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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda npcBpGL{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Kxc$wN<  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, R+K&<Rz  
f WjS)  
K#UA M .  
l5';?>!s  
  class filler J(0=~Z[  
  { ~,!hE&LE~  
public : AKKU-5 B9c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v?D kDnta  
} ; 7e4tUAiuU  
N~}v:rK>g  
d=(Yl r  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 4 uy@ {  
R%N#G<^R  
)SL@ >Cij  
N(-%"#M$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); CESe}^)n  
#~URLN  
k;fnC+Y$s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~I\r1Wj;  
:qCm71*  
c+b:K  
=*:[(Py1  
二. 战前分析 1s} ``1>  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 FJjF*2 .  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 bpF@}#fT  
DtF![0w/  
U.pr} hq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2w x[D  
  /* --------------------------------------------- */ 6"7:44O;G  
vector < int *> vp( 10 ); rY[3_NG%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p-T~x$"c|  
/* --------------------------------------------- */ h=v[i!U-eY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K4?t' dd]  
/* --------------------------------------------- */ 9{9#AI.G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {hs2?#p  
  /* --------------------------------------------- */ Io,/ +#|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); fz<|+(_>J  
/* --------------------------------------------- */ F;d%@E_Bc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Sg CqxFii  
vy{rwZ$  
k lP{yxU'n  
dr,B\.|jC  
看了之后,我们可以思考一些问题: %S >xSqX  
1._1, _2是什么? %2@ Tj}xa  
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。 ~>N`<S   
2._1 = 1是在做什么? .*RB~c t  
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。 3xmiX{1e  
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。 Ad}-I%Ie  
z&C{8aQ'  
]b0zkoD9<  
三. 动工 dDv{9D,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +X* F<6mZ  
R\9>2*w  
*/%$6s~  
zK ' _e&*  
template < typename T > lgCHGv2@  
class assignment Vr&el  
  { 3JlC/v#0  
T value; 'WKu0Yi^'  
public : ]97Xu_  
assignment( const T & v) : value(v) {} wq:b j=j  
template < typename T2 > AI^AK0.L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } V9+xL 1U#  
} ; [<en1  
]6a/0rg:t  
l1-4n*fU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t/v@vJ`vSH  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1zb$5{,|  
q=P f^Xp  
DHh+%|e  
;eS;AHZ  
  class holder x\Nhix}1D  
  { *fxep08B  
public : 9O),/SH;:  
template < typename T > kbfuvJ>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w;N{>)hv  
  { (A7T}znG  
  return assignment < T > (t); +O|_P`HBoI  
} t!6\7Vm/  
} ; z{Hz;m:*_  
]sX7%3P  
68v xI|EZ  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: qJ\X~5{  
/'-:=0a  
  static holder _1; 1k!D0f3qb  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o8w-$ Qb  
NY~ dM\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V8-4>H}Cb/  
而不用手动写一个函数对象。 I 'x$,s  
 ]a78tTi  
z VnIr<!8_  
?2H{^\<(e  
四. 问题分析  =Ov9Kf  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 PqTYAN&F  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 S|l&fb n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .?A'6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 CoKiQUW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _Mlhum t  
#o"tMh!f  
五. 问题1:一致性 [fd~nD#.  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ?A|zRj{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ymHKcQ  
a a4$'8s  
struct holder k"t >He  
  { ,Yo: &>As  
  // pMOD\J:l,  
  template < typename T > mG X\wta  
T &   operator ()( const T & r) const  }K?F7cD  
  { r i,2clp  
  return (T & )r; ^n t~-%  
} FSv1X  
} ; P;jlHZ9?O  
,bxz]S1W  
这样的话assignment也必须相应改动: eDuX"/kHA  
cnbo +U  
template < typename Left, typename Right > xOhRTxic  
class assignment  KvGbDG  
  { ~M*7N@D  
Left l; 0(\p<qq  
Right r; II&<  
public : !!9{U%s  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S3;lKr  
template < typename T2 > 9w zwY[{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (yfXMp,x  
} ; f7.m=lbe  
.6LS+[  
同时,holder的operator=也需要改动: (:JjQ`i  
k/U>N|5  
template < typename T > @#A!w;bz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f KHse$?_  
  { l4zw]AYk+X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j+nv=p  
} D6Dn&/>Zp  
)x)gHY8;  
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。 ,|A{!j`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f7ZA837Un  
!h?=Wv ==]  
return l(rhs) = r; ("b*? : B  
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。 2av*o~|J*:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `6UtxJSx  
RFB(d=o5S  
template < typename Tp > 5 1"8Py  
class constant_t $ND90my  
  { 2!BsEvB(  
  const Tp t; Xty# vI  
public : 0juDuE?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} RU7!U mf  
template < typename T > y>)MAzz~\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _%;M9Sg3  
  { - {0g#G  
  return t; bK?MT]%}r  
} RN vQ  
} ; -nOq\RYV  
MJA~jjy4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 86y%=!bS  
下面就可以修改holder的operator=了 Tn /Ut}]O  
lf6|.  
