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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [47K7~9p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Bxn 8><  
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, #JJp:S~`   
xFsB?d  
kWZ/ej  
jOoIF/So  
  class filler "| .  +L  
  { 8\qCj.>S  
public : &[?u1qQ%o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7h9fQ&y  
} ; v$gMLu=  
% j[O&[s}  
hRuo,FS#:  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: !.;xt L   
AmT| %j&3  
Hj5WJ{p.  
4 |:Q1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Vu|Br  
-V;0_Nx7p  
)8 "EI-/.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 68&6J's;  
O84v*=uA  
!1a|5 xrn  
b'Fx),  
二. 战前分析 (ybtXoQs  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 br34Eh  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 O?C-nw6kP  
<FUqD0sQ  
|xsV(jK8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AiyvHt  
  /* --------------------------------------------- */ f>\bUmk(  
vector < int *> vp( 10 ); Z]7;u>2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \U)2 Tg  
/* --------------------------------------------- */ @yU!sE:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Se^/VVm  
/* --------------------------------------------- */ GvZac  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); RvyBg:Aj5  
  /* --------------------------------------------- */ l6&v}M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ie^Dn!0S  
/* --------------------------------------------- */ W%cj39$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rj2r#{[  
 Vq .!(x  
Kc JP^  
]v^`+s}3  
看了之后,我们可以思考一些问题: bMqu5G_q  
1._1, _2是什么? 1^x2WlUm4  
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。 E&iWtwkz  
2._1 = 1是在做什么? =M/ UHOY  
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。 Z!]U&Ax`Z  
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。 dbMu6Bm\G  
BDRYip[Sa  
}Ke}rM<  
三. 动工 S1H47<)UF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zulf%aaL  
a O"nD_7  
h 0QYoDvbC  
ctc`^#q  
template < typename T > Z!*8JaMT  
class assignment JGSk4  
  { }l]3m=)  
T value; pU:C =hq4  
public : x;ICV%g/  
assignment( const T & v) : value(v) {} K+h9bI/Sf  
template < typename T2 > PNxVW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [/+dHW|  
} ; #U!(I#^3  
Kbz7  
8CnI%_Su  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -KIVnV=&m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |oBdryi  
a! 0?L0_W&  
7/D9n9F  
siss_1J  
  class holder {x&jh|f`g  
  { uhw5O9  
public : +/@ZnE9s  
template < typename T > RK~FT/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const K)h"G#NZM  
  { o%4&1^ Vg  
  return assignment < T > (t); m mJ)m  
} XZep7d}  
} ; _A)_K;cz  
PO%yWns30o  
< o'7{  
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: t'=~"?T/o  
CQ8o9A/  
  static holder _1; ir@N>_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 f1]AfH#  
{M)3GsP?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +}(B856+  
而不用手动写一个函数对象。 $^NWzc  
WfTdD.Xx  
uG(~m_7Hx  
,syA()  
四. 问题分析 :d% -,v  
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。 M[ ~2,M&H  
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。 . ~A"Wyu\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 RZV1:hNN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k9_VhR|!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;GSFQ:m[  
#a'x)$2;R|  
五. 问题1:一致性 %8} ksl07  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 7u`}t83a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #hE3~+ i  
o$blPTN  
struct holder ,I2re G  
  { jC/JiI  
  // (;2J(GZ:$U  
  template < typename T > od5w9E.  
T &   operator ()( const T & r) const :LIKp;  
  { L yA(.  
  return (T & )r; -4^@)~Y  
} S)'q:`tZo  
} ; O 44IH`SI  
e}Af"LI  
这样的话assignment也必须相应改动: vZ nO  
H8t{ >C)]  
template < typename Left, typename Right > <E}]t,'3  
class assignment '9p5UC  
  { mk`cyN>m  
Left l; 9Pob|UA  
Right r; a5U2[Ko80  
public : bF Y)o Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kkE)zF   
template < typename T2 > $NGtxZp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bhm~Ii  
} ; $jeDVH  
^cmP  
同时,holder的operator=也需要改动: h$ETH1Ue  
Ay"2W%([`  
template < typename T > B> " r-O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,~N+?k_  
  { [;CqvD<S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Lx:9@3'7'  
} 9CU6o:'fW  
ETWmeMN  
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。 Q RmQ>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9y|&T  
Fx88 R !  
