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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @>9p2u)=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "j a0,%3  
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, Ve8!   
==XP}w)m  
9)l_(*F  
n~&R_"mv(  
  class filler k9Sqp :l,  
  { q6Q=Zo@  
public : }qD.Ek  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _yWH\5@  
} ; Y$ChMf  
W;N/Y3Lb  
jujx3rnK?  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 4{vd6T}V!  
Xl/G|jB9  
ZM#WdP  
:T\WYKX3C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7@lXN8_f  
9iFe^^<ss  
i `>X5Da5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 li%-9Jd  
42wcpSp  
MtYP3:  
5pok%g  
二. 战前分析 "qj[[L Q  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 `5 6QX'?  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 )2FO+_K?T  
pt4xUu{  
poeXi\e!(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OpL 6Y+<  
  /* --------------------------------------------- */ w//w$}v  
vector < int *> vp( 10 ); }=|ZEhtOp  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -1_Z*?=-  
/* --------------------------------------------- */ {cv;S2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _#gsR"FZ$  
/* --------------------------------------------- */ bY2Mw8e%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); lXPn]iLJ  
  /* --------------------------------------------- */ 4 P;O8KA5y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); U2AGH2emw  
/* --------------------------------------------- */ vLS9V/o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !X8UP{J)L  
=P#!>*\ar  
\a6)t%u  
%f-<ol  
看了之后,我们可以思考一些问题: $dnHUBB  
1._1, _2是什么? &!a 2%%1#N  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 lBn*G&(P  
2._1 = 1是在做什么? m4DH90~a8  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5HbTgNI  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Eo Urc9G2  
3E ZwF  
=CVT8(N*  
三. 动工 [;=ky<K0E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cLU*Tx\  
yo.SPd="Vx  
,>UmKrYo  
*i{.@RX?  
template < typename T > 8QN8bGxK   
class assignment d*>k ]X@G  
  { Yy)a,clZ*$  
T value; `_'Dj>  
public : 3kQ^f=Wd  
assignment( const T & v) : value(v) {} >slN:dr0:  
template < typename T2 > (RmED\.]4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :(b3)K  
} ; 8e@JvAaa$  
7S2F^,w  
|+:ZO5FaO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z{g<y^Im+E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  >Y'yM4e*  
_;q-+"6L;  
`fkri k  
? 03Zy3 /  
  class holder 2jZ}VCzRG  
  { iy82QNe  
public : 3=l-jGJk  
template < typename T > sOxdq"E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const t60/f&A#7H  
  { .:ZXtU  
  return assignment < T > (t); &iOtw0E  
} 93Gur(j^  
} ; 3K!0 4\  
y+scJ+<  
is?&%VY  
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: _ <a)\UR  
j$|C/E5?  
  static holder _1; >ij4z N  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /V<`L  
tMZ(s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $l;tP  
而不用手动写一个函数对象。  DiQkT R  
 GQ0(&I  
% B &?D@  
I*t)x,~3  
四. 问题分析 3t8H?B12ow  
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。 /Z " 4[  
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。 U9o*6`"o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Hs}"A,V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 DsW`V~ T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8Qz7uPq  
6&QTVdK'O  
五. 问题1:一致性 2Ml2Ue-9  
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?| 0bxvM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,ok J eZ  
`O=;E`ep  
struct holder z#J/*712  
  { WQLL[{mhS  
  // TJ[jZuT:  
  template < typename T > 0*;9CH=BE  
T &   operator ()( const T & r) const DVoV:pk  
  { q&$0i   
  return (T & )r; 3d'ikkXK  
} y [9}[NMZ  
} ; 06@0r  
To8v#.i  
这样的话assignment也必须相应改动: }Q=se[((  
M}oj!xGB  
template < typename Left, typename Right > e3={$Ah  
class assignment Z^`=!n-V  
  { g} ~<!VpX  
Left l; 3:8nwt  
Right r; :iQ^1S` pH  
public : fI d)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,c7u  
template < typename T2 > iRwW>a3/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } u4#~ i0@  
} ; u1|P'>;lF  
e=]oh$]  
同时,holder的operator=也需要改动: 30(m-D$K>9  
8cBW] \ v  
template < typename T > 3Ra\2(bR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S[hJ{0V  
  { <,X+`m&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]b~2Dap  
} YV3TxvXMR  
1yaIV+_y/  
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。 ~\:j9cC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V0'p1J tD  
.FbZVYc]  
return l(rhs) = r; h>^jq{yu  
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。 : 9?Cm`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: c7l!G~yx'  
So\|Ye  
template < typename Tp > >_0 i=.\  
class constant_t Q"6hD?6.  