template < typename T > k},>^qE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jx'2N~$  
  { [1Uz_HY["3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); TqAtcAurM  
} IKo;9|2U  
_=?2 3  
同时也要修改assignment的operator() |UYED%dC  
<&6u]uKrW  
template < typename T2 > }s(C^0x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } SD^E7W$?  
现在代码看起来就很一致了。 t{6ap+%L  
qfa}3k8et  
六. 问题2:链式操作 /z#F,NB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b[yE~EQxr  
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。 *Wso3 6an  
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。 e62y  
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。 Li]k7w?H  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  cLAe sj  
(_ U^  
template < typename T > ,z G(u 1  
struct result_1 c_Tzyh7l4  
  { Q-(Dk?z{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <XvYa{t]{  
} ; ogJ<e_ m  
ewym 1}o  
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: u1N1n;#  
*Q5x1!#z #  
template < typename T > vtZ?X';wh  
struct   ref M/} aq  
  { 9T?64t<Ju  
typedef T & reference; n]v7V&mj\  
} ; @mNJ=mEV  
template < typename T > LN\[Tmd &  
struct   ref < T &> drIK(u\_  
  { y?Onb 3%  
typedef T & reference; &XtRLt gS  
} ; Z%e|*GS{  
[;Fofu Z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,Bf(r  
"wINBya'M  
template < typename T > $_FZn'Db6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `.8UKSH+  
  { ;`X~ k|7K  
  return l(t) = r(t); -dG,*0 >  
} ]F+K|X9-  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 s7"i.A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?+\E3}:  
r[!(?%>j  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 GS4_jvD-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Vo >Xp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s!de2z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -TS? fne)  
最后的布局是: L/ fRF"V  
                Add t%$@fjz  
              /   \ Q6x%  
            Divide   5 !^L-T?y.2  
            /   \ W+hV9  
          _1     3 H;y}-=J+  
似乎一切都解决了?不。 v ): V  
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。 <[<247%  
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。 w~LU\Ct  
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: O,irpQ  
nh0&'hA  
template < typename Right > mgcN(n1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Vhph`[dC{  
Right & rt) const W_}/O'l{  
  { $20s]ywS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  d1bhJK  
} FW Y[=S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 pBU]=[M0  
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。 %w:'!X><  
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。 _-TOeP8#94  
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。 |X3">U +-  
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。 WK4@:k m6)  
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? _z]v<,=3M  
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: ]/44Ygz/  
+'%\Pr(  
template < class Action > f[}|rf  
class picker : public Action &I)\*Ue2t  
  { o(Kcs-W2  
public : aTClw<6}  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  i6 L  
  // all the operator overloaded ?gG,t4D  
} ; ! TDD^  
!tBeuemN%  
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。 MS{{R +&  
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: ?4sJw:  
)&z4_l8`=  
template < typename Right > g ;LVECk  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const BSDk9Oc  
  { Q S;F+cmTh  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pYh!]0n  
} waQtr,m)  
G/(*foT8SE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pL)xqKj  
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。 {MxnIg7'  
nsl*Dm"*F  
template < typename T >   struct picker_maker >%h7dC3h  
  { $',3Pv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I.9o`Q[8&  
} ; qguVaV4Y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z(UD9wY5m  
  { nuxd S ,  
typedef picker < T > result; XN(tcdCG  
} ; Y }/c N\  
5qiI.)  
