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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R@ QQNYU.D  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0!IPcZjY7  
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, 5^|"_Q#:  
<$C<Ba?;?  
i/: 5jI|  
+v1-.z  
  class filler Dm4B  
  { F^sw0 .b  
public : h3t$>vs2F"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j#o3  
} ; |F~88j{VN  
T:#S86m  
+wts 7,3  
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: l4 `^!  
 ("F)  
Kfd_uXL>  
 tJ1-DoU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,Qo}J@e(  
nhT;b,G.Z  
z.59]\;U>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _@|fva&s,;  
AgI>  
HwW6tQ  
Gy^FrF   
二. 战前分析 g =x"cs/[  
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。 z"av|(?d  
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 d q pgf@  
=jG?v'X  
G:hU{S7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a],h<wGEx  
  /* --------------------------------------------- */ d"!yD/RD  
vector < int *> vp( 10 ); l qXc  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tWRf'n[+]  
/* --------------------------------------------- */ %ph"PR/t?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7%tR&F -u  
/* --------------------------------------------- */ THr8o V5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c'~[!,[b<  
  /* --------------------------------------------- */ Ut':$l=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :Fo4O'UC  
/* --------------------------------------------- */ Uir*%*4:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?+Hp?i$1  
-4%]QS  
skK*OO 2-  
kyK'  
看了之后,我们可以思考一些问题: sr4jQo  
1._1, _2是什么? qhN[Dj(d  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 . o"<N  
2._1 = 1是在做什么? @4&, #xo  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 p~FQcW'a~  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ~ ;XYwQ"  
>Pyc[_j  
@bY?$fj_u  
三. 动工 c G*(C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5Fr;  
1M=   
iW;}%$lVX  
dWjx"7^  
template < typename T >  /+N|X  
class assignment >.n;mk  
  { l JlZHO  
T value; &h\CS8nT%  
public : V 1*Ad  
assignment( const T & v) : value(v) {} 44Q9* ."  
template < typename T2 > U~CdU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y.(v{l  
} ; Q;Q%SI`yT  
yz8-&4YRNd  
J2'W =r_#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,y{0bq9*2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _2#zeT5  
{&0mK"z_  
6SV7\,2M  
k*OvcYL1A  
  class holder %`eJ66T  
  { F G3Sk!O6  
public : ,zD_% ox  
template < typename T > * *.:)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h)^dB,~  
  { RA} U#D:$i  
  return assignment < T > (t); d&5c_6oW  
} >6IXuq  
} ; /MhS=gVxM  
Ma>:_0I5  
6<<'bi  
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: 5cgo)/3M@}  
)tScc*=8  
  static holder _1; ' *}^@[&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M5F(<,n;  
gA{'Q\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ka!Bmv)  
而不用手动写一个函数对象。 C`3V=BB  
mF}c-  D  
wZ$ tJQO  
@81-kdTx  
四. 问题分析 2YE7 23H=Z  
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。 TN J<!6  
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。 '7t|I6$ow  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [gpOu TW  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]GQv4-y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n>br,bQe  
xC[~Fyhp  
五. 问题1:一致性 0r0c|*[+4z  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| \QliHm!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 El'yiJ  
Q,D0kS P  
struct holder <{E;s)hD?  
  { J6eJIKK  
  // w2 /* `YO  
  template < typename T > g})6V  
T &   operator ()( const T & r) const '!Hhd![\=|  
  { O%fUm0O d  
  return (T & )r; P@2tR5<R  
} ,.[.SU#V  
} ; P`p6J8}4  
vc )9Re$  
这样的话assignment也必须相应改动: Cca6L9%  
`b#/[3  
template < typename Left, typename Right > `'*F 1F  
class assignment 2H[=l Y  
  { D!X>O}  
Left l; "Ys_ \  
Right r; $4DFgvy$  
public : I<c@uXXV;!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kmmL>fCV"M  
template < typename T2 > "|F. 'qZrm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xy$vYDAFw  
} ; ]}p2Tp;1  
RV( w%g  
同时,holder的operator=也需要改动: %I_&Ehu  
G XarUjs  
template < typename T > "fRlEO[9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^CfM|L8>  
  { -E6Jf$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j\!~9  
} T}V7SD.  
