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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ckCE1e>s  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J|73.&B  
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, >hIu2jm  
&};zvo~P.  
+N U G  
abVmkdP_s  
  class filler eHUOU>&P]  
  { kAUymds;O  
public : f!X[c?Xy"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !4+<<(B=E  
} ; 1 'Dai`  
p!%pP}I  
G3T]`Atf  
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: -Q Nh  
~k5W@`"W  
YoFxW5by  
[$UI8tV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t]G:L}AOl  
X:{!n({r=  
K|=A:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 I&5!=kR  
m1AJ{cs  
{)<v&'*c~  
Ow,b^|  
二. 战前分析 *o ix6  
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。 Aos+dP5h,8  
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 #/37V2E  
$*m-R*kt  
YS_; OFsd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^iYj[~  
  /* --------------------------------------------- */ Wd ELV3  
vector < int *> vp( 10 ); *LY8D<:zs  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U6s[`H3I{  
/* --------------------------------------------- */ )+Pus~w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I]q% 2ie  
/* --------------------------------------------- */ K*dCc}:`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \|[;Z"4l  
  /* --------------------------------------------- */ G3v5KmT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  %;!.n{X  
/* --------------------------------------------- */ \_fv7Fdp{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |y!A&d=xYn  
V=3b&TkE  
Flb&B1  
],].zlN  
看了之后,我们可以思考一些问题: EoDA]6?Lj  
1._1, _2是什么? -UT}/:a  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 O#r%>;3*  
2._1 = 1是在做什么? &)<)^.@3G^  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &%Tj/Qx  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 `M6)f?|$.  
cB&:z)i4  
oP.7/*p  
三. 动工 \73ch  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 32 =z)]FZ  
 9gZ$   
`r_/Wt{g  
|ENh)M8}r  
template < typename T > Xn ;AZu^'R  
class assignment NGWxN8P6  
  { / XIhj  
T value; +ck}l2&#  
public : FN73+-:n:j  
assignment( const T & v) : value(v) {} i}?>g-(  
template < typename T2 > Y<8vw d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /a o5FL  
} ; U/BR*Zn]*  
Tm?#M&'  
{ (}By/_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z/J y'$x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #$y?v%^  
T[A 69O]v  
Ga'swP=hf  
WX0tgXl  
  class holder {l >hMxij  
  { jZ; =so  
public : Y6d@h? ht  
template < typename T > qIqM{#' ^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0ZO2#>gh$  
  { @=kSo -SX  
  return assignment < T > (t); sx<%2  
} %~S&AE-  
} ; DlNX 3  
igAtRX%Qx  
_J[P[(ab  
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: ;A!BVq  
hR|MEn6KC  
  static holder _1; Q NVa?'0"Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  8dyg1F  
>&k-'`Nw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {]|J5Dgfe  
而不用手动写一个函数对象。 0SPk|kr  
dcT80sOC  
j <RrLn_  
_<2E"PrT   
四. 问题分析 G*v,GR  
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。 }o{(S%%  
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。 c[Zje7 @  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KY] C6kh  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2GStN74Xr  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9~YMyg(Z  
>-{Hyx  
五. 问题1:一致性 0 0U> F  
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?| /H+a0`/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Xb,3Dvf  
BFW&2  
struct holder +d-NL?c  
  { yR.Ong  
  // 76` .Y  
  template < typename T > ,,|^%Ct']  
T &   operator ()( const T & r) const ei5~&  
  { 4nz35BLr  
  return (T & )r; z&^&K}  
} YT8F#t8  
} ; c6/=Gq{.  
sUm'  
这样的话assignment也必须相应改动: W+1^4::+  
uUw5l})%Fi  
template < typename Left, typename Right > & "B=/-(  
class assignment Jpo (Wl  
  { D7qOZlX16  
Left l; kz7(Z'pw  
Right r; /JU.?M35  
public : ?b5 ^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Nl(Foya%)  
template < typename T2 > VOh4#%Vj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } EAby?51+  
} ; F1Bq$*'N$w  
y L~W.H  
同时,holder的operator=也需要改动: d8x;~RA  
?@ $r  
template < typename T > e64^ChCoV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Lq!>kT<]!  
