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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e*s{/a?,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q:.BY}X9  
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%x44|  
=T$- #bA)  
]]3D` F}  
-1JHhRr]  
  class filler <-}\V!@E!  
  { G].KJ5,y  
public : 'VEpVo/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {hz :[  
} ; o7zfD94I  
6u7wfAf  
lZ_k307  
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: (mlc' ]F  
UXHFti/A<  
@1@WB ]mQQ  
tO3 ;; %  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 063;D+  
e,8-P-h~T  
cC.DBYV+-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R 0}%   
y9)",G!  
^ BKr0~4A  
sN2l[Ous  
二. 战前分析 *cIXae^Y7  
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。 +)S X  
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 z, [ +  
VIzZmd  
q?&&:.H"?5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &=bI3-  
  /* --------------------------------------------- */ 2-84  
vector < int *> vp( 10 ); mX^RSg9E}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); KK</5Aw9p  
/* --------------------------------------------- */ MzD0F#Y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); JB<4 m4-  
/* --------------------------------------------- */ Ji q[VeLe  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <!^Z|E  
  /* --------------------------------------------- */ ^h=kJR9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h6/Z_ Y  
/* --------------------------------------------- */  7I|Mq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +F|[9o z  
M.xEiHz  
cqudF=q  
Hr$5B2'  
看了之后,我们可以思考一些问题: .U_=LV]C  
1._1, _2是什么? $hio (   
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 mz1g8M`@[D  
2._1 = 1是在做什么? ~55>uw<  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 'oG'`ED"  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 e-mlvi^-  
fp0Va!T(V  
ZV;yXLx|  
三. 动工 qv6]YPP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^iNR(cwgX  
Yo:&\a K[  
l<0V0R(  
> R=YF*t  
template < typename T > zdCt#=QV?R  
class assignment d yd_dK/  
  { 7(H/|2;-d8  
T value; zYgLGwi{  
public : GcuZPIN%D  
assignment( const T & v) : value(v) {} >nX'RE|F  
template < typename T2 > EcU9Tm`h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <FE O6YP  
} ; 71_N9ub@z  
q9Q4F  
Q"O _h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 A\`Uu&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F <(Y  
^gG,}GTl  
3$Je,|bs  
Vs >1%$If  
  class holder i ^#R iCeo  
  {  UWI5 /R  
public : =E}/Z  
template < typename T > _EP}el  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ',f[y:v;  
  { U|=y&a2Rb  
  return assignment < T > (t); *"@P2F&  
} I,D=ixK  
} ; eC?N>wHH  
/1*\*<cs  
_N6GV$Q  
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: ~&kV  
SPBXI[[-  
  static holder _1; =B 9U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -UO$$)Q  
o&=m]hKpQl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6o!"$IH4  
而不用手动写一个函数对象。 8MIHp[vm%  
Ne%X:h  
T~la,>p|}  
vsK>?5{C-  
四. 问题分析 H X8q+  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ZYG"nmNd  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 y^ohns5{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fw<'ygd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^#+9v  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /=%4gWtr  
XIU2l}g  
五. 问题1:一致性 lG2){){j  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| gb-n~m[y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 m35G;  
ZP1EO Z  
struct holder ws=y*7$y  
  { Mvux=Ws  
  // H_9~gi  
  template < typename T > tZJKB1#WbP  
T &   operator ()( const T & r) const sB $!X@  
  { !*p lK6a  
  return (T & )r; ^-DK<jZ^  
} 46b.= }  
} ; \>+gZc]an  
=Oy,SX  
这样的话assignment也必须相应改动: rS=6d6@  
B$)KZR(u  
template < typename Left, typename Right > `+U-oqs  
class assignment Ab2VF;z :  
  { _v-sb(* J  
Left l; jsuQ R  
Right r; r_)*/  
public : }G]]0Oi2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} # aC}\  
template < typename T2 > x[]n\\a?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1UOFTI2S|  
} ; m#uutomi0  
BJqM=<nQ  
同时,holder的operator=也需要改动: hSxf;>(d  
p0Vw@R=  
template < typename T > o;t{YfK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [=Xvp z  
  { W_?S^>?l/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g%K3ah v  
} JWLQ9U X  
}RXm=ArN  
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。 dme_Ivt  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *h`zV<j  
,$*$w<  
return l(rhs) = r; 'E9\V\bi  
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。 Q WOd&=:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G*ecM`Bl  
=T[kGg8`  
template < typename Tp > &TKB8vx=#  
class constant_t %#= 1?1s  
  { #fQStO  
  const Tp t; 8kk$:8  
public : J:t1W=lJ3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j &~OR6  
template < typename T > (i {  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xR$xAcoSB  
  { ZZ.GpB.  