  { #:vDBP05.m  
  const Tp t; qgC-@I  
public : 4=F]`Lql  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  `\|3 ~_v  
template < typename T > KB,~u*~!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @Uj _+c q  
  { ]k`Fl,"  
  return t; 4'{hI;&a&  
} 3^A/`8R7K  
} ; ngkeJ)M0$  
O^R:_vb3I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 SCh7O}  
下面就可以修改holder的operator=了 61+pryW%g  
%$Jq t  
template < typename T > V:(w\'wm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const l\sS?  
  { 2 -p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); jgo<#AJ/E  
} f.$aFOn  
^!o1l-Y^gr  
同时也要修改assignment的operator() 1IF'>*  
CDnR  
template < typename T2 > j""y2c1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .,ppGc| *  
现在代码看起来就很一致了。 "doU.U&u  
_8x'GK tU  
六. 问题2:链式操作 ;vI*ThzdD  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |auX*hb9  
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。 1O]5/Eu  
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。 f1CMR4D  
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。 !rsa4t@ t  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |?2 hml  
RI5g+Du?  
template < typename T > lC /Hib  
struct result_1 ET,0ux9F  
  { 0V>ESyae5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; X@ bn??  
} ; %<=w[*i  
.o\;,l2  
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: \`P2Yq  
4Wi8 $  
template < typename T >  9+'@  
struct   ref M|[@znzR<  
  { h+B'_ `(  
typedef T & reference; ?`N57'iPb  
} ; l`v +sV^1  
template < typename T > 3XApY'  
struct   ref < T &> \tiUE E|k  
  { `'[7~Ew[  
typedef T & reference; WbC0H78]  
} ; oeu|/\+HW  
daA47`+d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )]c]el@y  
LXh@o1  
template < typename T > KJ0xp h f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L@1,7@  
  { J$6-c' 8  
  return l(t) = r(t); 8 l'bRyuS  
} >bX-!<S  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 b(.-~c('  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 H9Y2n 0  
e(OwS?K  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 6m, KL5>W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ism^hyL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]k ::J>84  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z`emKFbv  
最后的布局是: 97qtJ(ESI  
                Add 5"-una>D  
              /   \ } * ?n?'  
            Divide   5 &\J?[>EJ.  
            /   \ V-D}U$fw  
          _1     3 Sk6b`W7$  
似乎一切都解决了?不。 ;mf4 U85  
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。 %XEKhy  
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。 0On? {Bw  
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: qYgwyj=4  
kfMhw M8kP  
template < typename Right > QHHW(InG<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~")h E%Kl}  
Right & rt) const (R4PD  
  { sBP}n.#$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LJRg>8  
} ZNzR `6}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 kq)+@p  
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。 1s{ISWm  
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。 u @{E{  
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。 ]}mly` Fw  
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。 d\~p5_5.  
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? :r1;}hIA9  
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: U}tl_5%)  
x4CtSGG85f  
template < class Action > *'UhlFed  
class picker : public Action 0K=Qf69Y  
  { CCbkxHMf|!  
public : W4)kkJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0Y2\n-`z  
  // all the operator overloaded g\ErJ+i  
} ; 5SoZ$,a<e  
|ZvNH ~!  
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。 Uj4Lu  
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: $x?NNS_ "J  
pyUNRqp  
template < typename Right > iBG`43;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1 L+=|*:  
  { A)\>#Dv  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;;ER"N  
} "KMLk  
jrIA]K6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `^v4zWDK  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 S304ncS|M  
u9TzZ  
template < typename T >   struct picker_maker HG2N-<$  
  { -'I _*fu  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k4S} #!  
