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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  wAz&"rS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L}FO jrN  
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, Q^q1 ns;r  
~",`,ZXQy  
:{ur{m5bX  
8Y_ol#\L  
  class filler Vg>(  Y,  
  { U R%4@   
public : i-'9AYyw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :OkT? (i  
} ; j8n4fv-)f  
v $7EvFS  
LK;k'IJ  
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: ]b=P=  
g"L|n7_b  
pFm=y#!t  
$ KRI'4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y8 KX<2s1  
r.T<j .\  
+]|Z%;im  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :Pg}Zz<  
n f.wCtf].  
4<?8M vF  
;i"*Ll>Q)  
二. 战前分析 Y)$ ;Ax-D  
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。 #."Hh<C  
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 3` #6ACF  
(lGaPMEU}  
N,f4*PQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !p[9{U->o;  
  /* --------------------------------------------- */ g(Io/hyj  
vector < int *> vp( 10 ); #!$GH_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `c69 ?/5  
/* --------------------------------------------- */ K^3co  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^<:sdv>Y5  
/* --------------------------------------------- */ GV^i`r^"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); C-?%uF  
  /* --------------------------------------------- */ Q3 eM2i8Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (^5 7UmFv]  
/* --------------------------------------------- */ =1u@7Bh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); NFr:y<0>z  
M#4QQ} F.  
0UH*\<R  
" beQZG  
看了之后,我们可以思考一些问题: +R\vgE68  
1._1, _2是什么? sT/c_^y  
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。 u1~9{"P*  
2._1 = 1是在做什么? %\kOLE2`  
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。 &tZG @  
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。 [Cb` {  
NziZTU}  
$Y9jrR'w  
三. 动工 /\w)>0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R'dSbn  
'r@:Cz3e*I  
xESjM1A)  
_6k*'aT~FK  
template < typename T > 2~*Ez!.3  
class assignment X<MO7I  
  { 7nVRn9Hn  
T value; oM2UzB{(  
public : -wv6s#"u  
assignment( const T & v) : value(v) {} ZZj~GQL(S  
template < typename T2 > e } *0ghKI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~=wC wA|1  
} ; Dgql?+2$  
9M /SH$Qy  
`s]4AKBO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k;EPpr-{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c.|l-zAeX  
1TM~*<Jb  
teW6;O_  
)%X;^(zKM  
  class holder #$1og=  
  { G|m1.=DJm  
public : 20TCG0% x  
template < typename T > bpkwn<7-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lg}HGG  
  { +xXH2b$wWC  
  return assignment < T > (t); e8EfQ1 Ar  
} gUAxyV  
} ; `$604+G  
8*SP~q  
3^ StIw{X  
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: $3d}"D  
PU {uE[  
  static holder _1; 1 Vy,&[c~"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &5%dhc4&!&  
o3Vn<Z$/Cl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  2T)sXBu  
而不用手动写一个函数对象。 /_\#zC[  
#n  
L!'k ! k  
/ EMJSr  
四. 问题分析 1mSaS4!"B  
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。 5y} v{Ijt  
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。 !$g+F(:(c  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0fs$#j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >qo~d?+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7 yt=]1  
hKlZi!4J  
五. 问题1:一致性 ` r']^ ,  
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?| Ao7`G':  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 aVe/ gE  
GOSI3RRn  
struct holder _0pO8o-x  
  { q+a.G2S  
  // {C^@Q"I  
  template < typename T > %5  
T &   operator ()( const T & r) const .5Q:Xp  
  { l+wc '= ]  
  return (T & )r; 4.K'\S  
} U,lJ"$'  
} ; >J=<bhR  
1# t6`N]?V  
这样的话assignment也必须相应改动: L fl-!1  
?`zgq>R}w[  
template < typename Left, typename Right > 1j\aH&)GH  
class assignment . -"E^f  
  { (shK  
Left l; >?YNW   
Right r; {6d b{ ay_  
public : -Y:ROoFOZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DJQglt}~  
template < typename T2 > ArI]`h'W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }Uf<ZXW  
} ; uD[ "{?H  
df=z F.5  
同时,holder的operator=也需要改动: @("}]/O V:  
R: aYL~  
template < typename T > ^+R:MBK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *mBJ? { !  