下面总的结构就有了: [Auc*@  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 X'@f"=v9k  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ^K.*.|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?`aTu:1#Z  
至此链式操作完美实现。 B@-"1m~la?  
R'Eq:Rv~;^  
7V 'Le2T'  
七. 问题3 HL8(lPgS  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >-zkB)5<,#  
:A#+=O0\z  
template < typename T1, typename T2 > pg!`SxFD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !EM#m@kZ{  
  { `oVB!eapl  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); jE*Ff&]%m  
} gDv$DB8-  
7t3X`db  
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: O4N-_Kfp/  
Efvq?cG&  
template < typename T1, typename T2 > X(b1/lzA  
struct result_2 >[8#hSk  
  { %wtXo BJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !%wdn33"  
} ; %Zu Ll(  
117c,yM0  
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? qg)qjBQwA  
这个差事就留给了holder自己。 b"&E,=L  
    k#?| yP:  
[G=:?J,P  
template < int Order > IhwN],-V  
class holder; *(p7NYf1  
template <> gg(k7e  
class holder < 1 > q- H&5K  
  { *.3y2m,bZ  
public : Hh@2m\HA  
template < typename T > S?2YJ l8B  
  struct result_1 L&'l3|  
  { b@!:=_Mr  
  typedef T & result; 4]IKh,jT  
} ; Tw UsVM(~  
template < typename T1, typename T2 > V pH|R  
  struct result_2 ?y46o2b*)  
  { ?eVj8 $BQo  
  typedef T1 & result; !")WZq^`  
} ; QheDF7'z  
template < typename T > 4a?r` '  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ivD^HhG  
  { e lay =%)  
  return (T & )r; 9GE]<v,_[  
} w_GLC%|7  
template < typename T1, typename T2 > Z>&K&ttJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }|,EU!nDi  
  { xh`Du|jvm  
  return (T1 & )r1; NU(^6  
} l:x _j\  
} ; g&XhQ.aa  
l)H9J]  
template <> (<n>EF#  
class holder < 2 > #]igB9Cf)w  
  { =:;YTie  
public : HI z9s4Y_  
template < typename T > 7fUi?41XA  
  struct result_1 \1~I04'=  
  { o3fR3P%$  
  typedef T & result; kv/(rKLp*  
} ; 98=XG1sQ@  
template < typename T1, typename T2 > Iht@mE  
  struct result_2 5qeT4| Ol  
  { V54q"kP,@.  
  typedef T2 & result; WVinP(#nfM  
} ; > e;]mU`,  
template < typename T > "\}21B~{7'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xTGP  
  { b5[f 5  
  return (T & )r; ]S*E  
} [GOX0}$?  
template < typename T1, typename T2 > r,QJG$ Jo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GCZu<,  
  { P"2Q&M_ /  
  return (T2 & )r2; .0?ss0~  
} OCvml 2 vP  
} ; 3 LT+9ad2d  
IruyE(;HS  
q#.rYzl0  
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> >。 5c*p2:]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w/hh 4ir  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -,[~~  
|dW2dQ  
return l(i, j) = r(i, j); u=1B^V,6V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2LtU;}7s  
9@kc K  
  return ( int & )i; b,=,px  
  return ( int & )j; u XaL  
最后执行i = j; ;b{pzIe=F  
可见,参数被正确的选择了。 Z3LQl(  
X}_QZO=z  
|TC3*Y  
C]aOgt/U  
g%@]z8L  
八. 中期总结 )6PJ*;p-  
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: 6z1aG9G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e5]&1^+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 p,3go[9X:R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1\M"`L/  
Y*]l|)a6_]  
tf.q~@Pi  
aNuZ/9O  
/zChdjz  
!7kAJG g  
九. 简化 d=Rk\F'^J  
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。 xCDA1y;j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?,A}E|jZ  
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: ^bZ<9}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l5":[C$  
  +-*/&|^等 awj}K  
2. 返回引用。 +?4*,8Tmmz  
  =,各种复合赋值等 B}l}Aq8  
3. 返回固定类型。 ]6?c8/M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B^Rw?: hN  
4. 原样返回。 e/m'a|%:  
  operator, ~@)- qV^~  
5. 返回解引用的类型。 u&l>cJ'  
  operator*(单目) A?6{  
6. 返回地址。 IPr*pQ{;c  
  operator&(单目) _oMs `"4K  
7. 下表访问返回类型。 u"Hd55"&  
  operator[] ]$XBd{\D{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '6d D^0dZ  
  operator<<和operator>> ?,+C!R?  