-Uzc"Lx B  
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。 M`)s>jp@w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m &9)'o  
\P*PjG?R  
return l(rhs) = r; P)Z/JHB  
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。 )!N2'Ld  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }PtI0mZ1  
iP2U]d~M  
template < typename Tp > [&1iF1)4  
class constant_t !O~}, pp  
  { 8rGl&  
  const Tp t; axWM|Bw<+  
public : mG>T`c|r3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} o,g6JTh  
template < typename T > issT{&T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -" 2<h:#  
  { v;K{|zUdB  
  return t; Y*`:M(  
} nsZDZ/jx  
} ; 8dr0 DF$c  
W3FymCI  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 qRgK_/[]  
下面就可以修改holder的operator=了 D_O5k|-V  
p^p'/$<6_  
template < typename T > 2dv|6p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const U#8\#jo  
  { D9}d]9]$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "B3iX@C  
} bs:C1j\&  
)EhTM-1  
同时也要修改assignment的operator() "g x5XW&  
@:S$|D~  
template < typename T2 > TvQWdX=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } p3V9ikyy  
现在代码看起来就很一致了。 A28ZSL  
@uQ%o%Ru6  
六. 问题2:链式操作 r$b:1C~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !JT< (I2  
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。 gUks O!7^1  
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。 Rg%R/p)C  
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。 hp?ad  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &i4 (s%z#  
 rE/}hHU  
template < typename T > p5lR-G  
struct result_1 ;e&hM\p  
  { p +u{W"I`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vN{vJlpY  
} ; ] +}:VaeA  
VFe-#"0ZO  
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: 9)G:::8u7  
gg lNpzj  
template < typename T > ~J8cS  
struct   ref j zxf"X-  
  { 5"76R Gw=  
typedef T & reference; ?3]h~( =  
} ; NUi{!<  
template < typename T > pKO T  Qf  
struct   ref < T &> H j>L>6>  
  { d_4n0Kh0  
typedef T & reference; ;n yB  
} ; R*JOiVAC  
S#dyRTmI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: , I[^3Fn  
27h/6i3  
template < typename T > t9KH|y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U p]VU9z  
  { 5*G8W\ $  
  return l(t) = r(t); ]=$-B  
} 9b{g+lMZo  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ')5jllxv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 iqU.a/~y  
ANA2S*r  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 J8qu]{0I"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >m)2ox_B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Y-}hNZn"{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 htdn$kqG   
最后的布局是: ~NNaLl  
                Add R7\{w(`K  
              /   \ :ofE8]  
            Divide   5 kMwIuy  
            /   \ y1@"H/nYJ  
          _1     3 ~Mg8C9B?%3  
似乎一切都解决了?不。 ,iA2s i  
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。 73! x@Duh  
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。 1CF7  
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: 44/ 0}v]  
A-AN6.  
template < typename Right > `4"y#Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  6Dr$*9  
Right & rt) const U 8qKD  
  { &?`d8\z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2uI`$A:  
} l(0&6ENyj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,b2O^tJF#  
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。 P:zEx]Y%  
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。 o'= [<  
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。 2vW,.]95M  
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。 e+]YCp[(  
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? EmBfiuX  
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: B?/12+sR  
D6pEQdX`  
template < class Action > i?P]}JENM  
class picker : public Action z- {"pI  
  { W~W?<%@  
public : *aSRKY  
picker( const Action & act) : Action(act) {} T$>=+U  
  // all the operator overloaded IdC k  
} ; nKZRq&~^E  
q)zu}m  
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。 45!`g+)  
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: S+e-b'++?  