  { `BnP[jF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l9/:FiJ_  
} 137Xl>nO  
(\dK4JJ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2D([Z-<i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BN@,/m9OQ%  
mEQ!-p   
return l(rhs) = r; ?A7Yk4Y.?N  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 q2_`v5t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t]^_ l$  
,fnsE^}.U  
template < typename Tp > c-5jYwV  
class constant_t E/za @W  
  { 8,o17}NY,  
  const Tp t; 3AlqBXE"Z<  
public : .dI)R40L/\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} WwW^[k (X  
template < typename T > ~4)Y#IxL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }#=Od e  
  { wH!#aB>kP  
  return t; |,}E0G.  
} jxy1  
} ; 3ViM ?p  
5#_tE<uM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 k|O,1  
下面就可以修改holder的operator=了 Q-zdJt  
l_v*7d  
template < typename T > 1. SkIu%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const H/+{e,SW"  
  { wq4nMY:#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); '1]7zWbW  
} ;IC'Gq  
KtTza5aF  
同时也要修改assignment的operator() HR3_@^<7  
v3JPE])/  
template < typename T2 > F$*3@Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *`KrVu 6s  
现在代码看起来就很一致了。 bV3lE6z  
Y jup  
六. 问题2:链式操作 JfTfAq]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 FD6v /Y  
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。 `Lz1{#F2G  
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。 lIuXo3  
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。 %yaG,;>U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct DuF7HTN[K  
M^ 5e~y  
template < typename T > w3#`1T`N  
struct result_1 V:\]cGA{  
  { 8Inx/>eOI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; WOO%YU =  
} ; 5 R*lVUix  
KzkgWMM  
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: g2'x#%ET  
e~Hr(O+;e6  
template < typename T > <F=Dj*]  
struct   ref Lp~^*j(  
  { b~W)S/wF$P  
typedef T & reference; 8^w/HCC8O  
} ; Lht[g9  
template < typename T > Tiprdvm<  
struct   ref < T &> /{DaPqRa  
  { +t>XxYScx  
typedef T & reference; pGGV\zD^  
} ; O3ZM:,.  
Za!w#j%h  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: CT}' ")Bm  
u)7 ]1e{  
template < typename T > baIbf@t/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l7Lj[d<n  
  { >h[(w  
  return l(t) = r(t); sA\L7`2H  
} M@O2 WB1ws  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 sPpS~wk*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 nx;$dxx_Ws  
4p x_ZD#J  
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 E!@/NE\-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E|,30Z+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jm> U6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 E{gv,cUM  
最后的布局是: 8&T,LNZoY  
                Add kr{)  
              /   \ M;qb7Mu  
            Divide   5 x(vai1CrdH  
            /   \ tE:X,Lt[  
          _1     3 JmjxGcG  
似乎一切都解决了?不。 \ 522,n`  
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。 DoG%T(M!a9  
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。  ,F}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:  i_y:4  
sVcdj|j  
template < typename Right > \c68n  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const > i`8R  
Right & rt) const !a4cjc(  
  { !u%9;>T7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Oc^m_U8>^  
} 6oA~J]<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1C'P)f28  
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。 Wo2 v5-  
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。 &<=e_0zT  
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。 9ET/I$n  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 G)~MbesJ  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? :;_#5  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: u0'i!@795  
/4H[4m]I  
template < class Action >  6s5b$x  
class picker : public Action ,$BgR2^  
  { ;24'f-Eri  
public : T\cR2ZT~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} JE9>8+  
  // all the operator overloaded wlL8X7+:  
} ; 0`Gai2\1@  
R|H[lbw  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 = uk`pj  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: lY->ucS %P  
1XGG.+D  
template < typename Right > 3!bK d2"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u&tFb]1@)  
  { +:!ScG*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~xE=mg4le  
} N)P((>S;  
a! ?.F_T9A  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > K@*rVor{  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 +Tp%5+E  
a(5y>HF  
template < typename T >   struct picker_maker j,4,zA1j|  
  { `>\4"`I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }<.7xz|V  
} ; lc" qqt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^ePsIl1E  
  { aSTFcz"  
typedef picker < T > result; Ny B&uf  
} ; y]J3h Ks  
hMz&JJ&B  
下面总的结构就有了: ) (+)Q'*  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 }R`Irxv4  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2H3(HZv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K Ka c6Zj  
至此链式操作完美实现。 ^A- sS~w  
^ ~, ndH{  
&q"'_4  
七. 问题3 KCl &H  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 hc6.#~i  
@Mzz2&(d U  
template < typename T1, typename T2 > ^J0zXe -d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l`G(O$ct  
  { =p5?+3" @  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); erXy>H[;  
} Esb ?U|F4  
y%2%^wF  
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: a6k(9ZF  
6EZ1YG}  
template < typename T1, typename T2 > )&XnM69~b  
struct result_2 q%DVDq( z  
  { Q5hb0O%a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0n\^$WY  
} ; w[e0wh`.  
