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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `UzVS>]l[+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5bX6#5uP1  
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, {G*QY%j^  
\ijMw  
GAEO$e:  
rZwB> c  
  class filler TGV  
  { S~F`  
public : 7#-y-B]l  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :w-`PY J%G  
} ; Jb(Y,LO^  
!3}deY8;#  
>HTbegi  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: I cF@F>>  
85]SC$  
:tGYs8UK  
61K"(r~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ..KwTf  
k#)Ad*t  
t})$lM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7_\Mwy{P  
g+[kde;(^  
kv?|'DN  
-{g~TUz  
二. 战前分析 <GIwRVCU  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 raB+,Oi$G  
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 0[a}n6X Tk  
P-Su5F  
2x} 6\t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /c-nE3+rn  
  /* --------------------------------------------- */ ,Og4 ?fS  
vector < int *> vp( 10 ); _ PWj(});  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]/dVRkZeAE  
/* --------------------------------------------- */ TKI$hc3|L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D`o<,Y  
/* --------------------------------------------- */ 3y`F<&sA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); f7<pEGb  
  /* --------------------------------------------- */ .v`b[4M4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e~\QE0Oe:  
/* --------------------------------------------- */ zlf} .  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Hi,t@!!  
ffcLuXa  
d53 L65[  
]]uHM}l  
看了之后,我们可以思考一些问题: l";'6;g  
1._1, _2是什么? lZ+!H=`  
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。  <!'M} s  
2._1 = 1是在做什么? x:z0EYL  
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。 x8[MP?Wz  
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。 =dH$2W)G  
HFtf  
1]OSWCEm*[  
三. 动工 jNl/!l7B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -|_ir-j  
DJ;g|b  
4tc:.  
F9Z @x)  
template < typename T > \M+L3*W  
class assignment xHkxc}h  
  { Ka-p& Uv1<  
T value; `~F5 wh~  
public : Plo,XU  
assignment( const T & v) : value(v) {} r6.N4eW.L  
template < typename T2 > 4\2V9F{s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3C^1f rF  
} ; ~!:0iFE&H  
\ L]|-f(4  
vK$^y^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2V gP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment j F5Blc  
Y& {|Sw7?  
,E*R,'w   
T{Zwm!s  
  class holder v%91k  
  { B@K[3  
public : (Wj2?k/]  
template < typename T > -G`.y?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Dz&+PES_k  
  { ;u-4KK  
  return assignment < T > (t); v.g"{us  
} ]> G&jd7  
} ; igkz2SI  
trYTs,KV  
z'MS#6|}  
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: _6LoVS  
-T_\f?V88  
  static holder _1; _j ;3-m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 pB01J<@m  
+"!aM?o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B;t=B_oK  
而不用手动写一个函数对象。 665[  
}C#3O{5  
?p^2Z6J'$  
8tc*.H{^+  
四. 问题分析 %'ZN`XftG  
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。 < oI8-f  
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。 AXW!]=?X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 nWgv~{,x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t1i(;|8|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [xaisXvI4  
uofLhy!  
五. 问题1:一致性 f(Hu {c5yV  
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?| j}WByaZ&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h4`9Cfrq,  
tYe:z:7l?<  
struct holder v 81rfB5  
  { 'gTmH[be  
  //  ?J&)W,~  
  template < typename T > t_c?Wp~tH  
T &   operator ()( const T & r) const ;e{5)@h$  
  { v Xcy#  
  return (T & )r; 7_)|I? =0d  
} At9X]t  
} ; }T(z4P3  
Wmz`&nsn[  
这样的话assignment也必须相应改动: Fdt}..H%  
)"u:ytK{  
template < typename Left, typename Right > %+tV/7|F  
class assignment &RY)o^g[4  
  { S+I^!gT  
Left l; AV4~U:vU  
Right r;  *4yN3y  
public : 2$0)?ZC?=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }Ik1bkK  
template < typename T2 > 8LrK94  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i0Pn Z J  
} ; |B[eJq  
v59nw]'  
同时,holder的operator=也需要改动: .W.;~`EW  
}~I|t!GL  
template < typename T > &Ocu#Cb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const J!p<oW)a!  
