)x!dmy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v.]W{~PI2V  
} ; E'_$?wWn5  
} ; .`N&,&H  
I* JSb9r  
yi1V\8DC  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 fL R.2vJ  
U[l{cRT   
template < typename Func, typename aPicker > 7vsXfIP+  
class binder_1 {cYbM[}U"  
  { v%2Jm!i+  
Func fn; o7 X5{  
aPicker pk; u!VY6y7p  
public : ;hU~nj+{  
fxX4 !r  
template < typename T > kv/mqKVr  
  struct result_1 A v%'#1w<"  
  { ,G(bwE9~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u*H V  
} ; c"@,|wCUi  
N%+C5e<  
template < typename T1, typename T2 > [kg*BaG:  
  struct result_2 QW"BGg~6c  
  { 0\^K\J ,.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?9AtFT  
} ; 9ioV R  
?t];GNU`l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xYWg1e$k  
E./Gt.Na  
template < typename T > syLpnNx=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FZhjI 8+,~  
  { R a?0jcSQ$  
  return fn(pk(t)); <</ Le%  
} qc`UDD5  
template < typename T1, typename T2 > h/F,D_O>ZO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;F'/[l{+  
  { ;*EPAC+  
  return fn(pk(t1, t2)); e$@azi1  
} t12 xPtN1  
} ; o.H(&ex|  
Gj([S17\0:  
CpF&Vy K  
一目了然不是么? S~LT Lv:>  
最后实现bind |G]M"3^  
s;-%Dfn  
\?.Tq24  
template < typename Func, typename aPicker > /WKp\r(Hp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~,.}@XlgT.  
  { VN9C@ ;'$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /SZg34%  
} 86\B|!   
Arb-,[kwN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 KFMEY\6\h  
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。 X>y6-%@  
b}#ay2AR  
十一. phoenix u0& dDZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m2$Qp{C6H  
WH^r M`9  
for_each(v.begin(), v.end(), R+O[,UM^I~  
( L>EC^2\  
do_ j8ebVq  
[ u ?n{r  
  cout << _1 <<   " , " ?]L:j  
] \;s mH;m  
.while_( -- _1), j;']L}R  
cout << var( " \n " ) ^yB>0/{)z  
) U$(AZ|0  
); (GdL(H#IL  
\hwz;V.J"  
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: x GHS  
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 RGim):1e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "Aq-H g  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  P7GF"/  
o!+jPwEU  
R\wG3Oxol  
template < typename Cond, typename Actor > "xV9$m>  
class do_while &N! ;d E  
  { [!E8C9Q#!  
Cond cd; LMvsYc~]q  
Actor act; +wwK#ocw  
public : ` cgS yRD]  
template < typename T > tCdgtZm  
  struct result_1 #Mz N7  
  { w<]Wg^dyQ  
  typedef int result_type; 8HyK;+ZkVd  
} ; .Lk2S "+  
@9pk-BB^D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wb }W;C@  
zV }-_u.  
template < typename T > An e.sS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i+V4_`  
  { 3wBc`vJ!  
  do 2ajQ*aNq  
    { MyOdWD&7  
  act(t); q)uq?sZe  
  } @"m? #  
  while (cd(t)); C9q`x2  
  return   0 ; ^vmyiF  
} o|nj2.  
} ; 5[|MO.CB$  
^xGdRa U#  
;ml;{<jI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )up!W4h6o  
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。 Z=Oo%lM6B  
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。 e FPDW;  
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。 4V7{5:oa  
下面就是产生这个functor的类: ,zLi{a6  
/EOtK|E  
@Kd lX>i  
template < typename Actor > Cp_YIcnEJ  
class do_while_actor  @GYM4T  
  { bqMoO7&c  
Actor act; TWC^M{e  
public : ^zv28Wq>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TCSm#?[B  
m(Cn'@i`"0  
template < typename Cond > $ #C$V>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z50]g  
} ; EV@xUq!x .  
V$wf;v0d(  
?.:C+*+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }XiS:  
最后,是那个do_ J}coWjw`q  
]OoqU-q  
1(Kd/%]{  
class do_while_invoker .! LOhZ  
  { t`DoTb4  
public : j"E_nV:Qc  
template < typename Actor > )ll`F7B-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h{]l?6`  
  { ti'a^(  
  return do_while_actor < Actor > (act); zb}:wUR  
} >sP-)ZeuU[  
} do_; %/H  
@fp(uu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )jp#|#h  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B_[^<2_  
最后来说说怎么处理break和continue 'Z-jj2t}  
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。 G1Cn[F;e  
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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