} ; l% rx#;=u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cqeR<len  
  { /SnynZ.q  
typedef picker < T > result; mgy"|\]  
} ; {F'Az1^I=  
T#\p%w9d  
下面总的结构就有了: J__;.rnk  
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。 ykxbX  
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。 q^Z~IZ8IT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'Pf_5q  
至此链式操作完美实现。 LYp'vZ!  
Nc{]zWL9  
Uh>.v |P6  
七. 问题3 wb]*u7G t/  
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。 aGpCNc{+  
Hl4\M]]/&  
template < typename T1, typename T2 > ddo ST``G  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HV ;;  
  { D,MyI#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ej' 7h~=v  
} Z`rK\Bc  
>4,{6<|  
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: %PzQ\c  
'nMApPl  
template < typename T1, typename T2 > A^pu  
struct result_2 p?;-!TUv  
  { ;_iPm?Y8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -<_7\09  
} ; ue@8voZhS/  
WElrk:b  
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? jRofG'  
这个差事就留给了holder自己。 R 4V \B  
    Hz E1r+3Q@  
WNhbXyp_  
template < int Order > SC'BmR"ox  
class holder; ^Z2kq2}a  
template <> , 7Xqte  
class holder < 1 > *9J1$Wa  
  { hL0]R,t;'  
public : !L77y^oV  
template < typename T > z/S,+!|z  
  struct result_1 O7v]p  
  { M:_!w[NiLp  
  typedef T & result; Xt ft*Z  
} ; 5^>n5u/  
template < typename T1, typename T2 > ^OF5F8Tf/  
  struct result_2 |=\91fP68`  
  { NH'iR!iGo  
  typedef T1 & result; mG_BM/$  
} ; <{giHT  
template < typename T > Rv vh{U;t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s|Zx(.EP  
  { 8zZSp  
  return (T & )r; ^;zWWg/d  
} [G a~%m  
template < typename T1, typename T2 > &eIGF1ws  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m=QCG)s  
  { vh &GIb  
  return (T1 & )r1; Ivsb<qzG  
} rR]-RX(  
} ; J^fm~P>.  
PPa^o8jd  
template <> +e'X;  
class holder < 2 > _S"f_W  
  { 71O3O7  
public : E:FO_R(Xq  
template < typename T > 8Y# bN*!  
  struct result_1 %w7m\nw@  
  { ZW*n /#GUC  
  typedef T & result; JvkL37^ n:  
} ; h~w4, T  
template < typename T1, typename T2 > W (`c  
  struct result_2 azo0{`S?  
  { < A?<N?%o  
  typedef T2 & result; v)):$s?WB  
} ; ^YKy9zkTl  
template < typename T > Ziz=]D_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '&by3y5w-3  
  { pCC7(Ouo  
  return (T & )r; Pd~MiyO;K  
} J{Tq%\a3  
template < typename T1, typename T2 > zE`R,:VI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $}R$t-  
  { Pr+~Kif  
  return (T2 & )r2; /s c.C  
} cXN _*%  
} ; -#?<05/C>  
kZVm1W1  
=-~;OH /  
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> >。 aI(>]sWJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: '# z]M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: W J+> e+  
kq-6HDR  
return l(i, j) = r(i, j); gWrAUPS[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %6ub3PLw8  
Sdd9Dv?!  
  return ( int & )i; h1+ hds+  
  return ( int & )j; ?t rV72D  
最后执行i = j; PJgp+u<  
可见,参数被正确的选择了。 )"`!AerJ  
o>c ^aRZ{  
+l?; )  
U,; xZe  
S #8 >ZwQ  
八. 中期总结 :gI.l1  
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: ;=jr0\|e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l#bAl/c`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 wAYB RY[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?a.+j8pbGg  
0{) $SY  
XM~~y~j  
%f&< wC  
V U~Dk);Bv  
^# e~g/  
九. 简化 _:J*Cm[q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 q\$6F)ha3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;(6P6@+o  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Qw)9r{f  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Bct"X#W|&  
  +-*/&|^等 |(% u}V?  