return l(rhs) = r; In9|n^=H@  
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。 jVFRqT%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HH~  du  
p4t!T=o/  
template < typename Tp > ^a#&wW  
class constant_t Q0"F> %Cn  
  { fddbXs0Sn  
  const Tp t; ^1Zq0  
public : O->(9k<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'ZZ WH  
template < typename T > vkd<l&zD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const RAuAIiQ  
  { ^Lv ^W  
  return t; ;pNbKf:  
} 9Or4`JOO  
} ; ) Q  
m2< *  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 soVZz3F  
下面就可以修改holder的operator=了 qT>& v_<  
rPGE-d3  
template < typename T > <:;:*s3]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I^\bS  
  { bZ22O"F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 59NWyi4i  
} wZ3 vF)2s  
F']%q 0  
同时也要修改assignment的operator() JX@6Sg<  
ND9>`I 5  
template < typename T2 > rIWN!@.J  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h`;F<PFW  
现在代码看起来就很一致了。 -"dy z(  
|9"^s x  
六. 问题2:链式操作 =|V]8 tN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Rb}&c)4  
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。 ^`r|3c0  
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。 6p]R)K>wS  
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。 79B`w #  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |`;1p@w"  
(xSi6EZ6;  
template < typename T > 8qYGlew,  
struct result_1 : )"jh`  
  { f`]E]5?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; mhkAI@)>  
} ; dVtLYx  
qjEWk."  
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: k+GK1Yl  
2#A9D.- h  
template < typename T > *7fPp8k+Z;  
struct   ref [W\atmd"  
  { -5_xI)i  
typedef T & reference; 2gR_1*|  
} ; ~rJw$v  
template < typename T > 1;~1U9V  
struct   ref < T &> M j%|'dZz  
  { 1z@# 8_@  
typedef T & reference; U1!2nJ]  
} ; XoQk'7"f  
QRh4f\fY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nMdN$E  
^5 =E`q".  
template < typename T > }xlmsOHuI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  D6!+  
  { _3G)S+ 7#  
  return l(t) = r(t); n zrCOMld  
} KPe.AK,8  
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。 ;Owu:}   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *P\_:>bV(  
{s'_zS z  
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  p6l@O3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -/2$P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3b[+m}UWQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D!$ =oK  
最后的布局是: U\ E{-7  
                Add >A( C9_\  
              /   \ [qMO7enu#  
            Divide   5 8=o5;]Cg  
            /   \ R9-JjG2v  
          _1     3 -R \ @W q@  
似乎一切都解决了?不。 k3.p@8@:  
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。 T9<nD"=:  
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。 Zy3&Zt  
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: gN'i+mQcu  
m7eIhmP  
template < typename Right > $D\l%y/C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const x,G6`|Hl  
Right & rt) const $$f$$  
  { (U(x[Df)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r<"/P`r  
} ~teW1lMu(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ns= b&Uyc  
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。 6$<o^Ha*R  
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。 g E+OQWu  
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。 J9c3d~YW  
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。 LtWU"42  
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? <$2zr4  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ^o\p|f>f  
dq/?&X  
template < class Action > 5@A=, GPUn  
class picker : public Action 6|qvo+%  
  { z\d2T%^:g(  
public : 9<c4y4#y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `v2l1CQ: ^  
  // all the operator overloaded Ngc+<  
} ; w$:)wyR-  
=usDI<3r  
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。 xKzFrP;/{  
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: QLU; .&  
!Jn w_)  
template < typename Right > X0QS/S-+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ck%(G22-  
  { D\*_ulc]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >Io7h#[u  
} xxcDd_z  
QF "&~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #LgoKiP!Y  
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。 FtDA k?  
