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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L':;Vv~-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GB\.msls  
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, T*\'G6e  
~^" cNv  
;E:ra_l  
?v#t{e0eQ  
  class filler MR%M[SK1  
  { Rb<aCX  
public : Kr=DoQ."d8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z i$a6  
} ; B;N40d*W  
r$;DA<<|<c  
0KnlomuH2  
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: FOB9CsMe  
?)Z~H,Q(z  
9+@_ZI-  
$q DH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,nMLua\  
x*i5g`jx  
Ee9u7TFT  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 s?=f,I  
NeCTEe|V  
M^r1b1tR  
HCb7 `(@  
二. 战前分析  gsc/IUk  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %,a.431gi  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 :CSys62  
[HtU-8:  
l+kI4B7--  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -{pcb7.xuv  
  /* --------------------------------------------- */ |GL#E"[&'  
vector < int *> vp( 10 ); {\`#,[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X )fj&  
/* --------------------------------------------- */ o?$D09j;;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A[XEbfDO  
/* --------------------------------------------- */ U;OJ.a9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2 'xT%  
  /* --------------------------------------------- */ *`ji2+4Sjw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /4w&! $M-  
/* --------------------------------------------- */ {qx}f^WV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +q) ^pCC  
(BMFGyE3  
Cf<i"   
~c! XQJ  
看了之后,我们可以思考一些问题: p8[Z/]p  
1._1, _2是什么? U;;vNzcn  
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。 $>OWGueq64  
2._1 = 1是在做什么? W: cOzJ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 lj@c"Yrk  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 -nN}8&l  
(J\"\#/d  
H1 n`A#6?  
三. 动工 qW][Q%'lt  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?t'O\n)M  
/0!6;PC<  
I Vq9z  
}7X85@jC  
template < typename T > opjrU$<]N  
class assignment ;?yd;GOt)  
  { OY51~#BF  
T value; (lwkg8WC  
public : }Wn6r_:  
assignment( const T & v) : value(v) {} v\c.xtjI5x  
template < typename T2 > &( b\jyf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |mc!v*O  
} ; :?U1^!$$1  
@;G}bYq^(I  
S3P;@Rm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 y%cg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Qi w "x,  
`V$i*{c:#  
0KHA5dt  
teg LGp@_  
  class holder L@ql)Lc);  
  { |bO}|X  
public : _Sosw|A  
template < typename T > ^ bexXYh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :jT1=PfL  
  { Hb#8?{  
  return assignment < T > (t); Mf<P ms\F  
} |jU/R  
} ; egYJ.ZzF0  
b=wc-n A  
rMH\;\ I|U  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: u0A.I_  
TC<_I0jCh  
  static holder _1; y7u"a)T  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =BMON{K  
]pzf{8%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f]qP xRw  
而不用手动写一个函数对象。 {3i.U028]  
0AZ Vc  
ido'<;4>  
?N~rms e  
四. 问题分析 ~Ub '5M  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~N;kF.q&>&  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 y['$^T?oP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {uM*.]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'Wn'BRXq3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \@N8[  
P@`@?kMU  
五. 问题1:一致性 .Qyq*6T3&  
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?| :Z- = 1b~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 uv%T0JA/  
&j<B22t!  
struct holder N8@Fj!Zi  
  { q3z<v:=1y  
  // D8m1:kU  
  template < typename T > ,ZHIXylZ  
T &   operator ()( const T & r) const &u&/t?  
  { [1F.   