  { 0HibY[_PbD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); BQNp$]5s  
} u{C)qb5Pu  
uHvaZMu  
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。 DeQDH5X"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3% vis\~^  
dgc&[  
return l(rhs) = r; T33|';k  
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。 !nw [  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: YoSQN/Z  
dWpk='  
template < typename Tp > ,"G\f1  
class constant_t m|4LbWz  
  { nQLs<]h1  
  const Tp t; HeS'~Z$  
public : eyB_l.U7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F(4yS2h(  
template < typename T > rsxRk7s@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const z7=fDe -  
  { uiMIz?+  
  return t; =5s$qb?#  
} Q[_Ni15  
} ; J/kH%_ >Ir  
dR[o|r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^k72{ 3N(  
下面就可以修改holder的operator=了 14l; *  
p":zrf'(6  
template < typename T > U[fSQ`&D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hyu}}0:  
  { _*`q(dYcf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >q9{  
} 0k1MKzi Q  
z,+m[x=/N  
同时也要修改assignment的operator() r)B3es&&  
+by|  
template < typename T2 > !: |nI77|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `d`&R.'  
现在代码看起来就很一致了。 fM:80bn L+  
2OCdG  
六. 问题2:链式操作 RKe?.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [%~NM/xu<  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 shK&2Noan  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 t2.juoI(  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 pqfT\Kb>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct NG)7G   
k?-S`o%Q  
template < typename T > ?>?ZAr  
struct result_1 _85E=  
  { *k6$   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (Y;'[.  
} ; P>W8V+l![  
gA+YtU{z  
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: hht+bpHl  
X[{\ 3Av  
template < typename T > <2)v9c  
struct   ref Y6;@/[_  
  { ca}S{"  
typedef T & reference; T&*eOr  
} ; UJwq n"Q^  
template < typename T > 6jtTT%>y  
struct   ref < T &> V=9Bto00  
  { }wL3mVz  
typedef T & reference; !F,s"  
} ; !Bncx`pl  
MM*-i=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,O9`X6rh'  
u]#8 $M2  
template < typename T > my=~"bw4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -faw:  
  { ~ i'C/[P  
  return l(t) = r(t); .-%oDuB5zF  
} 44|03Ty  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 6\mC$:F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2w7@u/OC'  
9BurjG1k?  
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 KM@`YV_"g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %\_h7:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gyg|Tno  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4sQ~&@[Q+  
最后的布局是: Bf(Mot^  
                Add )#mW7m9M#  
              /   \ U)b &zZc;  
            Divide   5 T/ Ez*iQW  
            /   \ h%|9]5(=  
          _1     3 4Xr"d@2(  
似乎一切都解决了?不。 KZ @l/s  
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。 nu(eLUU  
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。 K1 6s)S'  
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: n('VQ0b  
EyPy*_A  
template < typename Right > i&5!9m`Cw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -KA4Inn]5  
Right & rt) const +@^47Xu^  
  { +E `063  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [L)V(o)v  
} Z%A<#%    
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ":z@c,  
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。 @US '{hO1p  
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。 ~.!?5(AH8z  
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。 /$<JCNGv  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 )/ n29]  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? tTE3H_   
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: wfWS-pQ  
w7Pe  
template < class Action > s}<)B RZi  
class picker : public Action B##C{^5A`  
  { ,at-ci\'  
public : <"{+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =7H.F:BBG  
  // all the operator overloaded 64;oB_  
} ; .v$ue`  
IcO9V<Q|  
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。 &0FpP&Z(  
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: e(4bx5 <*  
=/M$ <+  
template < typename Right > b^@`uDb6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cRjL3  
  { vl>_e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )3+xsnv  
} m]  EDuW  
aJ% e'F[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v] W1F,u  