}v ,P3  
template < typename T >   struct picker_maker .(]1PKW  
  { /G+gk0FW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #R4KBXN  
} ;  AlaN;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > JP*mQzZL  
  { Xb]?/7 X  
typedef picker < T > result; { (,vm}iFL  
} ; dk`!UtNNRa  
j|dzd<kE6  
下面总的结构就有了: IqKXFORiNI  
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。 pv SFp-:_  
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。 o`! :Q!+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Fe< t@W  
至此链式操作完美实现。 JlGD.!`  
7]zZh a4X  
5mVu]T`  
七. 问题3 !sQ8,l0h  
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。 EZRZ)h  
K -1~K  
template < typename T1, typename T2 > \ySc uT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const   NX_S  
  { >*xzSd? \  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;FflEL<7Y  
} t3JPxg]0k'  
m48Y1'4  
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: Vn;] ''_  
*tPY  
template < typename T1, typename T2 > eW,Pn'  
struct result_2 M= _CqK*  
  { IOqyqt'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; XPTB,1g+f  
} ; Dy@NgHe  
=JH,RQ *  
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? wGX"R5  
这个差事就留给了holder自己。 }"H900WE|  
    $m oa8  
^BTNx2VHf  
template < int Order > 1M+!cX  
class holder; nDw9  
template <> VSFl9/5?  
class holder < 1 > {_}"USS  
  { J"|$V#  
public : ur7a%NH  
template < typename T > *OcptmY<  
  struct result_1 (5;xs  
  { .e#j#tQp  
  typedef T & result; W78-'c  
} ; !,uw./8@Ku  
template < typename T1, typename T2 > `Db}q^mQ  
  struct result_2 zZiVBUmE<  
  { JdEb_c3S  
  typedef T1 & result; _'a4I;  
} ; TY?io@  
template < typename T > x^BBK'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (@ sKE  
  { n\9*B##  
  return (T & )r; n(VMGCZPV  
} !W^II>Y  
template < typename T1, typename T2 > -bfd><bs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CFxs`C^  
  { >i E  
  return (T1 & )r1; f |5|n>*  
} &>+Z$ZD  
} ; r:-WfDz.  
WfZ#:G9  
template <> y&]D2"I  
class holder < 2 > {qyo#  
  { 8!Kfe  
public : N6'Y N10  
template < typename T > J1t?Qj;f3  
  struct result_1  ond/e&1  
  { iJeT+}  
  typedef T & result; }clNXtN  
} ; 5]+eLKXB  
template < typename T1, typename T2 > w2GY,,R  
  struct result_2 Ta$<#wb  
  {  I9 m  
  typedef T2 & result; q1Mk_(4oJ  
} ; cG6+'=]3<  
template < typename T > r; !us~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tWI hbt  
  { Y7HWf  
  return (T & )r; kfV}w,  
} N@S;{uK  
template < typename T1, typename T2 > )\^OI:E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7lu;lAAP  
  { H;`@SJBf  
  return (T2 & )r2; GvY8O|a  
} _`58G#z  
} ; tnntHQ&b  
n2~rrQ \/p  
UqbE  
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> >。 %+}\i'j7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -xlI'gNg7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9'M({/7y  
;d:7\  
return l(i, j) = r(i, j); %l,EA#89 s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) isqW?$s  
d1N&J`R\1  
  return ( int & )i; 1>1!oml1E  
  return ( int & )j; $2 0*&4y^  
最后执行i = j; M:N> {_1&  
可见,参数被正确的选择了。 UPsh Y  
:T2K\@  
\)hmg  
e2v,#3Q\  
O^GTPYW  
八. 中期总结 'yqp   
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: Lm/^ 8V+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4"@yGXUb  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 y|ZJ-[qg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor WD]dt!V%  
1L ow[i  
z$A5p4=B'^  
r&w>+KIt  
6O?O6Ub  
@M-bE=  
九. 简化 }|;n[+}  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 }T6jQ:?@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 BDA\9m^3  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: hLF@'ln  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 LT!4pD:a  
  +-*/&|^等 q#1um @m3  
2. 返回引用。 &q+ %OPV  
  =,各种复合赋值等 aj:+"X-;  
3. 返回固定类型。 P`0aU3pl  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z(FAQ\7  
4. 原样返回。 >r3Wo%F'  
  operator, s_|wvOW)'  
5. 返回解引用的类型。 4YJs4CB  
  operator*(单目) LQ._?35r  