2. 返回引用。 } /:\U p  
  =,各种复合赋值等 ~}%~oT  
3. 返回固定类型。 ?m;;D'1j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7m1KR#j  
4. 原样返回。 Q\kub_I{@  
  operator, Sm|(  
5. 返回解引用的类型。 m)&znLA  
  operator*(单目) SEF6B45}1  
6. 返回地址。 \#dl6:"  
  operator&(单目) Q M 1F?F  
7. 下表访问返回类型。 F#V q#|_)>  
  operator[] q'S =Eav8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w1|Hy2D`0  
  operator<<和operator>> MZv\ C  
i$UQbd  
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。 HJhH-\{@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {3edTu  
.~klG&>aV  
template < typename Left > ;D2E_!N dt  
struct value_return |4b)>8TL/  
  { uS5o?fg\e  
template < typename T > j9y3hQ+q  
  struct result_1 ?IYY'fS"  
  { $L}aQlA1JM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &ITuyGmF  
} ; OXhAha`R  
|)U|:F/{@  
template < typename T1, typename T2 > ~OFvu}]  
  struct result_2 MagMZR  
  { G?hK9@ |v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h##WA=1QZ  
} ; U/w.M_S  
} ; -{g~TUz  
<GIwRVCU  
4$"DbaC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Utt>H@t[  
I6w~H?ul@*  
下面我们来剥离functor中的operator() B)=~8wsI:Z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ($!KzxF3  
rVryt<2:@r  
return l(t) op r(t) ZX.TqvK/r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XZph%j0o  
return op l(t) sbsu(Sz+  
return op l(t1, t2) YD[H  
return l(t) op 1dG06<!  
return l(t1, t2) op 8X7{vN_3K  
return l(t)[r(t)] yTAvF\s$(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hWEnn=BW  
H{`{)mS  
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: $k 2)8#\  
单目: return f(l(t), r(t)); [*Ju3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1B:aC|B  
双目: return f(l(t)); O!R"v'  
return f(l(t1, t2)); w2"]Pl  
下面就是f的实现,以operator/为例 x:z0EYL  
>bm|%Ou"  
struct meta_divide  [aW =  
  { :jem~6i  
template < typename T1, typename T2 > \8b6\qF/\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4tc:.  
  { \cySWP[  
  return t1 / t2; jX */piSq  
} lF4u{B9DM  
} ; ;+_8&wbqW  
JdNF-64ky  
这个工作可以让宏来做: bI ITPxz  
UH3t(o7O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _a'A~JY  
template < typename T1, typename T2 > \ hU {-a`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j F5Blc  
以后可以直接用 I3y9:4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ecHP &Z$  
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 Jh@_9/?  
(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。。。) tJZc/]%`H  
fC<m^%*zgA  
Zk`#VH  
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 igkz2SI  
o'= VZT9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sa#.l% #  
class unary_op : public Rettype t&RruwN_;  
  { !{%G0(Dv  
    Left l; u<Xog$esu  
public : FjKq%.=#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (xT*LF+  
VXKT\9g3A  
template < typename T > Re[ :qLa]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q:o 7G|C  
      { ^%[F8\}XPJ  
      return FuncType::execute(l(t)); <Oz66bTze  
    } W|R-J  
GESXc $E8  
    template < typename T1, typename T2 > *HlDS22  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =uV,bG5V1  
      { yYTVXs`fVj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A"l{?;~  
    } \"^% 90F  
} ; ]((i?{jb(  
`a4 $lyZ  
.iv3q?8.b  
同样还可以申明一个binary_op A WJWtUa  
{d!Y3+I%G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^ddO&!U  
class binary_op : public Rettype <^><3U`  
  { bLS&H[f K  
    Left l; Wmz`&nsn[  
Right r; Fdt}..H%  
public : =>LZm+P  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %+tV/7|F  
&RY)o^g[4  
template < typename T > "JhimgwvY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F!g;A"?V  
      { dHII.=lT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ycpE=fso'  
    } l4T:d^Eb  
|E^|X!+9  
    template < typename T1, typename T2 > WZ~> BM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fI:H8  
      { b9("DZW;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \ P/W8{  
    } ; B$ *)X9  