  return (T & )r; 9f\Lon4lX  
} [d`J2^z}  
} ; bg'Qq|<U  
Q_$aiE  
这样的话assignment也必须相应改动: %?Yf!)owh  
^":UkPFCx:  
template < typename Left, typename Right > }xk85*V  
class assignment 1Mn=m w  
  { :XC~G&HuF6  
Left l; ?NOc]'<(G  
Right r; )"/.2S;  
public : s/"&k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }^ +E S^~  
template < typename T2 > oCg|* c|+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } WWhAm{m  
} ; K| %.mc s4  
++w7jVi9  
同时,holder的operator=也需要改动: B5{ wSr  
<tXk\ cOg  
template < typename T > ?41bZ$j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $REz {xgA=  
  { ? l/VCEZP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {k*rD!tT  
} p{ X?_F  
`k2YH?  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 /*Iq,"kGz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 O$z XDxn  
]s_,;PGU  
return l(rhs) = r; {P')$f)  
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。 (SGX|,5X7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Vl'Gi44)3"  
yAD-sy +/  
template < typename Tp > ^%ZbjJ7|j  
class constant_t .3>`yL  
  { hhWIwR  
  const Tp t; g?B4b7II  
public : V3D`pt\[x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} RGEgYOO  
template < typename T > 9U&~H*Hf  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^E~F,]dV=  
  { 2(I S*idq  
  return t; R&.mNji*  
} 9Xl[AVs:M  
} ; B 703{k  
Ui?iMtDr  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %9vl  
下面就可以修改holder的operator=了 8ShIn@|32  
V#X#rDfJZ  
template < typename T > lT^/ 8Z<g  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const B@w/wH  
  { gcF:/@:Rm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); L:j3  
} V82HO{ D  
&cGa~#-u  
同时也要修改assignment的operator() Znw3P|>B  
7+9o<j@@o  
template < typename T2 > H2lQ(Y+H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f+!k:}K  
现在代码看起来就很一致了。 ^XX_ qC'1  
R_^0Un([  
六. 问题2:链式操作 CY~ S{w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <@Z`<T6  
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。 }1 ,\ *)5  
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。 QUeuN?3X\  
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。 12VIP-ABK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S=}1k,I  
j*\oK@  
template < typename T > Nj;5iy  
struct result_1 U ,NGV0  
  { =MU(!`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Jxf>!\:AZu  
} ; W_L*S4 ~  
w_h{6Kc<  
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: cgnMoBIc  
LLc^SP j  
template < typename T > 3xk_ZK82  
struct   ref 4VF4 8  
  { J}NMF#w/;  
typedef T & reference; e"y-A&|  
} ; >?O?U=:<  
template < typename T > IClw3^\l  
struct   ref < T &> STl8h}C  
  { x<h|$$4S  
typedef T & reference; Y'{}L@"t  
} ; ku4Gc6f#gG  
N a$.VT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: D]o=I1O?  
#{*5rKiL  
template < typename T > D6~KLSKm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const egK~w8`W%  
  { Sg$\H  
  return l(t) = r(t); Llkh kq_  
} AR!v%Z49i  
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-bA#0S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 kebk f,`p  
No"i6R+  
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 \q?^DI:`   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vf zC2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >?1GJ5]\s  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  V~VUl)  
最后的布局是: O1UArD  
                Add & #JYh=#  
              /   \ oi]XSh[_s  
            Divide   5 O&MH5^I  
            /   \ /O<~n%< G  
          _1     3 Td,d9M  
似乎一切都解决了?不。 !ui t  
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。 zJP jsD]  
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。 <o9AjASv\,  
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: :8(jhs  
KTt+}-vP^  
template < typename Right > (u ^8=#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \?oT.z5VG&  
Right & rt) const H#7=s{u  
  { 5Q <vS"g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +_ /ys!  
} )sW!s3>S>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Lc?"4  
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 CD>  
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。 !@])Ut@tN  
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。 ?FNgJx*\S  
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。  ZB |s/  
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? G62;p#  
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: g)\Tex<  
'zav%}b]L  
template < class Action > nBd]rak'  
class picker : public Action f[D%(  
  { xI<B)6D;f  
public : xOPQ~J|z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jygUf|  
  // all the operator overloaded M"W#_wY;  
} ; IP$eJL[&D"  
#'O9Hn({  
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。 A4|7^Ay  
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: @67GVPcxl  
*J]p/<> {  
template < typename Right > x0>N{ADXQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const eaNfCXHDN  
  { y`8U0TE3R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]hy@5Jyh  
} +|b#|>6  
:R +BC2x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > </ "Wh4>C  
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。 !~RK2d  
_.R]K$U  
template < typename T >   struct picker_maker }"nm3\Df  
  { 5D=U.UdR  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?u&|'ASo  
} ; =w;-4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X jxa 2D  
  { [O'aka Q  
typedef picker < T > result; cUP1Uolvn  
} ; =jh^mD&'  
U[Sh){4j  
下面总的结构就有了: 1c @S[y  
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。 rN7JJHV  
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。 Ac{TqiIv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~N}Zr$D  
至此链式操作完美实现。 cZ !$XXA`  
qhG2j;  
l&e{GHz  
七. 问题3 5M9o(Z\AF  
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。 4`9ROC  
/&G|.Cx  
template < typename T1, typename T2 > hP{+`\&<f  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %XBTN  
  { p ^TCr<=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3TeRZ=2:*x  
} 4_CL1g  
|7n%8JsY!"  
