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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :X":>M;;+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (6c/)MH  
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, JQb{?C  
Vu_oxL}  
HnPy";{  
Ft;x@!h%  
  class filler |HAbZd7PG  
  { U ]pE{ ^\w  
public : rFcz 0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~xzr8 P  
} ; b!t[PShw^  
8Z}%,G*n  
3]S_w[Q4  
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: [cDkmRV  
R?{_Q<17  
tF[) Y#  
86LE )z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5XT^K)'  
lOA EM  
Y4YZM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $,Q] GIC  
x7B;\D#`i/  
JCxQENsVqB  
WBKf)A^S  
二. 战前分析 YuuTLX%3  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ^coCsV^CW"  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 (Jb#'(~a  
+Zi+ /9Z(H  
g mWwlkf9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); = y^5PjN  
  /* --------------------------------------------- */ r5[pT(XT]  
vector < int *> vp( 10 ); 8(ZQM01;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !Th5x2  
/* --------------------------------------------- */ XFTqt]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Sa)sDf1+`  
/* --------------------------------------------- */ ai d1eF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,J2qLH1  
  /* --------------------------------------------- */ NPv.7,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~(*tcs]hY  
/* --------------------------------------------- */ x+~!M:fAc9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8@ f!,!Wn  
}e|cszNRd  
Z=$-S(>J  
&g}P)x r  
看了之后,我们可以思考一些问题: d@^%fVhG  
1._1, _2是什么? Xz:ha >}C  
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。 X}G$ON  
2._1 = 1是在做什么? m{$+  
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。 v`L]dY4,  
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。 M8:i]   
D,*|:i  
 &I-T  
三. 动工 VZ IY=Q>g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: RU#}!Kq  
&b>&XMIK  
Slo^tqbG  
)AEtW[~D  
template < typename T > J e|   
class assignment 3ouy-SQ  
  { gdSqG2/&  
T value; >+<b_q|P  
public : %yc-D]P/  
assignment( const T & v) : value(v) {} aZo}Ix:/  
template < typename T2 > %Unwh1VG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |3FGMg%  
} ; 4n.JRR&;  
Kt qOA[6  
P3!@}!r8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "N'W~XPG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q "NZE  
f.j<VKF}  
3S#p4{3   
A|K=>7n]U  
  class holder (!b)<V*  
  { !\VEUF,K?  
public : *[i49X&rd  
template < typename T > 5"G-r._  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e[Vk+Te7  
  { gT+wn-3  
  return assignment < T > (t); 4V{&[ Z  
} "{+2Q  
} ; P9:5kiP H  
THy?Y  
> jiez,  
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: &=S:I!9;;  
5|jY  
  static holder _1; I*N v|HST  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 f tl$P[T  
y4@gw.pt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IP{$lC  
而不用手动写一个函数对象。 D=%1?8K  
^uG^>Om*  
y5*zyd  
]8"U)fzmc.  