>/8ru*Oc  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? I'xC+nL@  
这个差事就留给了holder自己。 R04.K !  
    c1PViko,>  
XynU/Go,  
template < int Order > y{YXf! AS  
class holder; }Z"28?  
template <> nZ&T8@m  
class holder < 1 > @l)\?IEF@f  
  { Sy4 mZ}:  
public : a5X`jo  
template < typename T > W^003*m~~K  
  struct result_1 k{?!O\yY  
  { p}96uaC1  
  typedef T & result; 1!X1wCT  
} ; .4I w=T_  
template < typename T1, typename T2 > 2]2{&bu  
  struct result_2 *Ao2j;  
  { /tG5!l  
  typedef T1 & result; B%TXw#|  
} ; (QhG xuC  
template < typename T > .V8/ELr]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C:rRK*  
  { YW'{|9KnI  
  return (T & )r; t'dHCp}  
} (D0C#<4P  
template < typename T1, typename T2 > 7U&5^s )J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x(rd$oZO  
  { aB=vu=hF  
  return (T1 & )r1; U)u\1AV5  
} YR?3 61FK  
} ; $K+4C0wX`  
:!(YEF#}  
template <> dVPq%[J2  
class holder < 2 > >g>f;\mD7$  
  { )Y=w40Yzd  
public : C  usVW  
template < typename T > SAd 97A:  
  struct result_1 zhuy ePn  
  { 67}]s@:l](  
  typedef T & result; 0[V&8\S~'T  
} ; VV?]U$  
template < typename T1, typename T2 > Y0@'za^y  
  struct result_2 "kcpA#uD|  
  { #.<*; rB  
  typedef T2 & result; o G (0i  
} ; w 9G_>+?E  
template < typename T > f0/jwfL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l.XknF  
  { '.]e._T  
  return (T & )r; , D exJ1  
} M4zX*&w.T  
template < typename T1, typename T2 > 44'=;/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n33JTqX  
  { 1y},9ym  
  return (T2 & )r2; ->#y(}  
} c_@XQ&DC`  
} ; =$^Wkau  
eFt\D\XOW  
&=v/VRan[  
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> >。 <^CYxy  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I++W0wa.n  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xIS\4]F?r  
gV<0Hj  
return l(i, j) = r(i, j); ]]\)=F`n77  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H;b8I  
tn"Y9 k|  
  return ( int & )i; ATKYjhc _  
  return ( int & )j; ^zvA?'s  
最后执行i = j; JN{<oxI  
可见,参数被正确的选择了。 :hC {5!|  
v9Z lNA7m!  