  return t; 0 j6/H?OT  
} ^X^4R1V)  
} ; X[R/j*K  
DEs/?JZG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,2"-G";!f\  
下面就可以修改holder的operator=了 k5((@[  
7Kfh:0Ihhy  
template < typename T > U\+o$mU^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9mr99 tA  
  { }=NjFK_6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); lV3\5AEW  
} XJ.vj+XXb  
<Dl7|M  
同时也要修改assignment的operator() nT:ZSJWM  
O0e6I&u :  
template < typename T2 > ^dQ#\uy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } moh7:g  
现在代码看起来就很一致了。 23zB@aE_?1  
k<m{Wp;-  
六. 问题2:链式操作 ~h -0rE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c'[l%4U8[  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 5MT$n4zKu  
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。 p;g$D=2  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 :dK/}S0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4\3Z$%2^LZ  
|*Hw6m  
template < typename T > < yBZsSj  
struct result_1 PC/Oo~Gx  
  { woQYP,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3s" Rv@  
} ; 2}K7(y!?u  
=j6f/8   
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: Dr&2q X!  
c5pF?kFaD  
template < typename T > &0~E+ 9b  
struct   ref 8ex{N3  
  { Hr:WE+'  
typedef T & reference; LNtBYdB`pK  
} ; iCnKQG  
template < typename T > >HXT:0  
struct   ref < T &> $o0o5 ^Z-  
  { M#UW#+*g!  
typedef T & reference; lo Oh }y+  
} ; J;HkR9<C  
eVS6#R]'m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [?^,,.Dd  
V0XQG}  
template < typename T > h#a,<B|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pri=;I(2A  
  { -r7*C :E  
  return l(t) = r(t); K} LmU{/t/  
} Pd6p)zj  
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。 WL:CBE#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pO[ @2tF  
nD6NLV%2x  
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 wknX\,`Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S{&,I2aO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `{#0C-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zuwlVn  
最后的布局是: F|Pf-.r`t  
                Add akoK4!z  
              /   \ [LbUlNq^B@  
            Divide   5 |wZcVct~  
            /   \ Kf/1;:^  
          _1     3 fYBmW')  
似乎一切都解决了?不。 KEEHb2q  
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。 >+ul LQqe  
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。 nkUSd}a`r  
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: EBc_RpC/Z  
V4PI~"4q#1  
template < typename Right > n=qN@u;Fi#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g1UP/hNJ\8  
Right & rt) const e0Zwhz,  
  { ihS;q6ln  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wylbs@  
} `fYICp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -{n2^vvF  
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。 ge %ytrst  
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。 /}t>o* x  
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。 p~Di\AQ/  
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。 j51Wod<[  
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? >+ZBQ]~  
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: FxeDjAP  
e)"] H*  
template < class Action > ?NkweT(  
class picker : public Action ,T& =*q  
  { O eLM*Zi  
public : d^p af  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %&w 8E[  
  // all the operator overloaded [$:M/5y9  
} ; : p %G+q2  
Y>W$n9d&G2  
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。 8` ~M$5!  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Jas=D  
P@lDhzd  
template < typename Right > O|wu;1pQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )IQ5Qu  
  { q% *-4GP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >ka*-8?  