四. 问题分析 (#6Fg|f4Y  
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。 aeNbZpFQ  
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。 f`;w@gR`=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bbjEQby  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X}]A_G  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 OqRRf  
]zAwKuIK  
五. 问题1:一致性 7l/ZRz }1  
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?| p<\!{5:   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &N=vs  
kf<c[su  
struct holder CvZ\Z472.j  
  { A4rMJ+!5  
  // %A3m%&(m&%  
  template < typename T > ,) dlL tUm  
T &   operator ()( const T & r) const /zXOta G  
  { nC[aEZ7  
  return (T & )r; 6`6 / 2C$%  
} NNr6~m)3v  
} ; i?b9zn  
b{aB^a:f=L  
这样的话assignment也必须相应改动: }=\?]9`  
CV=qcD  
template < typename Left, typename Right > 21Dc.t{  
class assignment "l-#v| 54  
  { )HI\T];  
Left l; m3o -p   
Right r; 2<!IYEyT  
public : DOGGQ$0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {9{X\|  
template < typename T2 > co\Il]`R/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Gt?l 2s  
} ; 32HF&P+0%  
:JX2GRL4  
同时,holder的operator=也需要改动: .vy@uT,  
HnjA78%i  
template < typename T > djnES,^%9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const MCEHv}W  
  { =#pYd~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5y g`TW  
} $v#`2S(7  
opm_|0  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 BtbU?t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 AWMJ/ E*T  
n6t@ e^  
return l(rhs) = r; ?ZGsh7<k  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 U$OI]Dd9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o9sPyY$aQ  
R ai 0 4  
template < typename Tp > z7sDaZL?_  
class constant_t z k}AGw  
  { '@@!lV  
  const Tp t; $+n6V2^K)7  
public : `) cH(Rj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} iSoQ1#MP)2  
template < typename T > u_+iH$zA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u;t~ z  
  { Y-y yg4JH  
  return t; 573,b7Yf  
} /RqWrpzx@  
} ; R3a}YwJFXF  
^Y+C!I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *{+{h;p  
下面就可以修改holder的operator=了 e Bxm  
E X'PRNB,  
template < typename T > x$o^;2Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bFajK;  
  { _ {wP:dI "  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )kI**mI}  
}  3TCRCz  
Ic_NQ<8  
同时也要修改assignment的operator() *IWW,@0  
WG6 0  
template < typename T2 > "|1iz2L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7M7Ir\d0lp  
现在代码看起来就很一致了。 *@PM,tS;  
{]}94T~/k  
六. 问题2:链式操作 7mdd}L^h Z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K.mxF,H  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 7p2xst  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 3BCD0 %8  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 X|Y(*$?D7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct LOi}\O8  
wxc#)W  
template < typename T > m Rw0R{  
struct result_1 ~I+MuI[  
  { 3Y2~HuM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J@$~q}iG  
} ; !*"fWahv  
B T"R"w  
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: +ppA..1  
a= j'G]=  
template < typename T > lD3nz<p  
struct   ref 37jxl+  
  { :p: C  
typedef T & reference; "#o..?K  
} ; `wtso  
template < typename T > JL1A3G  
struct   ref < T &> JJtx `@Bc  
  { yTd8)zWq  
typedef T & reference; J,CwC)  
} ; \|{/.R  
rfEWh Vy(}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: f!#!  
/ 'qoKof  
template < typename T > 9)'f)60^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q7XOO3<):  
  { wTa u.Bo  
  return l(t) = r(t); ]n|Jc_Y  
} w90YlWS#  
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。 J>}J~[ap\J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ed q,:  
OQKeU0v  
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 '{jr9Vh  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f2;.He  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :+PE1=v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ={ms@/e/T  
最后的布局是: (n*:LS=0  
                Add p8!T) ?|  
              /   \ C{zp8 A(Dh  
            Divide   5 [rT.k5_  
            /   \ s4"Os gP+  
          _1     3 -<6?ISF2  
似乎一切都解决了?不。 v wEbGx  
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。 nlNk  
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。 b[<RcM{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: ~.%HZzR6&  
<ErX<(0`ig  
template < typename Right > )|lxzlk  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l,4O  
Right & rt) const ~x9 ]?T  
  { zd=O;T;.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  @;bBc  
} ]oB~8d  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]h,rgO ;  
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。 |R0f--;  
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。 ]A3  
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。 t+8e?="  
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。 \c:$ eF  
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? PVo7Sy!'H  
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: 9aJIq{`E  
VIT|#  
template < class Action > y'K2#Y~1e  
class picker : public Action Z]]Ur  
  { pZ.b X  
public : CP~ZIIip"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \x}\)m_7M<  
  // all the operator overloaded IA@>'O  
} ; @vt.Db  
9RJF  
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。 DpT9"?g7  
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: g |>LT_  
sCFxn  
template < typename Right > H&)}Z6C"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +P2oQ_Fk`9  
  { Cd}^&z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \_ 3>v5k|  
} A I.(}W4]  
n:%4 SZn  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !#c'| *k  
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。 by/H:5}7  
GXtK3YAr  
template < typename T >   struct picker_maker qSc-V`*  
  { vQljxRtW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x=oV!x  
} ; 0ra'H/>Ly  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > SMX]JZmH  
  { N ,Eap KG  
typedef picker < T > result; Q\N*)&Sd<M  
} ; 1[!v{F%]  
t}YcB`q)  
下面总的结构就有了: ?*fY$93O  
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。 \VNu35* J|  
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。 7FG;fJ;&NZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S(zp_  
至此链式操作完美实现。 {%R^8  
}Kp!,  
f+h\RE=BGt  
七. 问题3 kFn/dQ4|  
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。 V*giF`gq  
Q/+`9z+c  
template < typename T1, typename T2 > Muo E~K2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <\^0!v  
  { [eX]x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); rAH!%~  
} bhqSqU}6~  
yQK{ +w  
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: tVAi0`DV  
&lQ%;)'  
template < typename T1, typename T2 > 'ToE Y3  
struct result_2 y[8;mCh  
  { zjpZ] $  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :ky`)F`  
} ; 0MWW( ;  
!T{+s 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? yLnQ9BXB&  
这个差事就留给了holder自己。 t6DSZ^Zq  
    qoO`)<  
4&}%GH>}  
template < int Order > ytZo0pad  
class holder; kxMvOB$  
template <> $w0TEO!  