FZ}C;yUPD  
template < typename Right > w oY)G7%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ZT3jxwe  
  { U_zpLpm^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ' /@!"IXz  
} *YE IG#`  
%]P@G^Bv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )Or:wFSMq  
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。 .J7-4  
W4] 0qp`\  
template < typename T >   struct picker_maker 0ghwFo  
  { se*pkgWbz  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'Rar>oU  
} ; H'0J1\ h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (cqA^.Td  
  { RIVN>G[;L  
typedef picker < T > result; \:f}X?:  
} ; 5]2!B b6>  
n(F<  
下面总的结构就有了: |'l* $  
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。 *FG4!~<e  
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。 \-`oFe"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !gA^$(=:"  
至此链式操作完美实现。 tg m{gR  
jAQ)3ON<  
^PCL^]W  
七. 问题3 @v:ILby4-  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 (*^E7 [w  
wxr}*Z:ZMa  
template < typename T1, typename T2 > qLktMp_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5xn0U5U  
  { /[)P^L`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |RbUmuj  
} "~,(Xa3x  
>5z`SZf  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: g275{2G9  
K+aJ`V  
template < typename T1, typename T2 > Q*{H]  
struct result_2 a1Y_0  
  { @+Anv~B.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W3{5Do.h  
} ; ^ 8Nr %NJ  
k3htHCf*G$  
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? zj$Z%|@$  
这个差事就留给了holder自己。 a0v1LT6  
    R/KWl^oNj  
-:1Gr8  
template < int Order > w]}cB+C+l#  
class holder; JeSkNs|vB  
template <> 5;KT-(q~  
class holder < 1 > ?[|4QzR  
  { MrygEC 5  
public : p44uozbK  
template < typename T > c=c.p i"s  
  struct result_1 tGy%n[ \  
  { cqU/Y_%l'  
  typedef T & result; \=: g$_l  
} ; ;U:o'9^9T  
template < typename T1, typename T2 > g_U*_5doA  
  struct result_2 ]8j5Ou6#y  
  { 1oVDOo  
  typedef T1 & result; uC$4TnoQx.  
} ; 1PjX:]:  
template < typename T > XS~w_J#q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9$w)_RX9W  
  { '1T v1  
  return (T & )r; |Z)/  
} :$@zX]?M  
template < typename T1, typename T2 > Y~\xWYR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  kc/H  
  { LAjw!QB  
  return (T1 & )r1; mjJlXA  
} OsuSx^}  
} ; B 0fo[Ev  
^ZZ@!Udy  
template <> C3`.-/{D"  
class holder < 2 >  K`mxb}  
  { !"qEB2r  
public : gM/_:+bT>P  
template < typename T > BqJrL/(  
  struct result_1 9bYHb'70  
  { Boz_*l|  
  typedef T & result; O9 r44ww  
} ; ?Pf ,5=*B  
template < typename T1, typename T2 > |H I A[.q  
  struct result_2 kys-~&@+  
  { 53#5p;k  
  typedef T2 & result; L?5t <`#lw  
} ; rEyMSLN  
template < typename T > W2V@\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,DsT:8  
  { y"n~ET}e7  
  return (T & )r; X!'Xx8  
} (Y?yGq/  
template < typename T1, typename T2 > M)It(K8R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2FtEt+A+'  
  { +\@\,{Ujy  
  return (T2 & )r2; D}=i tu  
} C]@B~X1H^  
} ; PDiorW}]k  
Ts *'f  
)FiU1E  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 .St h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %JU23c*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a*@Z^5f  
60gn`s,,  
return l(i, j) = r(i, j); mTu9'/$(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5 BG&r*U  
+Gs;3jC^  
  return ( int & )i; m^&mCo,  
  return ( int & )j; *^m.V=  
最后执行i = j; Gf$>!zXr  
可见,参数被正确的选择了。 ojI"<Q~g  
v*p)"J *  
tz> X'L  
0{@Ovc  
M%LwC/h:,  
八. 中期总结 'r3}=z4Y  
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: {;gWn' aq  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @MVZy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 DWO:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor O[J+dWyp  
Kct +QO(  
d:ajD  
uy28=B E  
8i~'~/x  
.}opmI  
九. 简化 }Qu 7o  
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。 :Gk~FRA|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 YtKX\q^.  
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: 7"U,N;y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xL#oP0d<e  
  +-*/&|^等 0([jD25J!  
2. 返回引用。 9Ei#t FMc  
  =,各种复合赋值等 nmAXU!t'  
3. 返回固定类型。 ^OsUWhkV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M0\[hps~X  
4. 原样返回。 S5p\J!k\B  
  operator, =hb87g.  