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。 ~x9 W{B]  
5I wX\  
template < typename T >   struct picker_maker `*|LI  
  { H@Kl  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]5aux >.n  
} ; Z&BM%.NZJ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 44g`=o@  
  { alWx=+d  
typedef picker < T > result; !Q<8c =f  
} ; 8Q#t\$RY  
!tm|A`<g#<  
下面总的结构就有了: ZY~zpC_  
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。 _D!M nTK  
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。 (mu{~@Hw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2M!+gk=+  
至此链式操作完美实现。 zlC^  
la!1[VeL  
v GulM<YY  
七. 问题3 N8u_=b{X  
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。 hXj* {vT  
,S7~=S  
template < typename T1, typename T2 > QYFN:XZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *8pe<:A#p  
  { '33Yl+h  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); KE }o  
} ]QjXh >  
a @yE:HU  
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: 7"h=MB_  
^F;Z%5P=  
template < typename T1, typename T2 > \H"/2o%l")  
struct result_2 Oi+Qy[y2  
  { bdNY7|j`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g: H[#I  
} ; znGZULa#  
~2;&pZ$  
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? s8/ozaeo  
这个差事就留给了holder自己。 (2hk <  
    WzNG<rG  
0KNH=;d}  
template < int Order > Sm~? zU[k/  
class holder; WVBE>TB  
template <> 64IeCAMVo  
class holder < 1 > $j$\ccG  
  { vQ9 xG))  
public : #8WR{  
template < typename T > >TH-Q[  
  struct result_1 c +"O\j'  
  { PW~cqo B71  
  typedef T & result; .q~,.yI&j  
} ; RBHqLg(  
template < typename T1, typename T2 > YGZAtSf3z  
  struct result_2 XACEt~y  
  { bUZ&}(/  
  typedef T1 & result; z[<pi :  
} ; : .UX[!^  
template < typename T > C {H'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3P<Zzt%eT  
  { ^*4(JR   
  return (T & )r; ?45K%;.9Q  
} T3B |r<>I  
template < typename T1, typename T2 > J$eZLj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^$Me#ls!  
  { oPCIlH  
  return (T1 & )r1; ta+"lM7A}$  
} EeF n{_  
} ; &Pn%zfmMN  
Bm2}\KOI  
template <> xu\/]f)  
class holder < 2 > Kuzy&NI^w  
  { &6~ncQWu  
public : 4 I]/  
template < typename T > "O"^\f  
  struct result_1 d-K5nRyI  
  { qjdahVY  
  typedef T & result; cl9;2D"Zm!  
} ; 5y 'ycTjY  
template < typename T1, typename T2 > oM? C62g\  
  struct result_2 Fg}5V,  
  { FB^dp}  
  typedef T2 & result; ?!Th-Cc&m  
} ; B'[3kJ'  
template < typename T > &_Xv:?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "KQ\F0/  
  { o*5e14W(:  
  return (T & )r; R}K5'`[%ZY  
} G~mB=]  
template < typename T1, typename T2 > E l8.D3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P^d . ,  
  { lk *QV  
  return (T2 & )r2; +{l3#Y  
} #,|_d>p:  
} ; O(WMTa'%  
=kZwB*7  
HS|g   
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> >。 P\G C8KV]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tMs| UC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: WZy6K(18"'  
e]L3=R;  
return l(i, j) = r(i, j); ]jT[dX|?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L-oPb)  
|^&2zyUj/  
  return ( int & )i; CI3_lWax%  
  return ( int & )j; %lq7; emtp  
最后执行i = j; Fw8X$SE"  
可见,参数被正确的选择了。 tg%WVy2  
My43\p  
xQ(KmP2hl  
dpOL1rrE  
 ~d<`L[  
八. 中期总结 iLQt9Hyk  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ]ge^J3az$u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &rtz&}ZB;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 aDJjVD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <` VJU2  
G^eFS;  
ThiPT|5u  
#I@[^^Vw  
g he=mQ-  
K=^_Ndz  
九. 简化 AK\g-]8  
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。 _ZE$\5>-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E9+O\"e9  
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: ~.y4 ,-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ph!NY i,  
  +-*/&|^等 CIs1*:Q9  
2. 返回引用。 0 6v5/Xf  
  =,各种复合赋值等 68G] a N3  
3. 返回固定类型。 3@WI*PMc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U\!LZ?gC  
4. 原样返回。 MxvxY,~{0  
  operator, +sq, !6#G  
5. 返回解引用的类型。 >C d&K9H  
  operator*(单目) ]Pl6:FB8%@  
6. 返回地址。 Fl|&eO,e  
  operator&(单目) HW%bx"r+4f  
7. 下表访问返回类型。 EO!cv,[a  
  operator[] 9g,L1 W*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -,CndRKx  
  operator<<和operator>> KV&_^xSoh|  
v lnUN  
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。 $;j6 *,H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: LYo7?rp  
oDiv9 jm  
template < typename Left > lNp:2P  
struct value_return a\j\eMC  
  { V?=zuB?'  