class holder < 1 > $DY#04Je\=  
  { 2J7|y\N,  
public : U#jz5<r  
template < typename T > DrK]U}3fh"  
  struct result_1 0!hr9Y]Lx  
  { :o s8"  
  typedef T & result; \P<aK$g  
} ; 5Gz!Bf@!!  
template < typename T1, typename T2 > @Zt~b'n  
  struct result_2 ;c!> =  
  { R}nvSerVb  
  typedef T1 & result; 0*gvHVd/l  
} ; 7>N~l  
template < typename T > |P >"a`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'f5 8Jwql  
  {  {^N,=m\  
  return (T & )r; u8Ys2KLpL  
} fN&,.UB^p  
template < typename T1, typename T2 > e^y9Kmd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m2PUU/8B/  
  { uo#1^`P  
  return (T1 & )r1; J(7#yg%5  
} !oWB5x~:P  
} ; daE.y_9y  
p='j/=  
template <> $}9jv3>)  
class holder < 2 > 6'^_*n  
  { 9@ k8$@  
public : &dyQ6i$],  
template < typename T > vqm|D&HU  
  struct result_1 vpQ&vJfR  
  { mY"7/dw<v  
  typedef T & result; 8A>OQR  
} ; #l=yD]t PU  
template < typename T1, typename T2 > 1djZ5`+  
  struct result_2 %'Cj~An  
  { {9@D zP  
  typedef T2 & result; &6eo;8 `U  
} ; 2W,9HSu8  
template < typename T > vV,TT%J8D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y]db]pP5  
  { )UzJ2Pa<+_  
  return (T & )r; rzf Lp  
} ~; 9HGtg  
template < typename T1, typename T2 > :u>RyKu|&R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z-iU7 O  
  { %7#<K\])  
  return (T2 & )r2; ;UQGi}?CD  
} CTIS}_CWd=  
} ; B)0/kY7c  
N!+=5!  
Hjm> I'9  
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> >。 c]6b|mHT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6S`_L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \<7Bx[/D4  
/ Hr|u  
return l(i, j) = r(i, j); B2;P%B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1j?P$%p  
E'08'8y  
  return ( int & )i; ?;XO1cs  
  return ( int & )j; ^ja]e%w#  
最后执行i = j; 2j s/>L0  
可见,参数被正确的选择了。 Ac:`xk<  
UqK.b}s  
(xfc_h*xA  
*:%&z?<Fw  
!0;AFv`\  
八. 中期总结 Y{} ub]i  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: fn}E1w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~+Wx\:TT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vjEDd`jYZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K~L&Z?~|E  
Z RVt2  
'O<b'}-A  
q[s,q3n~  
\{h_i FU!  
Zbczbnj  
九. 简化 S?688  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 JwG(WLb:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0D5Z#iW>1  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: q5f QTV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]#o;`5'  
  +-*/&|^等 hek+zloB+  
2. 返回引用。 iOiF kka  
  =,各种复合赋值等 6n9/`D!  