5. 返回解引用的类型。 atnbM:t  
  operator*(单目) s_+XSH[=f  
6. 返回地址。 ~d8o,.n`1  
  operator&(单目) |/ 7's'  
7. 下表访问返回类型。 LxGh *7K-  
  operator[] @Kb~!y@G  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }tq9 /\  
  operator<<和operator>> rkXSy g b  
 X0L{#U  
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。 O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: WWz ns[$f  
oMf h|B  
template < typename Left > l$@lk?dc  
struct value_return y$W3\`2q  
  { ZPFTNwf  
template < typename T > V,,iKr@TG  
  struct result_1 p{GDW_  
  { ~UFsiVpL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; kKO]q#9sO  
} ; S'fq/`2g6  
?Cl"jcQ*  
template < typename T1, typename T2 > D~);:}}>  
  struct result_2 "Vy\- ^  
  { P_%l}%   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~Dh}E9E:  
} ; |EA1+I.&x  
} ; Ee| y[y,  
SpQ6A]M gm  
WJ,ON-v  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =,9'O/br  
nQMN2jM  
下面我们来剥离functor中的operator() s47"JKf"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ywBo9|%T  
l;i u`  
return l(t) op r(t) breVTY7 S  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) DSa92:M}  
return op l(t) Z 0^d o  
return op l(t1, t2) >eI(M $  
return l(t) op epe}^Pl  
return l(t1, t2) op Q4 S8NqE  
return l(t)[r(t)] +[qy HTcG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #{PNdINoU  
cFo-NI2  
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: 1EB`6_>y  
单目: return f(l(t), r(t)); s^< oU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P]^] T}5  
双目: return f(l(t)); J]e&z5c  
return f(l(t1, t2)); \6L=^q=  
下面就是f的实现,以operator/为例 P40eK0 e6  
S d -+a  
struct meta_divide *8+YR  
  { ru Lcu]  
template < typename T1, typename T2 > }Qo8Xps  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6UTdy1Qq>  
  { s4*,ocyBP  
  return t1 / t2; ^\;5O(9  
} UNHHzTsr?  
} ; YTA  &G  
"Y6mM_flq  
这个工作可以让宏来做: p5ihuV,   
Qmn5-yiw1d  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >Li?@+Zl  
template < typename T1, typename T2 > \ -tJ*F!w6U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z]CH8GS~<  
以后可以直接用 w0SgF/"@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) pDT6>2t  
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 ,y @3'~  
(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。。。) "a7d`l:  
=XB)sC%  
$fO*229As  
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 ;DpK* A  
x~.U,,1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Zl*!pQ  
class unary_op : public Rettype 1lM0pl6M  
  { oB@C-(M  
    Left l; h !1c(UR  
public : {I ,'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g*uO IF  
1d6pQ9 N  
template < typename T > |ouk;r24V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Uw!v=n3#!  
      { WF7RMQ51j  
      return FuncType::execute(l(t)); J0k~%   
    } kp|reKM/  
5;*C0m2%i  
    template < typename T1, typename T2 > k-/$8C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uVocl,?.L  
      { y{<7OTA)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); W*2SlS7  
    } 9"e!0Q40  
} ; Y|L57F  
zc#`qa:0  
]SI`fja/  
同样还可以申明一个binary_op Q2o:wXvj  
Nx"?'-3Hm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Gu pKM%kM  
class binary_op : public Rettype M vCBgLN  
  { -p }]r  
    Left l; '1+ Bgf  
Right r; (46)v'?  