  { ;P&OX5~V  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); N$:8 ,9.z  
} w"&n?L  
eGbG w  
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。 FN) $0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b*Q&CL  
!_Z&a  
return l(rhs) = r; R_S.tT!  
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 #u|~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lCHO;7YHX  
2T[9f;jM'  
template < typename Tp > $a ` G  
class constant_t ;mKb]  
  { &XUiKnNW  
  const Tp t; 4|#WFLo@  
public : >~+ELVB&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {P#|zp4C{  
template < typename T > U\!X,a*ts{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const CQDkFQq-dq  
  { 1hNq8*|  
  return t; *bpD`s @  
} @2v_pJy^  
} ; =rX>1  
2SR:FUV/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d4z/5Oa  
下面就可以修改holder的operator=了 X+]G-  
3%=~) 7cF  
template < typename T > G'aDb/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tcog'nAz  
  { }?v )N).kW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Z>#i**  
} 2Q:+_v  
^&Y#)II  
同时也要修改assignment的operator() ~2khgZ  
^@NU}S):yN  
template < typename T2 > @>H75  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,U dVNA  
现在代码看起来就很一致了。 4x[S\,20  
07=mj%yV  
六. 问题2:链式操作 t}/( b/VD  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2P{Gxz<#  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 [Cv/{f3]u{  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 I?G :p+  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 r1RM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5bpEYW+  
W-lN>]5}m  
template < typename T > Q6I:"2u1  
struct result_1 n#_$\ p>Yd  
  { FH+s s!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \v)+.m?n  
} ; gCY';\f!  
Rr|VD@%  
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: i@M [>~  
Alw3\_X  
template < typename T > %z 4Nl$\  
struct   ref c=.(!qdH  
  { B~Xw[q  
typedef T & reference; mUF,@>o  
} ; ~zNAbaC+>t  
template < typename T > XAL1|] S  
struct   ref < T &> iTU5l5Uz  
  { N_[*H  
typedef T & reference; xe&i^+i  
} ; 3WIk  
m$T-s|SY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &H:(z4/  
3n}?bY8@5_  
template < typename T > Bh]P{H%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const '$zIbQ:  
  { RQu(Wu|m.  
  return l(t) = r(t); (;^syJrh  
} J!U}iD@occ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 S\!ana])  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !H>R%g#28_  
#" iu| D  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 [-oc>; `=l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: AX/m25x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l3F6AlPql  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3y8G?LL/[7  
最后的布局是: 9\JF`ff_  
                Add (+y  
              /   \ |64~ K\X  
            Divide   5 YcK|.Mq':  
            /   \ =h73s0 ]  
          _1     3 F;0}x;:>  
似乎一切都解决了?不。 L AAHEv  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Ng>h"H  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 dQR-H7U  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: %UCr;H/  
oWo- j<  
template < typename Right > |R\>@Mg#B  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bY QRBi  
Right & rt) const um>6z_"  
  { ^\&e:Nkh  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !9P';p}2  
} "y/?WQ>,3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7CTFOAx#  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 |3yL&"  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 %m$Sp47  
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。 ?|B&M\}g  
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。 P:]^rke~&  
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? _?0}<k Q&  
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: Ob&<]  
uw +M  
template < class Action > |02gupqqi  
class picker : public Action i|*)I:SHU  
  { 'o>B'$  
public : -"60d @.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H6 HVu |  
  // all the operator overloaded }"!I[Ek> y  
} ; q\p:X"j|  
tQYM&6g  
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。 ILShd)]Rw  
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: RcU}}V  
' x35=@  
template < typename Right > uurh??R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !6>~?gNd  
  { Hm'=aff6A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \WB<86+z  
} 3Xy-r=N.l  
en*GM}<V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G`BU=Fi  
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。 4s{~r  
(uZ&V7l  
template < typename T >   struct picker_maker wLJ:\_Jaf  
  { HqD^B[ jS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Pax|x15  
} ; ^)*-Bo)I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  ^J)mH[  
  { b:]V`uF?  
