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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z }Q/u^Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 tfh`gUV 4  
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, iel@"E 4  
la4%Vqwgu  
U!K#g_}  
3+ 2&9mm  
  class filler %`\Qtsape  
  { Kb-m  
public : ^#K^WV  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \3%3=:  
} ; R9D2cu,{  
\:'6_K  
j~>J?w9<O  
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: -^;,m=4{3  
T &bB8tQk  
KoWG:~>|  
eNM"e-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); x9 n(3Oa  
aGws?<1$  
_JA)""l%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;B(16&l=q  
G `B=:s]  
V?`|Ha}  
u6IM~kk>5  
二. 战前分析 vq-;wdq?2  
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。 8DbP$Wwi  
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 C@-cLk  
Y% @;\  
r>PKl'IbE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <1:I[b  
  /* --------------------------------------------- */ 5~(nHCf>  
vector < int *> vp( 10 ); $(08!U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8YgRJQZ!  
/* --------------------------------------------- */ U!RIeC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =}u?1~V  
/* --------------------------------------------- */ TIaiJvo  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sb1tQ=u[  
  /* --------------------------------------------- */ "T<7j.P?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c? GV  
/* --------------------------------------------- */ dldS7Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); se}$/Y}t  
3O _O5  
]gF=I5jn]  
Tn(uH17  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9(_n8br1  
1._1, _2是什么? /oGaA@#+  
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。 Gc5mR9pV   
2._1 = 1是在做什么? v;}MHl  
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。  p1&=D%/  
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。 ?[WUix;  
-rHqU|  
hAP2DeT$  
三. 动工 #T`1Z"h<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3vQVk  
Q7UQwAN'  
9+.3GRt7  
-$@'@U  
template < typename T > ou]jm=4[  
class assignment t+^__~IX  
  { rsw= a_S  
T value; e ]2GAJLI  
public : tn(6T^u  
assignment( const T & v) : value(v) {} {W%XS E  
template < typename T2 > J%!vhQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R+/kx#^  
} ; ltkA7dUbu  
M~Er6Zg  
W&3,XFnI_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `>lY$EBG@[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "{~^EQq,  
tZ*>S]qD  
d4A:XNKB  
{7 ](-  
  class holder UjyrmQf  
  { @B?'Mu*  
public : ^$rqyWZYp  
template < typename T > &k`lb kq  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }b{7+ + Ah  
  { GNW.n(a  
  return assignment < T > (t); J$`5KbT3  
} |f$gQI!XW  
} ; '?3(&  
bcAk$tA2  
<^ratz!-  
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: /NuO>kQa  
kp6&e  
  static holder _1; 3 [O+wVv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "od 2i\  
OhM_{]*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }"/>,  
而不用手动写一个函数对象。 P"[{s^mb  
{rygIl{V  
xF 3Z>  
Lg-!,Y   
四. 问题分析 ^t`0ul]c  
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。 ~;t/VsgGW  
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。 @jZ1WHS_a  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ke2M&TV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mKUm*m#<R  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V~$?]Z%_  
Q4g69IE  
五. 问题1:一致性 :g+ wv}z  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Xs~IoU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wb39s^n  
on1B~?*D  
struct holder E7I$GD  
  { U@53VmrOy  
  // Sb}=j;F  
  template < typename T > AH:0h X6+  
T &   operator ()( const T & r) const 6yC4rX!a  
  { &QFc)QP{  
  return (T & )r; T5dnj&N ]  
} {??bJRT  
} ; x X.{(er  
_KZ TY`/*  
这样的话assignment也必须相应改动: .kB!',v\  
C>QWV[F  
template < typename Left, typename Right > z00,Vr^m  
class assignment FJn.V1  
  { {/qQ=$t  
Left l; k[y^7, r  
Right r; @E>I<j,D  
public : aYc^ 9*7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F(Je$c/J|~  
template < typename T2 > wEQZ9?\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ZzxWKIE'c  
} ; F?qg?1v B|  
3u< ntx ><  
同时,holder的operator=也需要改动: BKYyc6iE  
Xv+,Z<>iQ  
template < typename T > "/%o'Fq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E;An':j  
  { o/& IT(v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); N*)O_Ki  
} 5kojh _\  
F^5\w-gLY  
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。 b.RFvq5Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #5iy^?N"w  
g8@F/$HY  
return l(rhs) = r; ~ e a K]|  
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。 #aiI]'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: oN`khS]_v0  
<,X=M6$0n  
template < typename Tp > 9_ZGb"(Lj  
class constant_t ? 51i0~O=  
  { ,5AEtoF  
  const Tp t; M`E}1WNQ?]  
public : &y7xL-xP  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U2v;GIo$yU  
template < typename T > Eu%E2A|`I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const v8n^~=SH  
  { Wfy+9"-;s  
  return t; WQbjq}RfI  
} CyXaHO  
} ; 0& ?L%Y  
Y?L>KiM$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 HJP~ lg  
下面就可以修改holder的operator=了 f .$*9Fkw  
X~SNkM  
template < typename T > :Gew8G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g's!\kr  
  { d8U<V<H<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?% A 2  
} mkrVeBp  
y~su1wUp  
同时也要修改assignment的operator() 0Ue~dVrM(?  