3. 返回固定类型。 kV'zA F v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *zdD4 I=  
4. 原样返回。 "f91YX_)  
  operator, 2S8;=x}/  
5. 返回解引用的类型。 <cTX;&0=  
  operator*(单目) 9D3W_eIc  
6. 返回地址。 wd`p>  
  operator&(单目) AiHU*dp6  
7. 下表访问返回类型。 !tq]kKJ3:  
  operator[] &y? |$p\;/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :8yebOs   
  operator<<和operator>> IdmP!(u  
rJiF2W  
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。 V(ELrjB0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xlv(PVdn  
Gu$/rb?  
template < typename Left > cH_qHXi[G  
struct value_return +`d92Tz  
  { |f_'(-v`E  
template < typename T > c.>f,vtcn  
  struct result_1 >Na.C(DZ  
  { K|%Am4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^G!cv  
} ; mV}bQ^*?Z  
Uu7]`Ul  
template < typename T1, typename T2 > RP~nLh3=\  
  struct result_2 t|U5]$5  
  { u`v&URM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; By1T um+I1  
} ; c7CYulm  
} ; \&F4Wl>`  
+$C9@CZM9  
%R GZu\p  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait o*K7(yUL4  
CR [>5/:M  
下面我们来剥离functor中的operator() DuC#tDP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K~:SLCv E%  
4)iP%%JH  
return l(t) op r(t) %pVsafV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) An_(L*Qz  
return op l(t) `:&RB4Z  
return op l(t1, t2) wR_mJMk_  
return l(t) op <zXG}JuL@T  
return l(t1, t2) op / &Z8g4vc  
return l(t)[r(t)] "L.k m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P%R!\i  
 ?s,oH  
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: @|A!?}  
单目: return f(l(t), r(t)); Sh#N5kgD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1uw1(iL+  
双目: return f(l(t)); .=:f]fs  
return f(l(t1, t2)); A;8kC}  
下面就是f的实现,以operator/为例 jU-LT8y:  
3I 0pHP5  
struct meta_divide q 4Pv\YO  
  { <y7{bk~i  
template < typename T1, typename T2 > db 99S   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) c#x~x  
  { <lzC|>BG  
  return t1 / t2; OV{v6,>O  
} :2j`NyLI.  
} ; h[dJNawL  
> %KEMlKZ  
这个工作可以让宏来做: [pU(z'caS  
tQ@7cjq8bA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lL zR5445)  
template < typename T1, typename T2 > \ < }K9 50  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]s Euh~F  
以后可以直接用 +mjwX?yF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u^xnOVE  
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 UG\2wH_  
(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。。。) k2eKs*WLC  
'A|c\sy  
6r"NU`1A;r  
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 QyCrz{/  
TDw~sxtv&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NrS+N;i  
class unary_op : public Rettype 4Pr^>m  
  { #_^ p~:  
    Left l; wfO -bzdw  
public : o|>=< l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ="]lN  
|8E~C~d  
template < typename T > r.)n>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mq~E'g4#  
      { MR|A_e^x  
      return FuncType::execute(l(t)); t,LK92?  
    } &n,v@ gt  
0`zdj  
    template < typename T1, typename T2 > oi`L ;w|]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BcQUD?LC`  
      { -W6@[5c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sDs.da#*2  
    } ac\aH#J_nC  
} ; ^6# yL6E,~  
+6>2= ,?Z  
r1F5'?NZ(0  
同样还可以申明一个binary_op G\tN(%.f  
Pz*BuL <  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >!Gq[i0  
class binary_op : public Rettype gGE{r}$  
  { W/A@qo"  
    Left l; sT=|"H?  