8CN7+V  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 .MzP}8^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *`QdkVER  
7~%  
template < typename Left > I;kUG_c(4  
struct value_return )ZQ9a4%  
  { /64^5DjTh  
template < typename T > bH)8UQR%  
  struct result_1 mBD!:V'  
  { z9);e8ck  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O>o}<t7  
} ; ,h5-rw'  
]C!Y~  
template < typename T1, typename T2 > c?V*X-   
  struct result_2 !lt\2Ae  
  { j4 &  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; e{rHO,#A>  
} ; E=tx.h4xG~  
} ; ]B-$p p  
JK^B+.  
`)( <g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]%Q]C 8[C  
[/fwt!  
下面我们来剥离functor中的operator() P/1UCITq}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^&Rxui  
Dry;$C}P  
return l(t) op r(t) bTy' 5"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #QyK?i*  
return op l(t) #K,qF*  
return op l(t1, t2) p *W ZY=Q  
return l(t) op ZjI/zqBm  
return l(t1, t2) op a*n%SUP  
return l(t)[r(t)] luxKgcU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] coP$7Q .  
*l'$pJ X  
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: Rcx'a:k  
单目: return f(l(t), r(t)); dc@wf;o  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S1^Mw;?P  
双目: return f(l(t)); Qig!NgOM  
return f(l(t1, t2)); y\f8Ird  
下面就是f的实现,以operator/为例 x#e\ H F  
 !k??Kj  
struct meta_divide 5P t}  
  { (+Nmio  
template < typename T1, typename T2 > H7XxME  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )}9}"jrDlx  
  { d(B;vL@R2V  
  return t1 / t2; *~oDP@[S  
} ht cO ~b  
} ; o? xR[N-J  
!CMVZf;u  
这个工作可以让宏来做: \,IDLXqp  
=smY/q^3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ JA(q>>4  
template < typename T1, typename T2 > \ 9(evHR7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _2n/vF;I+_  
以后可以直接用 @_(@s*4W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =<W[dV=W  
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 Yw1q2jT  
(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。。。) ?(L? X&)v  
0c;"bA0>Sx  
Nn4Kt,KY  
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 I$qtfGr  
zs^\z Cb8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P>,D$-3  
class unary_op : public Rettype F^v{Jqc  
  { Uz8C!L ">C  
    Left l; 8o5^H>  
public : }8KL]11b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} v__Go kj-  
9- <V%eNX  
template < typename T > (%IstR|u:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q-%=ZW Z  
      { [5#/& k{  
      return FuncType::execute(l(t)); MZF ;k$R  
    } ,O`*AzjS5Q  
U`4Z j1y  
    template < typename T1, typename T2 > +|w~j#j9`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WC&Ltw8  
      { 83(P_Y:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); J)& +y;.  
    } `\uv+^x{  
} ; v2z/|sG  
?S7:KnU>K  
Z- Ae'ym  
同样还可以申明一个binary_op .B n2;nO  
Q$5:P&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  } R6h  
class binary_op : public Rettype Hx0,kOh)  
  { VDN]P3   
    Left l; kpUU'7Q  
Right r; 6$.Xj\zl  
public : 4hz,F/ I  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hfc!M2/w  
^%@.Vvz<  
template < typename T > fJV VW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c?Qg :yU  
      { !XC7F UO  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e28#Yh@U  
    } pQ\ [F  
a5&j=3)|  
    template < typename T1, typename T2 > E6)mBAE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o%5Ao?z~  
      { X y<KvFy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [: j_Y3-9  
    } s3^SjZb  
} ; K`<P^XJr  
p}z0(lQ*~  
? xs0J  
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 d(XWt;KK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s1q d/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5gEK$7Vp  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ;_ton?bF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `lzH:B  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 (*]Y<ve  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \O~P !`  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) /#5ZP\e  
下面是修改过的unary_op j>23QPG`6U  
Q0-~&e_'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }OFk.6{{&v  
class unary_op "{lnSLk  
  { V ZGhF!To  
Left l; ZAwl,N){  
  (PF (,B  
public : *UC^&5:  
m|[ Hhw=f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d8po`J#nb  
NKws;/u  
template < typename T > ^D)C|T  
  struct result_1 5KzU&!Zh9  
  { 3*<W`yed  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V96BtV sB  
} ; P+a&R<Dj4  
zZ63 P  
template < typename T1, typename T2 > W2^R$"U  
  struct result_2 \b->AXe8  
  { 4M}/PoJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !O*n6}nPE  
} ; Aj_}B.  