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: hT_Q_1,  
a(|0 '^  
template < typename T1, typename T2 > IY[qWs  
struct result_2 7rbw_m`12-  
  { ToKG;Ff4b  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K0o${%'@7  
} ; Ktt(l-e+  
x $[_Hix  
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? c;(Fz^&_  
这个差事就留给了holder自己。 ]oz>/\!  
    ndT_;==  
(nBh6u*  
template < int Order > #PPHxh*S  
class holder; ZQir?1=  
template <> <C;TGA  
class holder < 1 > ^.g-}r8,  
  { %qE"A6j  
public : S= `$w  
template < typename T > r~7}w4U  
  struct result_1 ~ Al3Dv9x  
  { (d,O Lng  
  typedef T & result; So~QZ%YA  
} ; c=?6`m,"M  
template < typename T1, typename T2 > SS8$.ot  
  struct result_2 q(R|3l^6T  
  { N7}3?wS  
  typedef T1 & result; omPxU2Jw  
} ; 1=9GV+`n  
template < typename T > 2ve<1+V_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i PG:w+G  
  { Fo%`X[?  
  return (T & )r; eLgq )  
} o /1+ }f  
template < typename T1, typename T2 > nra)t|m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R-,L"Vv  
  { (n2_HePE  
  return (T1 & )r1; Zy?!;`c*{  
} :9x]5;ma  
} ; }y J,&N'p  
>o& %via}  
template <> ![vy{U.:`  
class holder < 2 > pEN`6*  
  { d1t_o2  
public : 4f ~q$Sf]<  
template < typename T > " s_S!;w@  
  struct result_1 Z0'LD<  
  { U#PgkP[4  
  typedef T & result; ZJhI|wRwD  
} ; u}_x   
template < typename T1, typename T2 > +u5xK  
  struct result_2 d|~'#:y@  
  { t.O~RE  
  typedef T2 & result; gQu!(7WLI  
} ; KiE'O{Y  
template < typename T > 4 CiRh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I4UsDs*BD  
  { 6L Fhhl^  
  return (T & )r; CQ Ei(ty  
} rTJqw@]#WH  
template < typename T1, typename T2 > At[SkG}b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Hl{ul'o  
  { Pd `~#!  
  return (T2 & )r2; \S?-[v*{  
} )u]=^  
} ; I)r6*|mz  
hM="9] i.  
gOE ?  
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> >。 o~4kJW #  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JP ;SO  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d#ab"&$bv  
"Z&_*F.[O  
return l(i, j) = r(i, j); P+_1*lOG  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "^ dMCS@  
^AZv4H*~  
  return ( int & )i; *qm>py`O  
  return ( int & )j; =dQF}-{!  
最后执行i = j; d:cOdm>,  
可见,参数被正确的选择了。 A5%Now;.cf  
6-5{7E}/b  
&H}Xk!q5b^  
W&I:z-VH  
GGZ9DC\{  
八. 中期总结 .]<gm9l  
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: XC}2GHO<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 30sA\TZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 AxO.adQE%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qzZ;{>_f  
u'T>Y1I  
8W7ET@`  
dg+"G|nr  
X%;4G^%ZI  
dEX67rUj;  
九. 简化 5dX0C  
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。 w=ufJR j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Zba<|C  
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: LCHw.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S~|\bnE  
  +-*/&|^等 #W_-S0>&  
2. 返回引用。 'cK{FiIT  
  =,各种复合赋值等 5;XU6Rz!  