template < typename T > dCJR,},\f  
  struct result_1 >71w #K  
  { c3 ]^f6)?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aRb:.\ \zc  
} ; vWfef~}~  
B(T4 nH_k  
template < typename T1, typename T2 > xg%]\#  
  struct result_2 \YF!< 2|[  
  { 5T@'2)BI=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f#-T%jqnK  
} ; we).8%)'  
} ; ]R.Vq\A%S  
K{|dt W&  
`Q_ R/9~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait HC, 0" W  
@^jLYu|W  
下面我们来剥离functor中的operator() z\ $>k_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >Zp]vK~s  
xM"XNT6b  
return l(t) op r(t) qk{UO <  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -(,6w?  
return op l(t) {mr)n3  
return op l(t1, t2) JM4`k8mM  
return l(t) op )C0X]?   
return l(t1, t2) op  l e/#J  
return l(t)[r(t)] ?d`+vHK]>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Vt2=rD4oJk  
lcJumV=%>  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: +OP:"Q_#  
单目: return f(l(t), r(t)); ,]N%(>ot  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >knR>96  
双目: return f(l(t)); rnr8t]  
return f(l(t1, t2)); T k=3"y+u[  
下面就是f的实现,以operator/为例 FQ ^^6Rl  
_BA_lkN+D  
struct meta_divide |>V>6%>vK6  
  { 'r <BaL  
template < typename T1, typename T2 > dWWkO03 |  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1s\hJATfz  
  { D`ge3f8Wi  
  return t1 / t2; =ZL}Av}  
} DG FvRB  
} ; <^Nj~+G'  
Wb(0Szk;  
这个工作可以让宏来做:  &\br_  
1VsEic  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ HWAqJb [  
template < typename T1, typename T2 > \ e-av@a3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s+~Slgl  
以后可以直接用 L2A#OZZu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0cU^ue%  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 _NW OSt  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) cCCplL  
kO>{<$  
FDC{8e  
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 !`U<RlK7  
V2* |j8|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q 8E~hgO  
class unary_op : public Rettype z=pV{ '  
  { .T X& X  
    Left l; oh)l\  
public : UAO#$o(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} oU5mrS.7M!  
E cz"O   
template < typename T > F<WX\q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JNl+UH:.  
      { HwK "qq-  
      return FuncType::execute(l(t)); / kGX 6hh  
    } UL"3skV   
]997`,1b  
    template < typename T1, typename T2 > K9Fnb6J$u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LK5H~FK  
      { a];g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); QYGxr+D  
    } *s4!;2ZhsU  
} ; =^M t#h."  
j06oAer 9  
Z9^$jw]  
同样还可以申明一个binary_op B K;w!]  
dG$0d_Pq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .NC}TFN|  
class binary_op : public Rettype @S92D6  
  { Wc G&W>  
    Left l; Zi)8KO[/0  
Right r; 8PS:yBkA|  
public : O+J;Hp;\_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0GVok$r@  
f}!26[_9{  
template < typename T > t"Hrn3w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?@(H. D6'v  
      { uK5Px!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hj1 jY  
    } :W.(,65c  
0E[Se|!  