CAO$Zt  
template < typename T1, typename T2 > r|+Zni]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _+i-)  
  { ( _2eiE71  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _C?K;-v}  
} )? xg=o/?  
FB""^IC?W  
template < typename T > Qk= w ,`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %{Gqhb=u\  
  { i~4Kek6,I  
  return OpClass::execute(lt(t)); (@ Bw@9  
} %zGPF  
kI]1J  
} ; W!g ,  
Ua4} dW[w  
u4Sa4o  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug @0G} Q  
好啦,现在才真正完美了。 Oe?nX>  
现在在picker里面就可以这么添加了: Aq-v3$XL  
~vgW:]i  
template < typename Right > &8N\ 6K=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  /Wa+mp  
  { aaBBI S  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C9fJLCufC  
} eWFlJ;=  
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。 \%K6T)9  
|D\ ukml  
w v1R ]3}  
8n56rOW!  
]b[ 3 th*  
十. bind 7M4iBk4I  
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。 rkD(K G9E  
先来分析一下一段例子 BjShK+Y  
hk~ s1"  
Tb}b*d3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =Ij;I~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^t| %!r G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $wBUu   
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 3KqylC &.  
我们来写个简单的。 -+z^{*\; N  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: yVW)DQ 4?  
对于函数对象类的版本: g ,.iM8  
)t|M)zJ  
template < typename Func > R_-.:n%.z  
struct functor_trait ^*ZO@GNL  
  { (h E^<jNR  
typedef typename Func::result_type result_type; m$U2|5un&  
} ; uG/Zpi  
对于无参数函数的版本: Ts.6 1Rx  
rx%lL  
template < typename Ret > 1v`*%95  
struct functor_trait < Ret ( * )() > V ] Z{0  
  { 1>n@`M8}  
typedef Ret result_type; ZM\Z2L]n  
} ; /: B!hvpw  
对于单参数函数的版本: {`{U\w5Af  
UF?qL1w  
template < typename Ret, typename V1 > 9Y0w SOSW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BYRf MtT@+  
  { $~_TE\F1  
typedef Ret result_type; p2\@E} z  
} ; y<kW2<?  
对于双参数函数的版本: -_B*~M/vV`  
  \\6/"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > : x W.(^(d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |SCO9,Fs  
  { QO~!S_FRH  
typedef Ret result_type; ^`ny]3JA  
} ; \:8 >@Q  
等等。。。 )A,M T i  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L~>pSP^a  
(r.[b  
template < typename Func > ym^  
struct func_return FK<1SOE  
  { sZ_+6+ :  
template < typename T > "luMz;B  
  struct result_1 Tw 8$6KUW  
  { bDK72cQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `-IX"rf  
} ; RAPR-I;{  
&Yb!j  
template < typename T1, typename T2 > }Dp/K4  
  struct result_2 F@UbUm2o  
  { w6aq/m"'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WTbq)D(&[_  
} ; ?`8jn$W^  
} ; @X5F$=aqZr  
{%gMA?b|"  
m5`<XwD9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /?VwoSgV^  
H85J MPZ7  
template < typename Func, typename aPicker > Mh3Tfp  
class binder_1 lk;4l Z  
  { 4SlEc|'7@  
Func fn; B:;$5PUTc  
aPicker pk; hv (>9N  
public : +VT/ c  
05hjC  
template < typename T > m9M#)<@*  
  struct result_1 RzhAX I=  
  { fRh}n ^X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &L`^\B]k|  
} ; &PZ&'N|P  
(X zy~l<  
template < typename T1, typename T2 > owQSy9Az  
  struct result_2 9lqH  
  { %[B^b)2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P8[rp   
} ; %>Q[j`9y  
C8Ja>o2'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _3%eIyk4T  
YpJJ]Rszg  
template < typename T > 4Dy|YH$>S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g|TWoRx:  
  { y~Z7sx0  
  return fn(pk(t)); hU'h78bt(  
} |tN:o= 6  
template < typename T1, typename T2 > m941 Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lo,uH`qU  
  { ZSvU1T8  
  return fn(pk(t1, t2)); 9$f%  
} T {:8,CiW  
} ; L;h|Sk]{  
*[Im].  