} ; O|z%DkH[  
|C-y}iQ:6~  
:5# V^\3*  
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 >BoSw&T$Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S/Oxr%H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \< 65??P  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 H5M#q6`H6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3H8Al  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 )%j"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /lH'hcXcX  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) pj|X]4?wdI  
下面是修改过的unary_op  ;}4k{{K  
b! tludb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pXW`+<g0  
class unary_op 8(lCi$  
  { Lb~\Y n'z  
Left l; {bkGYx5.C  
  X;EJ&g/  
public : !$>G# +y  
KwFXB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h~UJCn zS  
u,9q<&,  
template < typename T > =cp;Q,t'9L  
  struct result_1 #7W.s!#}Dd  
  { 2d&^Sp&11  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }$aNOf%:  
} ; ;`jU_  
vm}G[  
template < typename T1, typename T2 > e'~ Q@_D  
  struct result_2 pxplWP,  
  { HdCk!Fv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s[V `e2O  
} ; l,y^HTc}7/  
x0G>ktWq<  
template < typename T1, typename T2 > JlIS0hnv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vttrKVA  
  { _rjBc ;a  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %b<%w    
} Zi1YZxF`Y  
!5.v'K'  
template < typename T > ;=p;v .l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WZ* &@|w  
  { t)(v4^T  
  return OpClass::execute(lt(t)); JQT4N[rEE  
} }x0Z( `  
sU%" azc  
} ; RV92qn B  
wE2x:Ge:  
#W5Yw>$  
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 /(zB0TEd  
好啦,现在才真正完美了。 *k6$   
现在在picker里面就可以这么添加了: <^sAY P|  
gA+YtU{z  
template < typename Right > hht+bpHl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X[{\ 3Av  
  { k2uBaj]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t>oM%/H  
} 0UjyMEiK  
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。 Q)dT(Td9~  
%kW3hQ<$  
qKs7WBRJy  
2'dG7lLu4  
K#)bjxz  
十. bind k4mTZ}6E  
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%\'(l+  
先来分析一下一段例子 h7RD `k:mF  
P^;WB*V  
Z@nmjji  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n}5x-SxS0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =U_ @zDD@V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B>aEH b  
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。 !vrnoFVu  
我们来写个简单的。 VY{,x;O`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !Iko0#4i  
对于函数对象类的版本: v1K4$&{F  
]E..43  
template < typename Func > -W6V,+of  
struct functor_trait hhj ,rcsi  
  { J{x##p<F$  
typedef typename Func::result_type result_type; TP^\e_k  
} ; W7]mfy^  
对于无参数函数的版本: i59k"pNm  
U)b &zZc;  
template < typename Ret > T/ Ez*iQW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h%|9]5(=  
  { 4Xr"d@2(  
typedef Ret result_type; lDH_ Y]bM  
} ; E =  ^-Z  
对于单参数函数的版本: n('VQ0b  
EyPy*_A  
template < typename Ret, typename V1 > i&5!9m`Cw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -KA4Inn]5  
  { +@^47Xu^  
typedef Ret result_type; +E `063  
} ; [L)V(o)v  
对于双参数函数的版本: Z%A<#%    
":z@c,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Xe> ~H4I9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "SDsISWd  
  { AF QnCl Of  
typedef Ret result_type; /$<JCNGv  
} ; +Hi{ /{k0N  
等等。。。 uk1v7# p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy " gwm23Rpj  
n *Q4G}p  
template < typename Func > W>VAbm  
struct func_return #C'o'%!(  
  { Q0_M-^~WT  
template < typename T >  !zF4 G,W  
  struct result_1 b^;N>zx  
  { }v,W-gA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?|gGsm+  
} ; WMRYT"J?N]  
#{?m  
template < typename T1, typename T2 > ^JiaR)#r  
  struct result_2 i"ck`6v"8  
  { C-_w]2MM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J>/Ci\OB  
} ; OcLg3.:L  
} ; upZYv~Sa  
/ *O u$  
+q 4W0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1\=pPys)  
R20a(4 m  