typedef picker < T > result; T\j{Bi5 \J  
} ; y^v6AM  
0rG^,(3m  
下面总的结构就有了: ?8Z0Gqt74  
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。 .-oxb,/  
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。 ?FF4zI~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 q ]e`9/U  
至此链式操作完美实现。 O% KsD[W;  
L4z ~B!uvF  
ww $  
七. 问题3 qPy1;maXP  
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。 'yG4 LF  
o{q{!7DH@  
template < typename T1, typename T2 > .ndCfdy~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 22M1j5  
  { aYS!xh206  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K<Iv:5-2  
} 4\u1TYR  
"x*e gI  
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: *XbEiMJ  
]<rkxgMW>  
template < typename T1, typename T2 > oO|KEY(  
struct result_2 0C irfcs}Z  
  { %r}{hq4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; bITPQ7+  
} ; KZ ;k)O.Ov  
yiC^aY=-  
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? +&( Mgbna  
这个差事就留给了holder自己。 qr4pR-Gdr  
    ^!ZC?h!rG  
YS@ypzc/  
template < int Order > >TnTnFWX  
class holder; Be=u&T:~  
template <> X"e5 Y!:M-  
class holder < 1 > VE {3}S  
  { EGzzHIZ`!  
public : kJzoFFWo$  
template < typename T > 6qoyiT%P&  
  struct result_1 au+kNF|Q  
  { C=)A6 ;=se  
  typedef T & result; v)l8@.  
} ;  6S*e xw  
template < typename T1, typename T2 > ^O<&f D  
  struct result_2 J|kR5'?x  
  { J^}V|#  
  typedef T1 & result; +)<wDDC_  
} ; Ix!Iw[CNd  
template < typename T > L>W'LNXCv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n%C>E.Tq  
  { NS%xTLow-  
  return (T & )r; >eqxV|]i  
} t2I5hSf  
template < typename T1, typename T2 > v99B7VH4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uRRQyZ  
  { ,PuL{%PXu  
  return (T1 & )r1; r1.nTO%  
} zHL@i0>^  
} ; ICs\ z  
%g$V\zmU  
template <> /VS [pXXT|  
class holder < 2 > m~P CB_ifW  
  { V4P; 5[  
public : Gh}LlX!w  
template < typename T > ,5kKimTt  
  struct result_1 7;sj%U^'l  
  { bRJMYs  
  typedef T & result; 1+qw$T  
} ; / !Wu D\B  
template < typename T1, typename T2 > }Q?c"H!/  
  struct result_2 f3&[#%  
  { iZNts%Y]  
  typedef T2 & result; D 38$`j  
} ; $Ifmc`r1  
template < typename T > -UdEeZz.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `U)hjQ~pP  
  { "B4;,+4kR  
  return (T & )r; 2`>ToWN!  
} R)z4n  
template < typename T1, typename T2 > 7X q,z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #Jn_c0  
  { ?R Oqn6k&c  
  return (T2 & )r2; RwPN gRF  
} &8>IeK {I  
} ; N#7QzB9]  
#PanfYR  
lBhLf@  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 X1Ac*oLN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: r>"   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *x])Y~oQ  
?^$MRa:D  
return l(i, j) = r(i, j); &nkW1Ner9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) OCJnjlV%  
O<"}|nbmQ[  
  return ( int & )i; 7,|c  
  return ( int & )j; O QT;zqup  
最后执行i = j; Fpa ;^F  
可见,参数被正确的选择了。 #u"k~La  
j>x-"9N  
T[uiPs /xD  
!z<%GQ CT  
9C[ywp  
八. 中期总结 4EZ9hA9+  
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: n9A7K$ZD@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 bQP{|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ->O2I?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor W#BM(I  
x~{;TZa[I  
5ish\"  
{%{ `l-  
Eu-RNrYh#  
s#DaKPC  
九. 简化 L19C<5>  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 &f^l ^K 5:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Jn3 An  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: *l;B\=KR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y^Kph# F"  
  +-*/&|^等 0B&Y ]*  
2. 返回引用。 1~ t{aLPz  
  =,各种复合赋值等 =ng\ 9y[;D  
3. 返回固定类型。 bH2MdU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 80&.JP.  