Right r; #}fvjJ{  
public : Q}Ah{H0C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n7i~^nf>  
]*]*O|w  
template < typename T > ;Qy Ew5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;Mq'+4$  
      { 8;`B3N7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lI46 f  
    } 7kD?xHpe  
<V U-ja*(J  
    template < typename T1, typename T2 > \X6q A-Ht  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uxdB}H,  
      { E`LaO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8oU R/___  
    } -J!n7  
} ; = mQY%l  
b&A/S$*  
wx-&(f   
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 \_u{ EB'b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 rhzI*nwOT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2.JrLBhN  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~i?Jg/qcxN  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~tTa[_a!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 o1 27? ^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;~ Xjk  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) mx1Bk9h%Xe  
下面是修改过的unary_op &:C[ nq  
Nq9pory^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )6XnxBSH  
class unary_op m.6uLaD"!}  
  { Ib2&L  
Left l; m; =S]3P*  
  c>c3qjWY/  
public : nzxHd7NIZ  
!p ~.Y+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M`#g>~bI#R  
#2\M(5d  
template < typename T > Y&M{7  
  struct result_1 x$Wtkb0<  
  { StR)O))I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T__@hfT  
} ; ~Gc@#Msj  
|CQjgI|;  
template < typename T1, typename T2 > P\[K)N/1  
  struct result_2 Gn6\n'r0  
  { 41B.ZE+*qd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VwBw!,%Ab  
} ; 7^)yo#i4  
rY &lx}  
template < typename T1, typename T2 > ;E{@)X..|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qc'KQ5w7!  
  { MP@}G$O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); kyJKai  
} p? +!*BZ  
{>64-bU  
template < typename T > 5y='1s[%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y]i} j,e0L  
  { u<n['Ur}|  
  return OpClass::execute(lt(t)); W#d'SL#5  
} _;x`6LM  
aFnyhu&W'  
} ; ?=?*W7  
\2f?)id~  
d hg($m  
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 B\|^$z2  
好啦,现在才真正完美了。 ]LCL?zAzH!  
现在在picker里面就可以这么添加了: .1h\r, #  
4 y.' O  
template < typename Right > Z5wDf+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @d5t%V\  
  { nJgN2Z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j$u  
} N>s3tGh  
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。 \ z*<^ONq  
1_xkGc-z<  
4 q % Gc  
u3 +]3!BQ  
ok-q9dM  
十. bind _M>S=3w  
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。 cy8r}wD  
先来分析一下一段例子 GAR6nJCz  
2nFr?Y3g,  
( Q&jp!WU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} isnpSN"z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Mu" vj*F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 X)TZ  S  
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。 8BY`~TZO$q  
我们来写个简单的。 E9.1~ )  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2:[<E2z  
对于函数对象类的版本: ,ueA'GZ  
kDiR2K&  
template < typename Func > sBxCi~  
struct functor_trait  )DW".c  
  { *xeJ4h  
typedef typename Func::result_type result_type; Nhjz~S<o  
} ; VzM (u _)  
对于无参数函数的版本: L'a s^Od  
je:J`4k$  
template < typename Ret > |<8g 2A{X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2fm6G).m  
  { =(<7o_gJ  
typedef Ret result_type; @71y:)W<  
} ; I$TD[W  
对于单参数函数的版本: s,laJf  
Q."rE"}<  
template < typename Ret, typename V1 > FGo)] U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >^f]Lgp  
  { wC<FF2T  
typedef Ret result_type; 85H*Xm?d#  
} ; !$-QWKD4  
对于双参数函数的版本:  poZ&S  
pL.~z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v`jFWq8I,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "LZv\c~v,%  
  { 3\B~`=*q/  
typedef Ret result_type; LKud'  
} ; !?B2OE  
等等。。。 ~W gO{@Mw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r_V^sX  
Ys5I qj=mp  
template < typename Func > 1 x0)mt3  
struct func_return ;UQ&yj%x  
  { ' b,zE[Q  
template < typename T > T!pHT'J  
  struct result_1 M%eTNsbNm  
  { lzz68cT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =*WfS^O  
} ; fb!>@@9Z  
8L))@SA+uJ  
template < typename T1, typename T2 > .6i +_B|  
  struct result_2 %8"Aq  
  { ]`@< I'?,X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ehX4[j6  
} ; BQ~\p\  
} ; gqAN-b'  
S.fb[gI]  
i+Xb3+R  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jdD`C`w|,  
|y]8gL^  
template < typename Func, typename aPicker > 7YU}-gi  
class binder_1 Eo{js?1G_  
  { J s,.$t  
Func fn; `b5pa`\4  
aPicker pk; Ed"p|5~  
public : =co6.Il  
38RyUHL=  
template < typename T > Or()AzwE@  
  struct result_1 kPp7;U2A  
  { 8r jiW#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gM v0[~;u  
} ; p:4oA<V  
Oyjhc<6  
template < typename T1, typename T2 > eKqo6P:#f  
  struct result_2 f:A1j\A?  