} b|jdYJbol&  
qRi;[`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > J8IdQ:4^l  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 P5-1z&9O  
0se0AcrW  
template < typename T >   struct picker_maker ts|dk%  
  { A8tzIh8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; YD>5zV%!D  
} ; 3h N?l :/b  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b/;!yOF  
  { :buH\LB*P  
typedef picker < T > result; uzG{jc^  
} ;  KT'Ebb]  
gJ;jh7e@  
下面总的结构就有了: PY.4J4nn|  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Zfwhg4G~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 vfBIQfH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v_=xN^R  
至此链式操作完美实现。 [ =/Yo1:v  
9NzK1V0X  
;6+e!h'1  
七. 问题3 ^<u9I5?  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 3%HF"$Gg  
n@1;5)&k~  
template < typename T1, typename T2 > q-? k=RX`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8d4:8}  
  { 4sJM!9eb[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -o: if F|  
} ;zq3>A  
itotn!Wb`  
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: }enS'Fpf`  
R;yi58Be  
template < typename T1, typename T2 > B8=r^!jEL  
struct result_2 xbUL./uj  
  { 5l_ >QB  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4S9hz  
} ; +`jI z'+  
ahJ -T@  
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? ^v2-"mX<  
这个差事就留给了holder自己。 AlPk o($E*  
    y&A0}>a:d  
?so=k&I-M  
template < int Order > l  rRRRR  
class holder; q!fdiv`  
template <> /i !3Fr"  
class holder < 1 > +,8j]<wpo  
  { b\ P6,s'(  
public : F R57F(31  
template < typename T > NCu:E{([  
  struct result_1 cpY'::5.%  
  { %KjvV<f-a  
  typedef T & result; :6h$1 +6  
} ; \}:RG^*m  
template < typename T1, typename T2 > O8\>?4)  
  struct result_2 }8lvi vR4  
  { c>~q2_} W(  
  typedef T1 & result; E8gbm&x*  
} ; HLL:nczj  
template < typename T > 0 oC5W?>8s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KCDbE6  
  { LA +BH_t&  
  return (T & )r; ' \8|`Zb  
} n8K FP  
template < typename T1, typename T2 > S`w_q=-^8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9sQ #v-+Yx  
  { E: 7R>.g  
  return (T1 & )r1; ?@@BIg-  
} EdC^L`::  
} ; At t~N TL  
A vh"(j  
template <> &7 0o4~Fr  
class holder < 2 > ~ k(4eRq  
  { 3AQu\4+A  
public : a ](Jc)  
template < typename T > 2bnF#-(  
  struct result_1 DTx!# [  
  { M94zlW<  
  typedef T & result; 3QZ~t#,7ij  
} ; O>vbAIu  
template < typename T1, typename T2 > tMy<MO)Ei  
  struct result_2 U07 G&? /  
  {  sJ3O ]  
  typedef T2 & result; xPcH]Gs^b  
} ; J$+K't5BZ  
template < typename T > U??T>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )NjxKSiU@  
  { FS+v YqwK  
  return (T & )r; !dcG Bj  
} |0wHNRN_  
template < typename T1, typename T2 > !kpnBgmU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U %,K8u|WH  
  { <jjn'*44f  
  return (T2 & )r2; S&q(PI_"  
} th4yuDPuA  
} ; =Rw-@ *#l  
s/+k[9l2  
[V2`t'  
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> >。 8T]x4JQ0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pD@2Mt0|]=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n[f<]4<  
IncHY?ud<  
return l(i, j) = r(i, j); _+0Q Q{'N  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kv8 /UW  
jI%g!  
  return ( int & )i; Q($.s=&l;  
  return ( int & )j; Qzh`x-S  
最后执行i = j; '#*5jn]CqB  
可见,参数被正确的选择了。 8lJMD %Df:  
)=9EShz!  
O_~vl m<#  
C)H1<Br7  
+\D?H.P  
八. 中期总结 "Vw;y+F}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: i0jR~vF {B  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 FV];od&c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F Cp\w1+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor wJ}9(>id*  
^{l^Z +b.  
p]^?4  
]!mC5Ea  
+<TnE+>j  
cy%S5Rz  
九. 简化 }b$W+/M\  
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。 nyRQ/.3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2cu?2_,  
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: I `I+7~t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $TK<~3`  
  +-*/&|^等 ? 3'O  
2. 返回引用。 W&'[Xj  
  =,各种复合赋值等 Up*.z\|'y  
3. 返回固定类型。 MmL)CT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) m .':5  
4. 原样返回。 uB*Y}"Fn  
  operator, ),%(A~\  
5. 返回解引用的类型。 -0G/a&ss  
  operator*(单目) $ KAOJc4<  
6. 返回地址。 0^G5 zQlj  
  operator&(单目) xkPH_+4i8  
7. 下表访问返回类型。 K:_5#!*^98  
  operator[] #y2IHO-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <5fb, @YN  
  operator<<和operator>> g UAx8=h  
%.nZ@';.  