6. 返回地址。 g6S8@b))|  
  operator&(单目) \AG ,dMS  
7. 下表访问返回类型。 ~![R\gps  
  operator[] f;*\y!|lg~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /<5/gV 1Q  
  operator<<和operator>> tfsG P]9$  
DvGtO)5._  
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。 %PQC9{hUy$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N4r`czoj  
}x+{=%~N  
template < typename Left > &Jj ?C  
struct value_return &p*N8S8  
  { MTQdyTDHl  
template < typename T > _-^@Jx[  
  struct result_1 {.sF&(e   
  { zOcMc{w0   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /bVI'fT  
} ; <[*s%9)'9  
_ ge3R3  
template < typename T1, typename T2 > phTZUm i  
  struct result_2 nt4>9;  
  { +I U]=qS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ( mycUU%  
} ; RNPqW,B!0  
} ; R8a xdV9(  
q\ ?6-?Mr  
X"R;/tZ S4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3Vhm$y%Td  
joa$Y6  
下面我们来剥离functor中的operator() h/X),aK3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: mZORV3bN  
,ihTEw,t(  
return l(t) op r(t) a/_ `1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3Z`oI#-x  
return op l(t) ^0VI J)y  
return op l(t1, t2) *Owq_)_ (|  
return l(t) op UO</4WJ  
return l(t1, t2) op K[sfsWQ.  
return l(t)[r(t)] b2z~C{l  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ";Lpf]<  
he/FtkU  
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: Eh JYdO[e  
单目: return f(l(t), r(t)); YoXXelO&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0 {w?u%'  
双目: return f(l(t)); t4nAy)I)P  
return f(l(t1, t2)); 5}1cNp6@  
下面就是f的实现,以operator/为例 rZ^DiFR  
QjPcfR\  
struct meta_divide ' e-FJ')|  
  { QkA79%;j  
template < typename T1, typename T2 > [ %r :V"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) b-wFnMXk+  
  { D:%v((Ccw  
  return t1 / t2; (fq>P1-  
} zd+8fP/UB  
} ; W8\K_M}  
"8s0~ [6S  
这个工作可以让宏来做: (CEJg|,  
I'C{=?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ybfNG@N*  
template < typename T1, typename T2 > \ &B[$l`1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %c[by  
以后可以直接用 Lt_7pb%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T*z >A  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 O||M |  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) JGJQ5zt  
@>JO &,od  
R}*e%EG/  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 %3Y&D]  
6kHAoERp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C:W}hA!  
class unary_op : public Rettype 2 rne=L  
  { U nGG%  
    Left l; 53#7Yy  
public :  ;A1pqHr  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ig]Gg/1G  
qbmy~\ZY  
template < typename T > t(^c]*r~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qu!Lc:oM?  
      { nKch _Jb  
      return FuncType::execute(l(t)); :v=Yo  
    } <kt,aMw[*  
(eSa{C\  
    template < typename T1, typename T2 > Rj1Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (`xhh  
      { ?> }bg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2\W[ ItxL0  
    } ]V?\Qv/.=  
} ; ](:aDHa  
q*,];j/>k  
YcT!`B   
同样还可以申明一个binary_op &ciU`//`  
]k5l]JB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8I3"68c_a  
class binary_op : public Rettype ?$v#;n?@I  
  { h`,dg%J*B  
    Left l; [<7Hy,xr_  
Right r; cOq^}Ohan  
public : ?u"MsnCXYn  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9PIm/10pP^  
8NWvi%g  
template < typename T > pl%3RVpoc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x)h5W+$  
      { t=Tu-2,k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]HCu tq  
    } zaf%%  
(pNA8i%=G  
    template < typename T1, typename T2 > =EgiV<6vcH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \|RP-8  
      { LS*^TA(I[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E$T)N U\  
    } Op A  
} ; q3#07o_dV  
kK>PFk(  
22)2o lU  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 7FMO' 'x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 aHvTbpJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d#T~xGqz  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 KpA iKe  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;JFy 8Rj  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 xQ=[0!p+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^ 1}_VB)^  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) y4^6I$M7V  