3. 返回固定类型。 {aopGu?i  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N>sHT =_  
4. 原样返回。 rV-Xsf7Z  
  operator, 4Y G\<Zf  
5. 返回解引用的类型。 QMDkkNK  
  operator*(单目) 3lS1WA   
6. 返回地址。 DwTVoCC  
  operator&(单目) sYk#XNH  
7. 下表访问返回类型。 IRv/[|"L  
  operator[] +lf`Dd3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aHitPPlq  
  operator<<和operator>> QV#HN"F/K  
T7Ju7_q}  
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。 5pff}Ru`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: E429<LQI/  
3_{rXtT)'  
template < typename Left > Y|KT3  
struct value_return p<FqK/  
  { {t]8#[lo  
template < typename T > l @E {K|  
  struct result_1 -BwZ  
  { F"' (i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A9GSeW<  
} ; :j32 :/u  
yRp&pUtb  
template < typename T1, typename T2 > _0iV6Bj  
  struct result_2 <e@4;Z(h04  
  { lpbcpB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4#B 56f8  
} ; wkJ@#jD*[  
} ; g/w <T+v  
iBKH\em/  
vnlHUQLO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t7e7q"+/  
ow'CwOj$  
下面我们来剥离functor中的operator() %w/vKB"nO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: m1sV~"v;  
YlZ&4   
return l(t) op r(t) O`9vEovjs  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |NWHZo  
return op l(t) ' Yy+^iCus  
return op l(t1, t2) <(45(6fQ  
return l(t) op )]zsAw`/  
return l(t1, t2) op M~.1:%khM  
return l(t)[r(t)] "_+8z_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @F|pKf:M+  
n<A<Xj08T9  
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: m:9|5W  
单目: return f(l(t), r(t)); gA]3h8%w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !R[~Z7b6  
双目: return f(l(t)); ]r\!Z <<(  
return f(l(t1, t2)); 9?sm-qP  
下面就是f的实现,以operator/为例 AO(z l*4  
jK{qw  
struct meta_divide -6e^`c6{  
  { nIfp0U*  
template < typename T1, typename T2 > jq_ i&~S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9LSV^[QUH  
  { ?*~sx=mC  
  return t1 / t2; zu,Yuq  
} l4& l)4Rx  
} ; 59X XmVg  
Wo5%@C#M  
这个工作可以让宏来做: H=mFc@fh  
p?4,YV|#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  ;B{oGy.  
template < typename T1, typename T2 > \ y#/P||PM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; E<@N4%K_Q  
以后可以直接用 -'^:+FU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) KppYe9?  
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 ;Qq7@(2y  
(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。。。) $gCN[%+j  
*bzqH2h8  
qXoq< |  
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 R.YUUXT  
rrG}; A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RW<4",  
class unary_op : public Rettype &<- S-e  
  { UUGX@  
    Left l; w,OPM}) il  
public : PlwM3lrj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R%`fd *g  
#6C<P!]V  
template < typename T > I [n|#N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^AoX|R[1%  
      { ` ^;J<l  
      return FuncType::execute(l(t)); I]WvcDJ}C  
    } 27}0  
*Xh#W7,<  
    template < typename T1, typename T2 > |*l^<==  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }-Jo9dNs  
      { 8= g~+<A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); LyG`q3@  
    } 28 zZ3|Z3  
} ; =>@ X+4Kb  
Zu94dFP  
!=u=P9I  
同样还可以申明一个binary_op z|zEsDh;  
[I7=]X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2#s8Dxt  
class binary_op : public Rettype ?6h~P:n.  