  { 5bprhq-7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k?Iq 6  
} ; GplEad $  
l9$"zEC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i"y @Aj!7  
:AC(  \  
template < typename T > ;[j)g,7{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;U<rFs40  
  { Qnv)\M1  
  return fn(pk(t)); nA#dXckoc  
} :\G`}_db'  
template < typename T1, typename T2 > bjs{_?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V)Y#m/$`  
  { )m(?U  
  return fn(pk(t1, t2)); R-Z)0S'ZR  
} $)M 5@KT  
} ; 7brC@+ZD  
Md1ePp]  
J?bx<$C@  
一目了然不是么? CF@j]I@{   
最后实现bind 8}!WJ2[R  
'di(5  
Eg#WR&Uq"  
template < typename Func, typename aPicker > ksli-Px  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^/$bd4,z  
  { kt hy9<!$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m2PI^?|e  
} `9p;LZC1K  
a.s5>:Ct  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'u4TI=[6  
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。 .d%CD`8!  
@7,k0H9Moa  
十一. phoenix rW0-XLbL5H  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |jTRIMj%,_  
: ]~G9]R`  
for_each(v.begin(), v.end(), ~myY-nEY  
( ^1,VvLA+  
do_ HO9w"){d$  
[ c`_[q{(^m  
  cout << _1 <<   " , " \zyvu7YA  
] OOj }CZ6  
.while_( -- _1), 18gApRa  
cout << var( " \n " ) O3["5  
) 4oRDvn7f&  
); !"QvV6Lq\  
Xg1QF^  
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: aO$I|!tl  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor #w# :f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _tQR3I5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p;9"0rj,z  
Bh<6J&<n  
0ZJt  
template < typename Cond, typename Actor > }w/6"MJ[n  
class do_while 4,qhWe`/  
  { jq12,R2+)  
Cond cd; JY6^pC}*  
Actor act; :c`Gh< u  
public : vAjvW&'g  
template < typename T > k^*S3#"  
  struct result_1 f#b;s<G  
  { ])NQzgS  
  typedef int result_type; aLt2fB1)  
} ; 4 oZm0  
MI\35~JAN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {#4F}@Q  
fy|$A@f  
template < typename T > vKmV<*K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \d}>@@U&  
  { .h[yw$z6  
  do LF\HmKM,  
    { bOS; 1~~  
  act(t); X6SWcJtSw  
  } J>p6')Y6~  
  while (cd(t)); ;dZuO[4\  
  return   0 ; B 42t  
} B0|!s  
} ; }GL@?kAGR5  
zX}t1:nc  
h3t);}Y}D9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5v,_ Hgh  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 R-J^%4U`7  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。  6>&h9@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |!E: [UH  
下面就是产生这个functor的类: JBt2R=  
H[D<G9:  
F;sZc,Y,^  
template < typename Actor > T?HW=v_a  
class do_while_actor }YCpd)@  
  { 0<#>LWaM_  
Actor act; GY wU3`{  
public : jcL%_of  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} FDCc?>,o  
On-zbE  
template < typename Cond > X_aC$_b  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Yh2[ nF_  
} ; jiqE^j3;  
!N'HL-oT  
|Q?^Ba  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 XDohfa _  
最后,是那个do_ N`et]'_A}  
ce:p*  
;{89*e*)  
class do_while_invoker F_F02:t  
  { ! 8*l U2  
public : wGg_ vAn  
template < typename Actor > FS^~e-A  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const cK.z&y0]  
  { 85?;\ 5%-  
  return do_while_actor < Actor > (act); @A'@%Zv-  
} 'M!M$<j  
} do_; Lz{z~xNHW.  
aI;-NnC  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^xm%~   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Mqv[7.|  
最后来说说怎么处理break和continue h0a|R4J  
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。 D0^h;wJ=4+  
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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