下面是修改过的unary_op !inonR  
:Em[> XA  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [RTB|0Q  
class unary_op T}jryN;J5  
  { a`|&rggN  
Left l; J.N%=-8  
  8HS1^\~(6l  
public : `9SuDuw;s  
-Xb]=Yf-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} < {$zOF}  
P33x/#VVE  
template < typename T > u(S~V+<@Z  
  struct result_1 v `9IS+Z  
  { ?KDI'>"-v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R-+k>_96|  
} ; +q[puFfl  
wM8Gz.9,  
template < typename T1, typename T2 > ,IX:u1mO  
  struct result_2 RoFy2A=_  
  { +ffs{g{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n$i}r\ so  
} ; GSj04-T"  
]{;=<t6  
template < typename T1, typename T2 > ]-FK6jw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qc;9{$?xV  
  { OsAH!e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Nz %{T  
} ~ x- R78'  
t`1E4$Bb\  
template < typename T > SO^:6GuJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -*t4(wT|j  
  { LT']3w  
  return OpClass::execute(lt(t)); P]hS0,sE<(  
} h)2W}p{a4=  
}c?/-ab>  
} ; #&a-m,Y$sx  
9 &a&O Z{  
{fW(e?8)  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug /X>Fn9 mM  
好啦,现在才真正完美了。 xrd@GTaI  
现在在picker里面就可以这么添加了: {W*_^>;K  
H.cN(7LXm  
template < typename Right > G41 gil6k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [9| 8p$  
  { AdMA|!|:hc  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \} [{q  
} sJu^deX  
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。 kW=g:m  
QhUv(]0   
IMjz#|c  
 JsAl;w  
QwPL y O  
十. bind SUwSZ@l^|  
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。 (:v|(Gn/  
先来分析一下一段例子 Qvo(2(  
O&h3=?O&B  
"e4;xU-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} c@H:?s!0R  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G Xx7/X  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )* 5R/oy,  
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。 g#b[-)Qx  
我们来写个简单的。 r:Uqtqxh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: R+,eXjz"  
对于函数对象类的版本: A<-Prvryt  
Uv|z c  
template < typename Func > $h"Ht2/ J  
struct functor_trait CGmObN8~'F  
  { aBv3vSq> Q  
typedef typename Func::result_type result_type; GPP{"6q5'  
} ; WrWJ!   
对于无参数函数的版本: d67Q@ ')00  
.PjJ g^^  
template < typename Ret > mHcxK@qw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W+N9~.q\^  
  { fT9z 4[M  
typedef Ret result_type; /HCd52  
} ; RW19I,d  
对于单参数函数的版本: ` O;+N"v  
?S&pq?   
template < typename Ret, typename V1 > ukM11LD5x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;:(kVdb  
  { my+y<C-o`  
typedef Ret result_type; }2dz];bR  
} ; Bc1[^{`bq^  
对于双参数函数的版本: bMWL^*I  
Gd^K,3:. T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > LvP{"K;   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Z(g9rz']0  
  { FnkB z5D  
typedef Ret result_type; 2(SK}<X  
} ; MR8\'0]  
等等。。。 !&4<"wQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "XQj ~L  
}<?1\k  
template < typename Func > 9nW/pv  
struct func_return 1e=<df  
  { Vf?+->-?{  
template < typename T > cspO5S>#  
  struct result_1 8I=n9Uyz  
  { bpq2TgFj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o#(z*v@  
} ; ki/xo^Y2<  
b'i-/l$  
template < typename T1, typename T2 > B<)c{kj  
  struct result_2 oy+``W~  
  { o5~o Rmsr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #'"zyidu  
} ; F3k]*pk8w  
} ; d) V"tSC,  
NyHHK8>  
Z:F5cXt<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eK]g FXk  
M#v#3:&5  
template < typename Func, typename aPicker > gcLwQ-  
class binder_1 MDETAd  
  { _"BYnPq@wb  
Func fn; {O\>"2}m'f  
aPicker pk; ?,Z[)5 ZN  
public : -mD<8v[F  
f5)4H  
template < typename T > cW+6Emh  
  struct result_1 ZM)Y Rdh  
  { #is1y3yh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $|0_[~0-n  
} ; ;^QG>OP$  
j1{ @?  