swKqsN.  
一目了然不是么? *47HN7  
最后实现bind ;W{2\ Es  
G ,e!!J  
u+ b `aB  
template < typename Func, typename aPicker > Zz?)k])F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >=1Aa,_tc  
  { uN&UYJ' B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); muAgsH$/  
} i0n u5kD+d  
i&^]qL|J  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1z3>nou2{  
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。 x3:d/>b  
)LAG$Cn  
十一. phoenix *b7evU *1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +;T\:'CU  
_1G;!eO  
for_each(v.begin(), v.end(), Dy&{PeE!  
( jr(|-!RVMN  
do_ 6<fcG  
[ & LhQr-g  
  cout << _1 <<   " , " \ [bJ@f*."  
] MFn\[J`Ra  
.while_( -- _1), |G)P I`BH  
cout << var( " \n " ) VpX*l3  
) Ji.FG"h+2  
); xwu b-yz  
.Zc:$"gDu  
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: rn]F97v@]  
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 QtA@p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 r:M0# 2   
那么我们就照着这个思路来实现吧: @HE<\Z{ KI  
(&-I-#i  
N6Dv1_c,  
template < typename Cond, typename Actor > z+KZ6h  
class do_while #+H3b!8=  
  { >}B53.;.k  
Cond cd; d ATAH}r&  
Actor act; F. I\?b  
public : #y'p4Xf  
template < typename T > $F1Am%  
  struct result_1 >y+?Sz!  
  { W/VE B3P>Z  
  typedef int result_type; drvz [ 9;  
} ; J| 1!4R~  
85q!FpuH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kZ;Y/DH  
cSjX/%*!m  
template < typename T > ]@m`bs_6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'Z|Czd8E  
  { 2UopGxrPKw  
  do p0D@O_ :5  
    { vuZ'Wo:S{  
  act(t); b'I@TLE')  
  } >3,}^`l  
  while (cd(t)); (Vn3g ra  
  return   0 ; qT01@Bku  
} PzT@q\O  
} ; 8?rq{&$t  
.@\(ay  
\p%D;g+c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `4e| I.`^r  
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。 (Q.tH  
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。 HIUP =/x  
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。 ;I6C`N  
下面就是产生这个functor的类: E B! ,t  
Ff d4c  
xVrLoAw  
template < typename Actor > S~W;Ld<>fB  
class do_while_actor L3\( <[  
  { {{)pb>E  
Actor act; *q;83\  
public : XjmAM/H4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )`S5>[6  
JE#H&]  
template < typename Cond > i ~)V>x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e(FT4KD~  
} ; YDZB$?&a  
WqS$C;]%  
'e6J&X  
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 TqP`ljX  
最后,是那个do_ 4;(W0RQa  
:;IZ|hU  
e.Jaq^Gw|  
class do_while_invoker  z@~mu  
  { ulk/I-y  
public : ` +)Bl%*  
template < typename Actor > )TBm?VMe  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s2F[v:|Wq  
  { j3S!uA?  
  return do_while_actor < Actor > (act); Xc&J.Tw#4*  
} wod(P73?  
} do_; }9N-2]  
uZ+"-Ig  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N/1xc1$SB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K,+z^{Hvh  
最后来说说怎么处理break和continue 7W+{U0 2O  
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。 Q=Q&\.<  
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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