4. 原样返回。 TJ'[--  
  operator, +$(2:S*r  
5. 返回解引用的类型。 K+8-9$w6  
  operator*(单目) Q7C;1aO  
6. 返回地址。 4*mS y  
  operator&(单目) 6{+{lBm=y  
7. 下表访问返回类型。 _5m#2u51i  
  operator[] ] GTAq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E)7F\w  
  operator<<和operator>> S:q3QgU=X  
.G(llA}  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 f0<%&2ym  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]oV{t<0a  
T4 N~(Fi)  
template < typename Left > R8UYP=Kp  
struct value_return mp?78_I)  
  { 3=$q  
template < typename T > >sjhA|gXk  
  struct result_1 /K{9OT@>  
  { ""h)LUrl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )a3J9a;ZS0  
} ; ,H2D  
f{i8w!O"~  
template < typename T1, typename T2 > UH>F|3"d  
  struct result_2 a/U2xq{x  
  { u4neXYSy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a9Z%JS]  
} ; Ppt2A6W  
} ; 80Y\|)  
<~X>[PK<  
p=B>~CH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u#A<hq;  
-0Tnh;&=  
下面我们来剥离functor中的operator() M- 2Tz[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ls`,EFF  
XfE -fH1j  
return l(t) op r(t) `#QG6/0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  6XJ[h  
return op l(t) }^*F59>H  
return op l(t1, t2) .R8 HZ}3  
return l(t) op $DC*i-}qFg  
return l(t1, t2) op l?DJJ|>O  
return l(t)[r(t)] ,\d6VBP&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q@~L&{  
X!},8}~J~  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: *;U'[H3Q  
单目: return f(l(t), r(t)); 9lj!C '  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rgf#wH%hN  
双目: return f(l(t)); s/e"'Hz  
return f(l(t1, t2)); 6PF8 /@Nh  
下面就是f的实现,以operator/为例 M9f?q.Bv  
!k(_PM  
struct meta_divide {(#%N5%  
  { Hb(B?!M)  
template < typename T1, typename T2 > 16EVl~LN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  6vTo*8D  
  { ,prF6*g+WE  
  return t1 / t2; 0\~Z5k`IT  
} q )lnS )  
} ; FvuGup`w  
%q322->Z  
这个工作可以让宏来做: hv$m4,0WB  
f8<o8*`7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R%H$%cnj  
template < typename T1, typename T2 > \ %F9{EXJy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; o}'bv  
以后可以直接用 Ei3zBS?J)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ia{c  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 vN OH&ja-s  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) b*mKei  
>x@P|\  
c<BO gNr  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 L]hXp t  
W*:,m8wk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LFp]7Dq  
class unary_op : public Rettype .LRxP#B  
  { 3PUAH  
    Left l; E%TpJl'U  
public : !b-bP,q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Na,_  
` C+HE$B  
template < typename T > ixh47M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const daAyx-  
      { l0Ti Z  
      return FuncType::execute(l(t)); +1Ph<zq"  
    } _0 snAt^iC  
-(JUd4#  
    template < typename T1, typename T2 > {,j6\Cj4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pe~`16f  
      { k)FmDX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ! sA_?2$  
    } yWHiw<  
} ; Zx?b<"k  
kDYN>``biP  
cM&'[CI  
同样还可以申明一个binary_op & Rz, J]  
2o[IHO]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GfyX'(ge  
class binary_op : public Rettype z&$/EP-  
  { &yz&LNn'  
    Left l; Er:?M_ev  
Right r; =S]a&*M  
public : Px'!;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N<_Ko+VF  
` e{BId  
template < typename T > B7-RU<n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9f}XRz  
      { )06iV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "n\%_'R\hH  
    } E)t  
8C.!V =@\  
    template < typename T1, typename T2 > 6j8 <Q 2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !m{2WW-  
      { 9-bG<`v\E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bYh9sO/l  
    } [ij,RE7,T  
} ; g>7Y~_}  
{lzG*4?  