1 ;_{US5FR  
g,00'z_D  
jf$JaY  
八. 中期总结 bHhC56[M  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ,"P5D&,_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 XD;15a  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :*mA,2s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e*Uz# w:  
l84h%,  
DCEvr"(  
]NaMZ  
y3&Tv  
c'4>D,?1  
九. 简化 @?<N +qdH>  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 &/B2)l6a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yf `.%  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 3S[w'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &,W_#l{  
  +-*/&|^等 D}zOuB,S  
2. 返回引用。 gGtep*k  
  =,各种复合赋值等 YH /S2D  
3. 返回固定类型。 !Z#_X@NFc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D__lqboz  
4. 原样返回。 844tXMtPB\  
  operator, 3v9gb,)y\  
5. 返回解引用的类型。 uS! 35{.>  
  operator*(单目) 1$='`@8I  
6. 返回地址。 LP5eFl`|T  
  operator&(单目) S1}1"y/  
7. 下表访问返回类型。 qPFG+~\c  
  operator[] *k3 d^9o#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 B(4:_ j\2  
  operator<<和operator>> Z]mM  
/E`l:&89)  
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。 l%sp[uqcg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {ED(O -W  
5]4<!m  
template < typename Left > 6MLN>)t  
struct value_return 6 . +[ z  
  { 2+T8Y,g  
template < typename T > n:5O9,umZ  
  struct result_1 ?=;e.qK=71  
  { es.\e.HK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2x<Qt2"  
} ; BiHiVhD_  
&=s|  
template < typename T1, typename T2 > 6e$sA (a=i  
  struct result_2 9B!im\]O  
  { 4i+PiD:H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; % +kT  
} ; 37:b D  
} ; .LXh]I *  
%{N$1ht^  
ch5`fm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >gX0Ij#G  
&xGfkCP.]  
下面我们来剥离functor中的operator() z:ru68  
首先operator里面的代码全是下面的形式: egxJ3.  
)Dk0V!%N  
return l(t) op r(t) cXLV"d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %!ER@&1f&  
return op l(t) 0j a  
return op l(t1, t2) ~uhyROO,G"  
return l(t) op wzHjEW  
return l(t1, t2) op y(c|5CQ  
return l(t)[r(t)] 5UrXVdP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4pfix1F g  
.T#y N\S1  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: #q~3c;ec  
单目: return f(l(t), r(t)); <FcPxZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *f0.=?  
双目: return f(l(t)); )AnlFO+V  
return f(l(t1, t2)); zbIwH6  
下面就是f的实现,以operator/为例 zJG x5JC  
.WL\:{G8;  
struct meta_divide  =BqaGXr  
  { 5I8FD".i  
template < typename T1, typename T2 > [x$eF~Kp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -CU7u=*b  
  { A]tf>H#1  
  return t1 / t2; eZR8<Z %  
} 9Th32}H  
} ; e\d5SKY  
[5RFQ!  
这个工作可以让宏来做: we:5gK &  
? !oVf>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /+<%,c$n  
template < typename T1, typename T2 > \ \4\\575zp'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c5B_WqjJ  
以后可以直接用 gq/ePSa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,IT)zCpaBP  
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 }> !"SU:d  
(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。。。) 8aZey_Hw;+  
sO{0hZkc  
~*' 8=D?)  
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 | z(Ws  
|oBdryi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a! 0?L0_W&  
class unary_op : public Rettype 7/D9n9F  
  { PBAz` y2  
    Left l; YL9t3 ]  
public : Lilk8|?#W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 282+1X  
RXx?/\~yd;  
template < typename T > r.a9W? (E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I*vj26qvg  
      { <PfPh~  
      return FuncType::execute(l(t)); TN |{P  
    } U7*VIRibv+  
e&H<lT  
    template < typename T1, typename T2 > G7/?hky 0.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qh)!|B  
      { M|Dwk3#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cT>z  
    } U3_yEvZ  
} ; }<\65 B$1  
d,oOn.n&  
+4:+qGAJ{  
同样还可以申明一个binary_op *(\;}JF-  
Ghgv RR$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > St7D.|  
class binary_op : public Rettype Zm; +Ku>  
  { <SC|A|  
    Left l; ~kj(s>xP  
Right r; #o r7T^  
public : f<> YYeY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Xg!|F[i  
$ vw}p.  
template < typename T > P2 K>|r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uu@'02G8  
      { G8(i).Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); d WB8  
    } !(ux.T0  
>D p6@%  
    template < typename T1, typename T2 > X^ ^?}>t[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1&@wb'MBs.  