public : bPEAG=l"-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Fei$94 a  
,>Q,0bVhH0  
template < typename T > 5sH ee,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RXDk8)^  
      { w,&RHQB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); N'StT$(  
    } (~#9KA1A}  
FVHL;J]nf1  
    template < typename T1, typename T2 > )Z#7%, o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h ? M0@Z  
      { B.o&%5dG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); a)e2WgVB/E  
    } Z,z^[Jz  
} ; ROS0Q9X  
TL5bX+  
#{(rOb6H)  
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 711 z-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ni`qU(I'|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1/ HofiIa  
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。 JQb]mU%?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )-mB^7uXGv  
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。。。 8dv1#F|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1/ a,7Hl  
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) mEGMe@37  
下面是修改过的unary_op .*Z]0~ &|  
.IqS}Rh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > A 6d+RAx  
class unary_op *\/UT  
  { B?]^}r  
Left l; `?)i/jko"  
  1DX=\BWp  
public : TS;MGi0`}  
y~\z_') <>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B\6\QQ;rUo  
?^hC|IR$  
template < typename T > ;tHF$1!J  
  struct result_1 tP\Utl-0  
  { 5o,82 Kti  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sG3%~  
} ; {MHr]A}X\  
@M1U)JoQ  
template < typename T1, typename T2 > f-Sb:O!V  
  struct result_2 5b&'gd^d  
  { 30<^0J.1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bV"0}|A~K  
} ; :KQ<rLd  
uwbj`lpf  
template < typename T1, typename T2 > 7"gy\_M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ykZ)`E]P`  
  { <v\|@@X  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *StJ5c_kg2  
} U@9n 7F  
6 R!0v8  
template < typename T > uB%`Bx'OW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =0Nd\  
  { xd* kNY  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]8RcZn  
} 3V-pLs|  
$I_aHhKt  
} ; 0j*8|{|  
g;-CAd5  
BM3nZ<%3  
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 $zJ.4NA  
好啦,现在才真正完美了。 ~ ^K[pA ?  
现在在picker里面就可以这么添加了: \=.iM?T  
"2 Kh2[K  
template < typename Right > us/x.qPy2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n04Zji(F@  
  { 8 }-"&-X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wL:3RZB  
} -Z  @cj  
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。 C\1Dy5  
Pd>hd0!.%  
Mq$e5&/  
BsxQW`>^y  
f;QWlh"9  
十. bind NbSwn}e_  
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。 =x=#Etj|  
先来分析一下一段例子 |S/nq_g]  
=l {>-`:  
5{{u #W%=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gzeG5p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ra.<D.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <CeDIX t  
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。 aaLT%  
我们来写个简单的。 IXg0g<JZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @@+\  
对于函数对象类的版本: y6$5meh.T  
"S1+mSW>  
template < typename Func > 18F7;d N8  
struct functor_trait q")}vN  
  { }E*#VA0/nY  
typedef typename Func::result_type result_type; wL~ dZ! ,J  
} ; GQq2;%RrF  
对于无参数函数的版本: lE /"  
JPmW0wM  
template < typename Ret > h T4fKc7P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > u"nyx0<  
  { tlc&Wx  
typedef Ret result_type; !tN]OQ)'  
} ; |XPT2eQ{  
对于单参数函数的版本: QH;1*  
;|66AIwDe  
template < typename Ret, typename V1 > 68d(6?OgW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \!`*F :7]-  
  { gJ:Z7b  
typedef Ret result_type; jytfGE:  
} ; Z>'.+OW  
对于双参数函数的版本: wuI+$?  
e:&5Cvx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {=pf#E=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {~VgXkjsC  
  { >!?u8^C  
typedef Ret result_type; +tl&Jjdm  
} ; }]kzj0m  
等等。。。 {l! [{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H>k=V<  
!DXKn\aQf  
template < typename Func > D}Z].c@ E  
struct func_return 4?;1cXXA  
  { BoXQBcG]w  
template < typename T > ur"cku G!9  
  struct result_1 d.sxB}_O  
  { C}%g(YRhb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `G,\=c~{A  
} ; y~jTI[kS  
L=?Yc*vg  
template < typename T1, typename T2 > cW%F%:b  
  struct result_2 &*r YY\I  
  { &?v^xAr?B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +!CG'qyN>  
} ; c[f  
} ; ^|(F|Z  
XzkC ]e'  
s lXk <  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u+kXJ  
a8Nl' f*0  
template < typename Func, typename aPicker > eE+zL ~CE  
class binder_1 vQ$FMKz7  
  { xbSix:R=Z  
Func fn; 5e6f)[}  
aPicker pk; skf7Si0z  
public : {b}Ri&oEOH  
^F/N-!}q  
template < typename T > +<(N]w*  
  struct result_1 D`V03}\-  
  { \GEFhM4)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "o+< \B~  
} ; I5 "Z  
UzWf_r  
template < typename T1, typename T2 > Tm 6<^5t  
  struct result_2 S)T~vK(n  
  { iG!tRNQ{y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Dqs{ n?@n  
} ; $_onSYWr  
%@Bl,!BJ,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !X*+Ct^  
Vr+X!DeY  
template < typename T > l q~^&\_#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const An{`'U(l  
  { }.>( [\ q  
  return fn(pk(t)); @2nar<  
} g ]e^;  
template < typename T1, typename T2 > YKlYo~fGN9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]6bh#N;.  