    template < typename T1, typename T2 > 4et#Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^)pY2t<^  
      { +60;z4y}w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); rXX|?9 '  
    } [{*#cr f  
} ;  %C:XzK-x  
TI  
LeCU"~  
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 es]m 6A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N8vl< Mq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c.WT5|:qw  
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。 9U*vnLB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! M8}M*\2  
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。。。  <k5~z(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RJ44o>L4O  
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) i6kyfOI  
下面是修改过的unary_op ?Sxnq#r#  
# GGmA.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > XQ+hTtP  
class unary_op -9"Ls?Cu  
  { |L&V-f&K  
Left l; 3MVZ*'1QM\  
  I,;)pWX=@  
public : 8msDJ {,X  
t79MBgZ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Oa .%n9ec  
|VL,\&7rk  
template < typename T > )Cl&"bX  
  struct result_1 Vba}RF[b  
  { rl=_ "sd=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @~ L.m}GF  
} ; Hf iM]^  
|O?Aj1g[c?  
template < typename T1, typename T2 >  &i!]  
  struct result_2 )f rtvN7  
  { A9gl|II  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TW0^wSm  
} ; KK?~i[aL  
9Ba<'wk/>"  
template < typename T1, typename T2 > !%@{S8IP.v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gov{jksr  
  { ~/%){t/uLY  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mUbaR  
} 'z'm:|JW  
urB.K<5ZA  
template < typename T > zZHsS$/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j@2 hI,+  
  { R YNz TA  
  return OpClass::execute(lt(t)); H>]x<#uz)  
} ~Zm(p*\T  
(I5ra_FVs  
} ; ngjbE+  
RFdN13sJ v  
M ~IiJ9{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug .y!Hw{cq  
好啦,现在才真正完美了。 Jd;1dYkH:  
现在在picker里面就可以这么添加了: );[`rXH_  
0&x)5^lG  
template < typename Right > TxWj gW~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;`+,gVrp  
  { 'Bx7b(xqk  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {TNAK%'v  
} s7?kU3 y=s  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ~6nQ-  
N_0O"" d  
GZw<Y+/V"5  
wkGF&U  
?8 F7BS4oQ  
十. bind Yq_zlxd%F  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ;ORy&H aKl  
先来分析一下一段例子 ;V GrZZ  
oCrn  
+l9avy+P (  
int foo( int x, int y) { return x - y;} l O^h)hrR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 V4H+m,R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @b zrJ 7$  
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。 :FSkXe2yy0  
我们来写个简单的。 `dK\VK^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: '9)@U+yfQ  
对于函数对象类的版本: 3kMiC$  
BhjXNf9[  
template < typename Func > ^:0?R/A  
struct functor_trait `3-j%H2R  
  { dXj.e4,m  
typedef typename Func::result_type result_type; wK_}`6R/  
} ; CHz(wn  
对于无参数函数的版本: L8fr uwb  
i469<^A  
template < typename Ret > f19 i !  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9`muk  
  {  ;P_Zen  
typedef Ret result_type;  P/Z o  
} ; 6 D O E6  
对于单参数函数的版本: BzZy s  
OL>/FOH:Fx  
template < typename Ret, typename V1 > '54@-}D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f { ueI<  
  { X%dOkHarB  
typedef Ret result_type; 4*3vZ6lhu  
} ; #/:[ho{JQ  
对于双参数函数的版本: Rl~Tw9  
+ |,CIl+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,y.0 Cb0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > JnZxP> 2B  
  { G\ofg  
typedef Ret result_type; dw-r}Qioe  
} ; F8/@/B  
等等。。。 `y\:3bQ4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p d6d(  
J L3A/^  
template < typename Func > ,P|PPx%@  
struct func_return V)`? J)  
  { _#_Ab8#  
template < typename T > +G~b-}  
  struct result_1 qH ~usgqB7  
  { bchhokH   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Di6:r3sEO  
} ; iY2bRXA  
Nl+2m4  
template < typename T1, typename T2 > 1/m/Iw@  
  struct result_2 86_Zh5:  
  { rT#QA=YB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; | ] YT6-?.  
} ; ;i]cmy  
} ; R Q 8okA  
5s>9v  
A1C@'9R*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &jJgAZ!  
q\,H9/.0k  
template < typename Func, typename aPicker > T:ck/:ZH  
class binder_1 5HU>o|.  