      { "mP*}VF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p=`x  
    } B'gk/^6$eg  
} ; $MJDB  
[^(R1K  
p\]LEP\z,  
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 DO-K  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ji}IV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (y+5d00  
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。 bJ,=yB+0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! eZ.0,A*1B1  
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。。。 MY<!\4/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 AXU!-er$  
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) 1M~:]}*<  
下面是修改过的unary_op A6x_!  
Q!+{MsZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > D 917[ <$  
class unary_op v$Y1+Ep9  
  { .vOpU4  
Left l; HH~  du  
  x+:,b~Skk  
public : NK#"qK""k  
#<i> <EG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zRJKIm  
dG~B3xg;5i  
template < typename T > <# x%A0  
  struct result_1 MoR-8vnJ  
  { *sIG&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -IsdU7}  
} ; teS0F  
u*-<5& X  
template < typename T1, typename T2 > I^\bS  
  struct result_2 KjfKo;T  
  { -^xKG'uth  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J!fc)h  
} ; ?eVuz x  
k -DB~-L  
template < typename T1, typename T2 > `# M.t);^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U*fj5  
  { 9oxf)pjw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); JHh9> .1  
} dj&m  
>Hzb0N!VJ  
template < typename T > t?H;iBrpxd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nTy,Jml  
  { Qbt>}?-  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~Ow23N  
} )E~\H+FP6  
;3?J#e6;  
} ; "JLhOTPaHf  
|VR5Q(d  
E?h2e~ ,]  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug GGQ(|?w  
好啦,现在才真正完美了。 =^AZx)Kwd  
现在在picker里面就可以这么添加了: +?txGHQq  
*7fPp8k+Z;  
template < typename Right > [W\atmd"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (Rg!km%2T  
  { [ma#8p)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,<j5i?  
} 5b4V/d* '  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 . .je<   
H{Y=&#%d  
rbZ6V :  
OO+#KyU   
v4a4*rBI"  
十. bind V?z{UZkR  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 vyOC2c8  
先来分析一下一段例子 QZa#i L  
wOkJ:k   
l=?y=2+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =2)$|KC  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 BRzWZq%r3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ggsi`Z{j?  
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。 rxI&;F#  
我们来写个简单的。 :w_1J'D}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ${6'  
对于函数对象类的版本: gw"l& r  
%oKqK >S)  
template < typename Func > `ur9KP4Dq  
struct functor_trait Ollv _o3  
  { '{k Nbx51  
typedef typename Func::result_type result_type; YeVc,B'  
} ; ~ 2oP,  
对于无参数函数的版本: : It W|  
NITx;iC  
template < typename Ret > z'D{:q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Qbpl$L  
  { jh](s U  
typedef Ret result_type; e^_@^(||!6  
} ; -2ij;pkIW$  
对于单参数函数的版本: o9d$ 4s@/  
;Hp'x_xQ  
template < typename Ret, typename V1 > *vE C,)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TY[d%rMm  
  { 0HuRFl  
typedef Ret result_type; n:."ZBtY*  
} ; $ 14DTjj  
对于双参数函数的版本: Y"rV[oe   
!;!~5"0~"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > qFChZ+3>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {,2_K6#  
  { EAXU{dRV  
typedef Ret result_type; LP6FSo~K  
} ; #TwE??ms  
等等。。。 ]3u'Qv}o  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,(W98}nB  
z\d2T%^:g(  
template < typename Func > VgTI2  
struct func_return }JMkM9]  
  { pyJOEL]1F  
template < typename T > JwVC?m).  
  struct result_1 `e|Lw  
  { R eu J=|F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |&'] ms5J  
} ; )t|Q7$ v1  
Kf^F#dA  
template < typename T1, typename T2 > ZDJWd=E  
  struct result_2 KY&,(z   
  { W@C tFU9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G-?9;w'@  
} ; b<78K5'  
} ; gO!h<1!  