  { +mIO*UQi  
  return fn(pk(t1, t2)); 5B< em  
} T@ (MSgp9  
} ; @FKm_q  
E3@G^Y  
^~'tQ}]!"  
一目了然不是么? 9w9[0BX#  
最后实现bind wM9HZraB<  
@GNNi?EY  
i7 _Nv  
template < typename Func, typename aPicker > 1RgtZp%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D2z" Z@  
  { 7o_1PwKS6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j^-E,YMC  
} 5|z>_f.^pS  
_bRd2k,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 OGpy\0%  
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。 :m#[V7  
c>!zJA B  
十一. phoenix *-'u(o  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ta8;   
-.<fGhmU  
for_each(v.begin(), v.end(), ce7$r*@!  
( +L03. rf  
do_ 6[b'60CuZL  
[ TwJiYXHw?  
  cout << _1 <<   " , " -FftEeo7  
] )WuU?Tn&  
.while_( -- _1), 6Lj=%&  
cout << var( " \n " ) \]uD"Jqv#  
) #}Y$+FtO  
); HqC 1Dkw  
s\O4D*8  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: -!V+>.Oh  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Hz~?"ts@;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Yz7H@Y2i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .,[ NJ:l  
+}1h  
&\6Buw_  
template < typename Cond, typename Actor > gCfAy=-,V  
class do_while m.!n|_}]  
  { mUSrCU_}  
Cond cd; 9j<qi\SSI  
Actor act; r&!Ebe-  
public : %:Mi6 sR|  
template < typename T > T-,T)R`R  
  struct result_1 +U9m  
  { b* (~8JxZ  
  typedef int result_type; nY y%=B|>  
} ; f4[fXP;A  
@N+ }cej  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NN> E1d=  
 rG[iEY  
template < typename T > m-T@Og  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >2v UFq`H  
  { QiO4fS'~W  
  do r:N =?X`N  
    { LL% Aw)Q`  
  act(t); 1'Sr0 oEd3  
  } eV(nexE  
  while (cd(t)); zy8Z68%E`*  
  return   0 ; |z.x M>  
} b-!+Q)  
} ; _UP =zW  
c+S<U*  
J)o.@+Q}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). c?(;6$A  
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。  #dO8) t  
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。 qe^d6  
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。 ({&\~"  
下面就是产生这个functor的类: Y6W#u iqk  
U)v){g3w)  
?`T0zpC  
template < typename Actor > |)5xmN]  
class do_while_actor Z01BzIsR  
  { S2+X/YeB  
Actor act; ke\gzP/  
public : "R<c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4C:-1gu7  
LK>A C9ak<  
template < typename Cond > ?58,Ja  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |; [XZ ZZ  
} ; p9X{E%A<:  
r< MW8  
[KcF0%a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 vD-m FC)  
最后,是那个do_ Kx4_`;>  
YzA6*2  
yV.E+~y  
class do_while_invoker Th.Mn}1%L  
  { RKi11z  
public : DjLSl,Z  
template < typename Actor > xVnk]:c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  C\`*_t  
  { |(eRv?Qy@  
  return do_while_actor < Actor > (act); simD<&p  
} !&(^R<-id  
} do_; !#[B#DZc(  
rd_!'pG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1 lZRi-P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [LF<aR5  
最后来说说怎么处理break和continue ^QG;:.3v  
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。 pLdZB9oD]C  
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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