[~k]{[NJ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 >n7["7HHk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z]$j7dp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vh>{_ #  
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。 DcV<y-`'1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! azb=(l-  
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。。。 oBlzHBn>0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8!h'j  
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) ._p""'Sa  
下面是修改过的unary_op 5>ST"l_ca  
O'}l lo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  ?9u4a_x  
class unary_op {%']w  
  { d\XRUO[  
Left l; i&@,5/'-_O  
  CYB=Uq,  
public : K:qOoY  
8gmn6dCf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} eZO9GMO  
%f[Ep 3D  
template < typename T > D?+ RJs  
  struct result_1 >4![&&  
  { >3 Ko.3&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; n'64;J5  
} ; Q59/ex  
.:;fAJPf  
template < typename T1, typename T2 > {u 30r c"  
  struct result_2 c%YDt`  
  { qCJ=Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t58m=4  
} ; TIRHT`"i  
.~dEUt/|)  
template < typename T1, typename T2 > :+kUkb-/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o*7yax  
  { i1/}XV  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 12r` )  
} 4NVgOr:  
Ww87  
template < typename T > q?VVYZXP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ":&|[9/  
  { &9ki O  
  return OpClass::execute(lt(t)); rqvU8T7A  
} 6dT|;koWbm  
f Lk"tW  
} ; ~{ .,8jE  
[w%#<5h  
W:ixzpQ  
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 pa] TeH  
好啦,现在才真正完美了。 -v*x V;[  
现在在picker里面就可以这么添加了: \FI^ Vk  
|z7dRDU}]  
template < typename Right > c=t*I0-OVS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8D~Dd!~P  
  { &y3B)#dIJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  $o+&Y5:  
} `p"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。 CSL4P)  
*!u?  
Rc7.M"wzjX  
gLCz]D.'  
$T)d!$  
十. bind vXPuyR<J  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Z)v)\l9d  
先来分析一下一段例子 ag/u8  
OX,F09.C  
&@'V\5G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} v=+k"gm6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 u-/3(dKt  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J:W'cH$cR  
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。 0N1' $K$\  
我们来写个简单的。 VEo^ :o)r  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xDe47&qKM  
对于函数对象类的版本: ]EX--d<_`  
7+] F^ 6  
template < typename Func > y84XoDQ  
struct functor_trait 2vXGO|W  
  { uk{J@&F  
typedef typename Func::result_type result_type; G+Ei#:W,  
} ; rH^/8|}&s  
对于无参数函数的版本: 9l=Fv6  
}moz9a  
template < typename Ret > &@oq~j_7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bfc.rZ  
  { tYI]=:  
typedef Ret result_type; e>(Wvb&4  
} ; ?',}? {"c  
对于单参数函数的版本: p d%LL?O  
D;yd{]<  
template < typename Ret, typename V1 > D1~^\)*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3\9][S-B  
  { 0kz7 >v  
typedef Ret result_type; f8F1~q  
} ; D99N#36PU  
对于双参数函数的版本: S%P3ek>3  
`w(sXkeaI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > cl#OvQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `i{4cT8:  
  { <W9) Bq4  
typedef Ret result_type; 9/Q S0  
} ; GfQ^@Tl  
等等。。。 !%)L&W_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]LY^9eK)>{  
YmA) @1@U  
template < typename Func > zXDd,ltm  
struct func_return [@s=J)H  
  { 9M19 UP&  
template < typename T > t)`+d=P   
  struct result_1 =z']s4  
  { i!ds{`d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z'v9j_\  
} ; pJ$(ozV  
jS}'cm-  
template < typename T1, typename T2 > aliQ6_  
  struct result_2 \c'%4Ao  
  { 0I6499FQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7j{Te)"  
} ; K-ju,4A  
} ; ,$SkaTBe  
<y'qo8oqF  
} pSt@3o,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N)Qlkz$X  
^w ]1qjGw  
template < typename Func, typename aPicker > paUyS1i  
class binder_1 O\:;q*]  
  { Y~}QJ+`?  
Func fn; .M`LUb"!  
aPicker pk; U0ns3LirP  
public : .2{6h  
xg4T` ])  
template < typename T > }$&);7(w  
  struct result_1 [cY?!Qd 0  
  { T\.7f~3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; " Tw0a!  