  { #+$ PD`j  
    Left l;  SWyJ`  
Right r; uG-S$n"7K  
public : S>jOVWB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J7t) H_S{  
"Jdi>{o8  
template < typename T > q(Ow:3&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qq@]xdl  
      {  ^mN`!+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lwIxn1n  
    } b*4aUpW  
3_]QtP3  
    template < typename T1, typename T2 > n'%cO]nSx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dV-6l6  
      { T&}KUX~Q/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); b~(S;1NS'  
    } RLcC>Z  
} ; ZvK.X*~s  
N,:G5WxW  
qLl4t/p  
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 N2lz {  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +fq\K]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f*T}Ov4  
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。 PfGiJ]:V-u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :)FNhx3  
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。。。 XXeDOrb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v9(N}hoP  
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) ,uO_C(G/i  
下面是修改过的unary_op MPYYTQ1FB  
_xnJfW_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >ul&x!?@  
class unary_op !(3[z>  
  { rje;Bf  
Left l; a>+m_]*JZ  
  ft0tRv(s:  
public : *z0 R f;  
JOs kf(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f"^t~q[VS  
LvU/,.$  
template < typename T > zvfdfQ-i  
  struct result_1 D&]xKx  
  { $-<yX<.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; gADqIPu]  
} ; ,mz7!c9H^a  
ZVit] 3hd  
template < typename T1, typename T2 > b{X.lz0  
  struct result_2 ]/AU_&  
  { kV3LFPf>0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jaMpi^C  
} ; m~&>+q ^7  
` M-  
template < typename T1, typename T2 > M. _5mZ{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const = \K/ulZo  
  { |:u5R%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); G=C2l# Ae!  
} R@`xS<`L/  
OT"jV  
template < typename T > [$fB]7A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !"aGo1 $$  
  { YfNN&G4_  
  return OpClass::execute(lt(t)); Iv{iJoe;UH  
} :R3&R CTZ  
U@(8)[?nxn  
} ; /gn\7&=P  
.'2"83f  
S'>KGdF  
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 %O{FZgi%wA  
好啦,现在才真正完美了。 @(."[O:  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6vzvH  
CurU6x1  
template < typename Right > j-qg{oIJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ZT,au SX  
  { R1.Yx?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x/0x&la  
} BL%&n*&  
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。 CM `Q((  
a(h@4 x  
!u`f?=s;  
F'_z$,X6  
e`5:46k|  
十. bind v v   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 z,VXH ?.Zo  
先来分析一下一段例子 64:p 4N  
3@<m/%  
5F :\U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U)z1RHP|z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 JBISA _Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hG}/o&}U  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ](IOn:MuDE  
我们来写个简单的。 #!rH}A>n+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |6`7kb;p  
对于函数对象类的版本: h5^We"}+  
Q"qJ0f)  
template < typename Func > %,d+jBM  
struct functor_trait U:$`M,762Z  
  { ubsx NCqD  
typedef typename Func::result_type result_type; = @FT$GQ  
} ; u4[JDB7tH  
对于无参数函数的版本: XW{cC`&  
^q<EnsY  
template < typename Ret > s2nZW pIy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > eE{ 2{C  
  { Y2+YmP*z`  
typedef Ret result_type; va.Ve# N  
} ; )P.,h&h/  
对于单参数函数的版本: 2[KHmdgtB  
UZgrSX {  
template < typename Ret, typename V1 > V{rQ@7SE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > kioIyV\=  
  {  yT(86#st  
typedef Ret result_type; hi Ws:Yq  
} ; Zj nWbnW  
对于双参数函数的版本: Z,F1n/7  
r&XxF >  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2$gFiZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t"6u  
  { AP?m,nd6  
typedef Ret result_type; ?W&ajH_T  
} ; Q%t _Epe  
等等。。。 \<b42\a}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy v/`#Gu^P  
`oE.$~'  
template < typename Func > 1ay{uU!EL  
struct func_return t1aKq)?  
  { |@)jS.Bn  
template < typename T > BU^E68?G  
  struct result_1 WVL\|y728s  
  { o:Tpd 0F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @9MrTP  
} ; QmsS,Zljo  
oMN Qv%U  
template < typename T1, typename T2 >  V#+J4   
  struct result_2 0fR?zT?  
  { VO*fC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ) KYU[  
} ; lq27^K  
} ; :NWrbfz  
#YLI"/Kn  
.r-kH&)"GU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 gac/%_-HH7  
$tebNi P  
template < typename Func, typename aPicker > JRw)~Tg @  
class binder_1 &F +hh{  
  { SwhArvS  
Func fn; W-vEh  
aPicker pk; 0U:9&j P,  
public : `mKK1x  
<U""CAE  
template < typename T > *&W1|Qkg_  
  struct result_1 BctU`.  