template < typename Func, typename aPicker > 56VE[G  
class binder_1 lu<Np9/5<  
  { {8ld:ZP  
Func fn; 1Qrm"TFo  
aPicker pk; H@Kl  
public : zvWO4\  
zS,%msT^A  
template < typename T > 44g`=o@  
  struct result_1 ^?81.b|qb  
  { \E>%W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; tOu90gu  
} ; vK[v eFH  
=kyJaT^5[  
template < typename T1, typename T2 > =]2 b8  
  struct result_2 1"*Nb5s  
  { ~Q3WBOjn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }6yxt9  
} ; q{jk.:;'  
5EVB27k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }39M_4a&  
(e>RNn\  
template < typename T > *8pe<:A#p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1gf/#+$\  
  { w}]3jc84  
  return fn(pk(t)); n-L]YrDPK[  
} K gR1El. r  
template < typename T1, typename T2 > HCfS)`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9}? 5p]%  
  { UEx(~>  
  return fn(pk(t1, t2)); \1eKY^)2  
} 5)/4)0  
} ; hVTyv"  
\= )[  
(\[jf39e  
一目了然不是么? Y9\]3Kno  
最后实现bind ROlzs}  
9;m#>a@Y  
:y<Cd[/  
template < typename Func, typename aPicker > <S:,`v&Z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hO:)=}+H  
  { >@q2FSMf  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); VO\S>kw  
} {H~8'K-  
FRs|!\S=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +c~O0U1  
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。 A3<P li  
n57c^/A*  
十一. phoenix Hzk1LKsT#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Wb*T   
r!-L`GUm  
for_each(v.begin(), v.end(), 'Sb6 w+  
( 7.F& {:@_  
do_ W! 5Blo  
[ $u0+29T2O  
  cout << _1 <<   " , " 1.u gXD  
] FW6E)df  
.while_( -- _1), f%(e,KgW=  
cout << var( " \n " ) X(0:zb,#G*  
) h}c6+@w&-  
); oIu,rjb  
o i,g  
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: & Q|f*T  
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 iZVT% A+q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0t/z "  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #o}{cXX#  
XO8 H]  
"pKGUM  
template < typename Cond, typename Actor > 1^Y:XJ73  
class do_while ,vHX>)M|  
  { yA`]%U((  
Cond cd; tjc5>T[Es8  
Actor act; 0B!mEg  
public : d}^ :E  
template < typename T > e[|p0 ,Q  
  struct result_1 s$3eJ|  
  { F#3$p$;B$  
  typedef int result_type; r4z}yt+  
} ; gE]a*TOZk  
XV0<pV>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &*?!*+!,i  
E<fwl1<88  
template < typename T > n"Z,-./m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?\/dfK:!  
  { [{d[f|   
  do - KoA[UJ  
    { O#89M%  
  act(t); p-i]l.mT5  
  } *T}dv)8  
  while (cd(t)); II f >z_m  
  return   0 ; ]#Z$jq{,  
} Q& unA3  
} ; `h%D\EKeB  
/=O+/)l`  
/:c,v-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). UmHJ/DI@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 @,f,tk=\S  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 &VBD2_T  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `HZHVV$~  
下面就是产生这个functor的类: hdNZ":1s  
bI6V &Dd  
\T#(rt\j  
template < typename Actor > C#u)$Ds  
class do_while_actor +~v3D^L15  
  { tg%WVy2  
Actor act; xQ(KmP2hl  
public : dpOL1rrE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  ~d<`L[  
iLQt9Hyk  
template < typename Cond > vp}>#&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V,* 0<7h  
} ; ?@uK s4  
?PU(<A+  
l Ib>t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^`PSlT3<F  
最后,是那个do_ 2/<WWfX'  
;V(}F!U\z  
'Q;?_,`  
class do_while_invoker 8"I5v(TV  
  { (;S]{z%  
public : C Wl95g  
template < typename Actor > 9#$V1(}?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *Uw#  
  { 5]O LV1Xt  
  return do_while_actor < Actor > (act); zdQu%q  
} Fq\`1Ee{  
} do_; J$=b&$I(  
l8 2uK"M  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d=u%"36y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YdL1(|EdM  
最后来说说怎么处理break和continue ,EJ [I^  
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。 DD{@lM\vc  
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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