} ; e*6U |+kJ  
+KYxw^k}"7  
template < typename T1, typename T2 > Udg & eEF  
  struct result_2 /6A:J]Q_  
  { }b<87#Nb9R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ArLz;#AOn  
} ; '&1  
u>j5`OXo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} qb 46EZu  
.)?2)Fl  
template < typename T > =ulr_i%Xs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;N9n'Sq4  
  { _-YL!oP  
  return fn(pk(t)); @5JLjCN  
} c4S>_qH  
template < typename T1, typename T2 > o x03c   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -(|7`U  
  { Gl d H SCy  
  return fn(pk(t1, t2)); 6eW1<p  
} #%9oQ6nO  
} ; X=-gAutfE=  
ze-TBh/  
UA1]o5K  
一目了然不是么? ^/ULh,w!fP  
最后实现bind )@sJTAK  
RcKQER  
A?^A*e  
template < typename Func, typename aPicker > :%+^}   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ki&WS<,0Z  
  { `bBfNI?3d*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); mRg ,A\  
} \pT^Zhp)  
!4DG P28  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p =#'B*'w  
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。 j=!(F`/  
Po2_ 0uX  
十一. phoenix v3=&{}+j.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: OtrXYiKB   
@+QYWh'  
for_each(v.begin(), v.end(), 9y d-&yDG  
(  <Hq6]\<  
do_ .I f"'hMY  
[ RPofa+  
  cout << _1 <<   " , " 4O5n6~24  
] \#IJ=+z   
.while_( -- _1), d&$.jk8 2  
cout << var( " \n " ) Q6e'0EIKC  
) (25^r  
); -&f]X u  
6&/ Ew4 e  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: P@o,4\;K  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor y^0HCp{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {+9^PC_hm;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cQUH%7m  
QiQ2XW\E  
oX=*MEfX  
template < typename Cond, typename Actor > i`ZHjW~`  
class do_while ?[NTw./'7A  
  { QI :/,w  
Cond cd; mfp`Iy"}+  
Actor act; dvrvpDoE.  
public : 5Xq.=/eX  
template < typename T > 8k*  
  struct result_1 hSLwiX~  
  { 9~Y)wz  
  typedef int result_type; '>S8t/  
} ; tDuUAI54  
CBz(hCaI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f6dE\  
cN[ q)ts  
template < typename T > 8as$h*W h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JaB tX'  
  { Rd;~'gbG  
  do %Hl:nT2M  
    { 2:6Y83  
  act(t); !`d832  
  } Hz;jJ&S  
  while (cd(t)); &zg$H,@Qp  
  return   0 ; v3VLvh 2)n  
} ;_Of`C+  
} ; %i]uW\~U  
v"Ud mv"  
-?2&5YB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X,C/x)  
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。 "\R@l Ux.Y  
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。 ]w&?k:y>  
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。 Cs6zv>SR  
下面就是产生这个functor的类: dmTW]P2  
G74a9li@  
]'bQ(<^#  
template < typename Actor > nfCd*f  
class do_while_actor zei9,^ C  
  { b|V4Fp  
Actor act; ~[ ks|  
public : Cs~\FI1wR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} L2V $%*6  
aLyhxmn ^)  
template < typename Cond > (Db*.kd8,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; VUg~[  
} ; d9Ow 2KrC  
qkR,<"C|`  
y>pq*i  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 FclSuQWti  
最后,是那个do_ EL)/5-=S  
\Im \*A   
"8j;k5<  
class do_while_invoker VEdnP+D  
  { zLIa! -C  
public : MWd_ 6XM  
template < typename Actor > TckR_0LNV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v2uS 6  
  { oJz:uv8Pe.  
  return do_while_actor < Actor > (act); JNA}EY^2I.  
} hvv>UC/  
} do_; Q1>Op$>h  
1SJHX1CxX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <=GzK:4L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /{#_Um0.  
最后来说说怎么处理break和continue JEkIbf?=r  
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。 (qc!-Isd~[  
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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