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。 P)9$}9i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mu/GOEZ5  
?V9Da;cj  
template < typename Left > r,FPTf  
struct value_return qHtonJc  
  { x<lY&KQ0  
template < typename T > XqxmvN  
  struct result_1 [>#@?@x`P  
  { by0@G"AE+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; kbcqUE  
} ; m R|;}u;d  
+/|;<K5_LI  
template < typename T1, typename T2 > %fH&UFby  
  struct result_2 BK/~2u  
  { f?[0I\V[$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J6s@}@R1  
} ; ZPO+ #,  
} ; $eQf5)5  
ynQ+yW74Z  
J.;{`U=:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xJemc3]2  
O3];1ud  
下面我们来剥离functor中的operator() 1Bl;.8he.)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u}~jNV  
k&M9Hn2  
return l(t) op r(t) _=*ph0nu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) O_bgrXg6x  
return op l(t) Dqz9NB  
return op l(t1, t2) *F)+- BB  
return l(t) op J4VyP["m  
return l(t1, t2) op 6upCL:A~r  
return l(t)[r(t)] 90rY:!e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [)S7`K;  
kE` V@F  
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: D&C83^m  
单目: return f(l(t), r(t)); \:[J-ySJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  8-.jf  
双目: return f(l(t)); X) O9PQ  
return f(l(t1, t2)); : l&g5  
下面就是f的实现,以operator/为例 A."]6R<  
YZllfw$9  
struct meta_divide 9~Ve}NB#z&  
  { 3Y6W)$ Q  
template < typename T1, typename T2 > +61h!/<W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) x4 .Y&Wq#  
  { G0^,@jF?b  
  return t1 / t2; nbf w7u  
} 1:Dm, d;  
} ; 48p< ~#<W\  
?K9zTas@  
这个工作可以让宏来做: l NhX)D^t  
079mn/8;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "eOFp\vPr  
template < typename T1, typename T2 > \ G~$[(Fhk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j7u\.xu9  
以后可以直接用 hxX-iQya  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1O@y >cV  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ;:l>Kac  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) }g]O_fN7~  
vOnhJN  
x |0@T?  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 7!r)[2l  
vf-cx\y7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WN`|5"?$  
class unary_op : public Rettype 2J0N]`|)  
  { *$/!.e  
    Left l; E3`&W8  
public : `k.Nphx~%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Vh o3I[C  
3`3`iN!8\@  
template < typename T > ckCb)r_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oe,37xa4  
      { [:xpz,  
      return FuncType::execute(l(t)); U?W?VEOO!7  
    } j 5{ "j  
f;Uf=.#F  
    template < typename T1, typename T2 > *B ]5K{N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?VaAVxd29  
      { 8*[Q{:'.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l2 [{T^  
    } (Ymj  
} ; GL- r;  
P{tH4V23T  
1,pg7L8H  
同样还可以申明一个binary_op ;VlA~tv  
Sru}0M#M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W2-1oS~ma  
class binary_op : public Rettype BH+@!H3 hf  
  { d4[mR~XXT  
    Left l; ^Ox|q_E w}  
Right r; L kA_M'G  
public : QT[yw6Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cq-UVk"Gl  
ujH ^ML  
template < typename T > ,R8:Y*@P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 10`]&v]T  
      { >|!s7.H/J/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^9wQl!e ob  
    } 8/oO}SLF  
l:?w{'i$  
    template < typename T1, typename T2 > gxf{/EjH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %V2A}78  
      { hErO.ad1o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t.YY?5 l  
    } (I7s[  
} ; "oc&uj  
Cg4l*"_  
hantGw |  
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 0Xx&Z8E  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 KM o]J1o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) LRa^x44  