template < typename T1, typename T2 > {\tHS+]  
  struct result_2 ^A9D;e6!-  
  { K.A!?U=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z7 \gj`  
} ; zk)9tm;i{  
Q_p!;3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7D5;lM[_  
w h4WII  
template < typename T > \etuIFQ#U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i21ybXA=Z  
  { uc6;%=%+  
  return fn(pk(t)); x9fNIuAQ  
} 1.+w&Y5   
template < typename T1, typename T2 > vN=bd7^?=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rL+K Sb  
  { gQ]WNJ~>  
  return fn(pk(t1, t2)); ^4jIT1  
} f? sW^ d;  
} ; 4[@`j{  
j 8lWra\y  
-b1VY4m-  
一目了然不是么? 6.]x@=Wm  
最后实现bind kbij Zj{  
`1I@tz|  
&[]0yNG  
template < typename Func, typename aPicker > Fi8'3/q-^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `Qzga}`"]  
  { [Xy^M3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Vf Jpiv1  
} $s]c'D)  
5o2W[<%v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wd4wYk\  
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。 4J lB\8rc  
l.tNq$3pS  
十一. phoenix 6mH0|:CsY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7nh,j <~;2  
aOWE\I c8  
for_each(v.begin(), v.end(), d1=kHU4_9  
( &p\fdR4e  
do_ yFfa/d  
[ 9Q 4m9}  
  cout << _1 <<   " , " >eHSbQu/Bu  
] zE"ME*ou  
.while_( -- _1), *G{%]\s?  
cout << var( " \n " ) ?t LJe  
) XY(3!>/eQ[  
); 5w:   
yGN@Hd:9  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^X$k<nA;  
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 !P*1^8b`f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E;l|I A/7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [qhQj\cK  
+J`EBoIo  
\ Y[  
template < typename Cond, typename Actor > $4yv)6G  
class do_while v?Q|;<   
  { } $:uN  
Cond cd; OLAw Rha  
Actor act; 2t h\%  
public : a}N m;5K  
template < typename T > u!in>]^  
  struct result_1 79:Wo>C3-  
  { mmC&xZ5f  
  typedef int result_type; YmP`Gg#> p  
} ; 3JuWG\r)l  
dQfVdqg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} i#I+   
TV$Pl[m   
template < typename T > (<?6X9F:N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V=";vRS8  
  { ?2ZggV  
  do b-}nv`9C  
    { >h3r\r\n3  
  act(t); +dWx?$n  
  } K\5'pp1  
  while (cd(t)); : `D[0  
  return   0 ; l#P)9$%  
} LM:|Kydp3  
} ; K/;FP'.  
-!E))|A  
3e UTV<!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _D9` L&X}  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ^4@~\#$z  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 vywd&7gK  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Do@:|n  
下面就是产生这个functor的类:  SJY<#_b  
R["2kEF  
w3lR8R]  
template < typename Actor > 5IeF |#g  
class do_while_actor AJ-p|[wPz  
  { 7_r$zEP6  
Actor act; Kfnn;  
public : \Q.Qos  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} HJpkR<h  
ZM oV!lu  
template < typename Cond > %1Gat6V<'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; wN,DTmtD  
} ; m=&j2~<i  
ODn6%fp%  
&Mz3CC6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y7#$:+jQv  
最后,是那个do_ zNT~-  
y(&JE^GfX  
2.)@u~^Q  
class do_while_invoker ]PVPt,c  
  { %OWLM  
public : u}u;jTi> 2  
template < typename Actor > @vWC "W  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !4uTi [e  
  { f(.@]eu X  
  return do_while_actor < Actor > (act); reml|!F-)  
} Sfc0 ~1  
} do_; T1bPI/  
et";*EZJX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,<$6-3sC-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 A:Z$i5%'  
最后来说说怎么处理break和continue 7 }`c:u~j  
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。 qJQE|VM&  
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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