  { 2{& " 3dq  
Func fn; $=bN=hE  
aPicker pk; pUmB h  
public : yE7pCgXt  
Np<Aak  
template < typename T > ^Z!W3q Q  
  struct result_1 I/tzo(r  
  { jsR1jou6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pv T!6+  
} ; @l?%]%v|  
1.!(#I3  
template < typename T1, typename T2 > k\lj<v<vD  
  struct result_2 \!PC:+u J  
  { wqyAEVea'8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~t}:vGDj  
} ; BYY>;>V  
23=;v@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YmwVa s  
_EY :vv  
template < typename T > i ]_fhC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3EFk] X  
  { (3-G<E  
  return fn(pk(t)); y`BLIEI  
} "7 l}X{b  
template < typename T1, typename T2 > \yxr@z1_b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  lG{J  
  { I;7{b\t Q  
  return fn(pk(t1, t2)); UJZa1p@L  
} {R#nGsrt;  
} ; IP >An8+  
:!/}*B  
@iaN@`5I6s  
一目了然不是么? N>~*Jp2;  
最后实现bind fSTEZH  
Nwc(<  
ijTtyTC  
template < typename Func, typename aPicker > M *}$$Fe|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =_XcG!"  
  { 1#@'U90xf  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  }QI*Ns  
} `A'*x]l  
giTlXz3D9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ABSeX  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 A=])pYE1  
8RK\B%UW  
十一. phoenix saZ ;ixV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Y7p#K<y]9  
0I k@d'7  
for_each(v.begin(), v.end(), s?2;u p*D  
( KyDBCCOv  
do_ _% P%~`?!  
[ F 6Ol5  
  cout << _1 <<   " , " u Qj#U m8  
] we@bq,\w  
.while_( -- _1), ZLV~It&)  
cout << var( " \n " ) R|vF*0)>W  
) H(X~=r  
); Vs"Z9p$U  
T>z@;5C  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 936t6K&  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor gK>Vm9rO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /x-t -}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pif8/e  
8 jT"HZB6  
LgaJp_d>9*  
template < typename Cond, typename Actor > Q-0[l/A}a  
class do_while )dV.A IQ+  
  { ?ix,Cu@M  
Cond cd; <s:Xj  
Actor act; HP8pEo0Y  
public : O+yR+aXr'8  
template < typename T > C{Zv.+F  
  struct result_1  2O  
  { uZ^i8;i  
  typedef int result_type; L`!sV-.  
} ; I@\{6hw  
|&'*Z\*ya  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D^u{zZy@e  
FlZ]R  
template < typename T > 2.[qcs3zl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const spI{d!c  
  { DXiD>1(q  
  do zf!c  
    { WX[y cm8  
  act(t); qkEy$[D9  
  } iaC$K@a{  
  while (cd(t)); q8D1MEBL`  
  return   0 ; [brrziZ  
} @!S$gTz  
} ; qvscf_%FM  
:K~7BJ(HO  
WZMsmhU@T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iO@wqbg$6  
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。 }dxdxnVt  
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。 %Xi%LUk{  
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。 ( r O j,D  
下面就是产生这个functor的类: ooAZ,l=8  
Ju\"l8[f  
-1o1k-8d  
template < typename Actor > n5 i}J/Sa2  
class do_while_actor k8ck#%#}Wu  
  { 0 QpWt  
Actor act; Z/x1?{z  
public : yx-"YV}5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -"<f(  
V1fPH;  
template < typename Cond > B8&@Qc@~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; okv7@8U#p  
} ; $_VD@YlAp  
~RJg.9V  
mvw:E_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 j oG>=o  
最后,是那个do_ NplSkv  
!9 F+uc5  
9p.>L8  
class do_while_invoker pGFocw  
  { t0q@] 0B5  
public : 7^L&YV W  
template < typename Actor > jDnh/k0{d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kel {9b=i  
  { PEWzqZ|!;  
  return do_while_actor < Actor > (act); $Yka\tS'  
} 87Kx7CKF"  
} do_; d !H)voX  
:NL NxK  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *O;N"jf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Nm~#$orI|  
最后来说说怎么处理break和continue 9Dl \SF[  
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。 e=_hfOUC  
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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