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。 i<ug("/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <f+ 9wuZ  
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。。。 1NI%J B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #eKg!]4-R  
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) ?r"QJa>  
下面是修改过的unary_op Okt0b|=`1*  
u hJnDo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5q Y+^jO]o  
class unary_op !\RBOdw C  
  { u:[vqlU  
Left l; $T%~t@Cv1  
  `eXTVi|0"~  
public : &Bfgvws;  
l*(Ml= O{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} AIK99  
"z/)> ?Wn  
template < typename T > 8kA2.pIk  
  struct result_1 ZT'VF~  
  { 9S8>"w^R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2$OI(7b=  
} ; d=~-8]%\  
? ^l{t4  
template < typename T1, typename T2 > rm"C|T4:V  
  struct result_2 o{n)w6P{R,  
  { Xe:gH.}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n +R3  
} ; P g{/tM Y  
A.@/~\  
template < typename T1, typename T2 > +^0Q~>=VD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y53f73Cg  
  { :e|[gEA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :1/K$A)^{  
} kafRuO~$  
d=J$H<  
template < typename T > C[0*>W8o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const byrK``f  
  { VGDds  
  return OpClass::execute(lt(t)); wEu"X  
} ML9nfB^z!  
8:QnxrODP  
} ; m5w ZS>@  
EqB3f_  
=iZj&B X  
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 S, g/2k*  
好啦,现在才真正完美了。 M!Hn`_E  
现在在picker里面就可以这么添加了: Eh{]so  
dYP-QUM$7  
template < typename Right > k_$9cVA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const O wJZ?j& )  
  { miCW(mbO8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xP+HdA2X  
} |1z?#@BH  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 iJH;OV;P  
.PHz   
%%-hax.x0X  
h0v4!`PQ-  
XC NM  
十. bind ]z{f)`;I  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 AR}q<k6E  
先来分析一下一段例子 /-_<RQ  
D6wg^ 'Q:  
{TV6eV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s2'] "wM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &t0toEj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H[S 4o,  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Q \E [py  
我们来写个简单的。 n@"h^-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?~g X7{>  
对于函数对象类的版本: ]EhU8bZ  
(w+dB8 )X  
template < typename Func > ~ R:=zGDV  
struct functor_trait qDzd_E@aR  
  { W\W|v?r  
typedef typename Func::result_type result_type; B)1.CHV%<  
} ; ag~4m5n*~  
对于无参数函数的版本: K$K6,54y  
&1k2J   
template < typename Ret > Pn;Tg7oz  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nWd]P\a'V  
  { Ry+Ax4#+(y  
typedef Ret result_type; Ie14`'  
} ; hrt ]Qn&  
对于单参数函数的版本: Cc7YjsRW  
JC[G5$E  
template < typename Ret, typename V1 > n,.ZLuBEX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4Em$L]7   
  { +d=cI  
typedef Ret result_type; |i-d#x8  
} ; '&<T;V%  
对于双参数函数的版本: ! 4ZszQg  
k;AV  'r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v]tNJ=aI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !VF.=\iH/  
  { g/2eY$6Z  
typedef Ret result_type; :Jz@`s1n  
} ; AzwG_XgM)  
等等。。。 ML|O2e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [kjmEMF9i  
SW^/\cJ^  
template < typename Func > 5NT?A,r"  
struct func_return HRPNZ!B  
  { h 9B^U?<wT  
template < typename T > 5V{ B,T  
  struct result_1 8,(FJ7OCT,  
  { f Cq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; { 4(E @  
} ; f-!A4eKe  
$Bd13%>)  
template < typename T1, typename T2 > ?uq7K"B  
  struct result_2 Wg3\hv29  
  { ~S='~ g)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jZ;dY~fE  
} ; jw^Pt~@  
} ; -wqnmK+G  
m3La;%aA0  
T==(Pw7R7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &;D(VdSr9  
@n-[bN  
template < typename Func, typename aPicker > W)0y+H\% r  
class binder_1 kDrqV{_  
  { m ^O9G?  