  { zMAlZ[DN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !p4FK]B/u  
} ; [JVUa2Sm  
T- lHlm  
template < typename T1, typename T2 > ,j\UZ  
  struct result_2 t$*CyYb{@  
  { y1Yrf,E m=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Hp3T2|uL  
} ; |B@\Nf7  
G~Fjla\?Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @X#e  
IZ+ZIR@}ci  
template < typename T > ,SoqVboRl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &n& ndq  
  { QdP)-Fx  
  return fn(pk(t)); ro@`S:  
} Qx[ nR/  
template < typename T1, typename T2 > &?yVLft  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @jH8x!5u:  
  { >J@hqW  
  return fn(pk(t1, t2)); C)0JcM  
} l":Z. J  
} ; }G[Qm2k  
gA:N>w&<X  
o2NU~Ub  
一目了然不是么? 4 O~zkg  
最后实现bind Klk[ h  
P/hIJV[  
o_ SR  
template < typename Func, typename aPicker > ;/.XAxkFL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]abox%U=%  
  { twJ)h :!_y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M }tr*L  
} c{s%kVOzg  
X{b qG]j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ` SO"F,  
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。 K~Hp%.  
m>@ *-*8k  
十一. phoenix (E(kw="  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c_^-`7g  
!<xeAo%8  
for_each(v.begin(), v.end(), 6tg0=_c  
( 3xGk@ 333  
do_ `?R~iLIAq  
[ .ahYj n  
  cout << _1 <<   " , " :3Hr: ~  
] wWR9dsB.;  
.while_( -- _1), @9<MW  
cout << var( " \n " ) K\]ey;Bd  
) 6?v)Hb}J%d  
); s'|^6/  
AHre#$`97  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: @SV.F  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor i0-zGEMB.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 X}$uvB}+>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [#emm1k  
3<nd;@:-  
%}asw/WiUa  
template < typename Cond, typename Actor > e8"?Qm7 J  
class do_while GY%48}7  
  { Jr4^@]78o<  
Cond cd; %l7|+%M.{  
Actor act; A12#v,  
public : T};fy+iq  
template < typename T > OK}+:Y  
  struct result_1 J `8bh~7  
  { *MFsq}\ $  
  typedef int result_type; K2glkGK  
} ; mw1|>*X&R  
Wl:vO^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P]4C/UDS-~  
,nELWzz%{  
template < typename T > A9[ELD>p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K XP^F6@l  
  { g6kVHxh-  
  do W:^\Oe5&a  
    { @,RrAL }|  
  act(t); u^T{sQ"_  
  } #Cda8)jl(  
  while (cd(t)); G#&R/Tc5N  
  return   0 ; *LbRLwt  
} ]$'w8<D>t,  
} ; `eat7O  
Vb`m3  
j`Xe0U<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R&BbXSIDX  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 vt" 7[!O  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 h9,ui^#d$  
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。 m 4Vh R_  
下面就是产生这个functor的类: (q!tI* }  
|7V:~MTkk&  
Xx~XW ^lsh  
template < typename Actor > NX^%a1D!  
class do_while_actor OYEL`!Q  
  { VQ/<MY C  
Actor act; =8?gx$r2  
public : FL+^r6DQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .FS`Fh;  
vt3yCS  
template < typename Cond > w6M EY"<L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G(-1"7  
} ; }>\+eG  
%G& Zm$u=  
}kaU0 P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 = X?jId{  
最后,是那个do_ hVe@:1og#  
8kz7*AO  
Q]7Rqslz  
class do_while_invoker }];8v+M  
  { y5L%_ {n  
public : V/Q~NX N  
template < typename Actor > 8m0GxgS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const OchIEF "N  
  { :?VM1!~ga  
  return do_while_actor < Actor > (act); DS,"^K  
} 5+<<:5_6l  
} do_; 8}FZ1h2 4  
3"HpM\A{A=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $F!)S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _u$X.5Q;  
最后来说说怎么处理break和continue 6vrMR& #a  
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。 J+3PUfg>@R  
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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