je3n'^m  
<7] Y\{+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ioCkPj  
R+hS;F nh%  
template < typename Func, typename aPicker > q$'&RG  
class binder_1 W2Z]?l;vQQ  
  { Jxw:Jk ~  
Func fn; U (7P X`1  
aPicker pk; 2Lgvy/uN  
public : n<&R"89  
&+^ Y>Ke  
template < typename T > <qY>d,+E'  
  struct result_1 EXzNehO~e  
  { [IA==B7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; o xu9v/  
} ; K05Y;URbd  
b/Q"j3  
template < typename T1, typename T2 > 3Dvk oV  
  struct result_2 svjFy/T(lL  
  { .: ;Hh~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e"mfJY  
} ; K"$ky,tU  
'X<uG x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U2nRgd  
3g:+p  
template < typename T > ,#OG/r-H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :"IH*7xp  
  { <yO9j   
  return fn(pk(t)); ]3jH^7[?  
} TFPq(i  
template < typename T1, typename T2 > %k)I =|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "0)G|pZI  
  { Dy@NgHe  
  return fn(pk(t1, t2)); l #z`4<  
} =@XR$Uud6  
} ; 5D*V%v  
EQO7:vb  
*3($s_r>  
一目了然不是么? )/N! {`.9  
最后实现bind Mg/2 w  
bA,D]  
wVtBeZa  
template < typename Func, typename aPicker > $Ws2g*i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y2&6xTh  
  { B*N8:u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l= S_#  
} FuBRb(I  
^- Ji]5~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W<7Bq_L[|  
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。 YU(x!<Z  
qrYeh`Mv  
十一. phoenix `2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >[=`{B  
*.l=> #qF  
for_each(v.begin(), v.end(), ka%pS  
( ox#4|<qM  
do_ z# B) b5  
[ 1bs95Fh9Q  
  cout << _1 <<   " , " iO`f{?b  
] bYH_U4b  
.while_( -- _1), -v@^6bQVp  
cout << var( " \n " ) q)zvePO#  
) }cmL{S  
); ,DLNI0uV  
')RK(I  
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: 8;3FTF  
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 ^o:5B%}#[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >UH=]$0N  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1sA-BQL  
bNgcZ V.  
P 'k39  
template < typename Cond, typename Actor > Wfy+7$14M  
class do_while hp}8 3.oA  
  { O0RQ}~$'m  
Cond cd; k{62UaL.  
Actor act; w2GY,,R  
public : Ta$<#wb  
template < typename T > Qz;" b!  
  struct result_1 rE~O}2a#H  
  { t[~i})yS  
  typedef int result_type; / KM+PeO  
} ; !<ucwWY,  
tWI hbt  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y7HWf  
kfV}w,  
template < typename T > N@S;{uK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )\^OI:E  
  { 7lu;lAAP  
  do H;`@SJBf  
    { GvY8O|a  
  act(t); _`58G#z  
  } 4r$t}t gX  
  while (cd(t)); n2~rrQ \/p  
  return   0 ; UqbE  
} %+}\i'j7  
} ; -xlI'gNg7  
9'M({/7y  
qm@hD>W+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ` (<>`  
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。 isqW?$s  
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。 d1N&J`R\1  
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。 1>1!oml1E  
下面就是产生这个functor的类: $2 0*&4y^  
M:N> {_1&  
UPsh Y  
template < typename Actor > :T2K\@  
class do_while_actor w:Vs$,  
  { R?R6|4  
Actor act; _35?z"0  
public : 'yqp   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Lm/^ 8V+  
h/ic-iH(>  
template < typename Cond > %' Fc%3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :tMWy m  
} ; ;Lx5r=<Hx  
;F5%X\ t-  
^z1WPI  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 APy a&TG  
最后,是那个do_ -xXM/3g1u  
h2 y@xnn  
UHHe~L  
class do_while_invoker h fNBWN  
  { qabM@+m[  
public : $!t!=  
template < typename Actor > KT}}=st%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const X |as1Y$O+  
  { BScysoeD  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1'=brc YR  
} l6RJour  
} do_; :iJ= 9  
}-kb"\X%g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? x<].mx  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SVJ3!1B,  
最后来说说怎么处理break和continue *|cvx:GO  
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。 p n)5neX{  
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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