Func fn; WrS|$: 0  
aPicker pk; }.uB6&!:  
public : U!0 Qf7D  
g7-=kmr|V  
template < typename T > wGXnS"L!  
  struct result_1 8\85Wk{b  
  { [ NSsT>C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X)tf3M {J@  
} ; \U1fUrw$*  
s /? &H-  
template < typename T1, typename T2 > cP4K9:k  
  struct result_2 k>N >_{\  
  { -]uN16\ F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?&H1C4   
} ; YRkp(}*!\  
$SP*hkU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jf_0IE  
e2SU)Tr%b  
template < typename T > o9l =Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6+:Tv2  
  { RawK9K_1  
  return fn(pk(t)); HhmC+3w.7  
} &r{.b#7\/A  
template < typename T1, typename T2 > *acN/Ca1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (Oc[j{6q  
  { 1lxsj{>U  
  return fn(pk(t1, t2)); tPT\uD#t  
} GQNs:oRJ'  
} ; 6Q&*V7EO  
y5XHJUTu  
gZ5E%']sT  
一目了然不是么? "iCR68e  
最后实现bind ]m#.MZe  
J| orvnkK  
09f:%!^u  
template < typename Func, typename aPicker > Al^n&Aa+\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7VF^&6  
  { yMQuM :d  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); H?dmNwkPY  
} PgKA>50a  
6~ *w~U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Wp0e?bK_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Z=ayVsJ3  
q<YteuZJ,  
十一. phoenix MI|51&m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: CvCk#:@HM  
Cmq.V@  
for_each(v.begin(), v.end(), AC=/BU3<yc  
( RP 2MtP"M  
do_ X7I"WC1ncz  
[ <p48?+K9  
  cout << _1 <<   " , " ~zklrBn&  
] +\`D1d@  
.while_( -- _1), t|gEMDGa3  
cout << var( " \n " ) sckyG  
) KfU4#2}  
); (c /H$'  
nt,tM/  
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: %$b)l? !  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor "t<$ {  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @j%r6N  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \dyJ=tg  
_E e`Uk  
_}X_^taTZS  
template < typename Cond, typename Actor > 5Rv6+d  
class do_while s!\uR.  
  { U _~lpu  
Cond cd; *E<%db C2  
Actor act; Ni$WI{e9  
public : YfC1.8  
template < typename T > xw*T? !r=V  
  struct result_1 _P!J0  
  { `.z;.&x  
  typedef int result_type; rp sq.n   
} ; }]pq&v!  
"_qH+ =_R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ."R,j|o6  
$73j*@EQA  
template < typename T > v535LwFW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7qB}Hvh  
  { sXzxEhp  
  do h1.]Nl C  
    { |x|#n  
  act(t); Le9^,B@Pb  
  } m*L*# ZBS  
  while (cd(t)); *P_ 3A:_  
  return   0 ; r5qp[Ss3F  
} NymS8hxR  
} ; =J0X{Ovn4z  
)bZS0f-  
nXDU8|"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D6,rb 9  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 4@PH5z  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 bk E4{P"  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 }2Y:#{m  
下面就是产生这个functor的类: &pS <4  
] (3e +JC  
+tL]qO BP  
template < typename Actor > 8\m_.e  
class do_while_actor ~:r:?PwWG  
  { w,dDA2,  
Actor act; NF <|3|  
public : 8 /1 sy.R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Zr,:i MPZ  
<A +VS  
template < typename Cond > R]e?<,"X  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c%_I|h<?iT  
} ; UD`bK a`E  
RiC1lCE  
'#REbY5ev  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 oJJ2y  
最后,是那个do_ 0R&$P 6  
b f.__3{  
5LU8QHj3  
class do_while_invoker H%`Ja('"p  
  { ;^nN!KDjR  
public : He att?(RR  
template < typename Actor > M<oIo 036  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~G.'pyW  
  { MG<kvx~2  
  return do_while_actor < Actor > (act); bcFG$},k  
} e[f}Lxln  
} do_; Y.&nxT95=  
aMQfg51W:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? t<5 $85Y~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B2Qt tcJ  
最后来说说怎么处理break和continue d 6 t#4!  
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。 ?yop#tjCbY  
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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