$\|Q+7lQ  
template < typename T2 > /)`]p1c1%w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `5rfO6 ;  
现在代码看起来就很一致了。 b*/Mco 9O  
.2s^8gO  
六. 问题2:链式操作 X(\L1N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :8HVq*itS  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 pMAP/..+2  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 S _ UAz  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 d={o|Mf  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1 -C~C]&  
Tu5p`p3-j  
template < typename T > @#$(Cs*{]  
struct result_1 M'F<1(  
  { `S.I,<&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /7fd"U$Lh  
} ; R/kJUl6HEl  
\ 9iiS(e  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: `j!_tE`  
f=u +G  
template < typename T > ~*9Ue@  
struct   ref 1[$zdv{A  
  { B2'TRXIm1U  
typedef T & reference; p \9}}t7n  
} ; FOsxId[f9  
template < typename T > y n_.  
struct   ref < T &> ]!~?j3-k Q  
  { (|rf>=B+H  
typedef T & reference; Y_EEnx&>i  
} ; >d *`K  
x<' $  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K]G(u"'  
YbnXAi\y|  
template < typename T > ~8"oH5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I|qhj*_C  
  { ?Zsh\^k.g  
  return l(t) = r(t); ~P"Agpx3u  
} VX>j2Z'  
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。 Li"+`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~PpDrJ; Va  
,<)D3K<  
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 v Y0ESc{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZS;V?]\(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &/ED.K  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \7>*ULP  
最后的布局是: }f14# y;  
                Add q\|RI;W  
              /   \ ",J&UTUh  
            Divide   5 q=D8 Nz  
            /   \ 6H5o/)Q~  
          _1     3 dr+(C[=  
似乎一切都解决了?不。 XWQ `]m)  
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。 lX)AbK]nb  
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。 .4tu{\YX  
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: v9Sk\9}S  
F:q8.^HTJ  
template < typename Right > JbS[(+o  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )S 4RR2Q>  
Right & rt) const (GC5r#AnS  
  { H9_iTGBQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U B~ -$\.  
} ;UM(y@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jC>#`gD  
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。 v}a {nU'  
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。 dcD#!v\0  
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。 5`+9<8V  
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。 /4 OmnE;  
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? doHE]gC2Uz  
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: ge.>#1f}  
X[1D$1Dvw  
template < class Action > bhIShk[  
class picker : public Action 9d-'%Q>+  
  { <tZZ]Y]  
public : fCF.P"{W"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E;x-O)(&  
  // all the operator overloaded 3nc\6v%  
} ; v<g=uEpN  
Skg/iH"(  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 b @0= &4  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: U5H%wA['m  
6QbDU[  
template < typename Right > n8=D zv0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const D"$Y, d  
  { 4K~=l%l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K8MET&  
} rTR"\u7&H  
5X+`aB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ![\P/1p  
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。 w43b=7  
.'_}:~  
template < typename T >   struct picker_maker aF+Lam(  
  { fxoEK}TM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ys}^ hy  
} ; {}ADsh@7d'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P-gjSE|yh  
  { =FV(m S  
typedef picker < T > result; La9}JvQoX  
} ; YW&K,)L@  
2&n6:"u|  
下面总的结构就有了: =RD>#'sUK  
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。 +~iiy;i(  
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。 EYj~Xj8_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =Q<7[  
至此链式操作完美实现。 em3+V  
*nJ,|T  
p<L{e~{!7f  
七. 问题3 _v0iH   
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。 7:pc%Ksq  
OzrIiahz/  
template < typename T1, typename T2 > ud5}jyJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MooH`2Fd  
  { 5G\OINxy  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); DMG'8\5C  
} cpP}NJb0;%  
&T0]tzk*,  
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:  d9k`  
9GCK3  
template < typename T1, typename T2 > \L~^c1s3r  
struct result_2 ~&T U  
  { ZJZSt% r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OHBCanZZ,  
} ; dX)a D $m  
iw/~t  
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? $RY-yKmi  
这个差事就留给了holder自己。 5wx~QV=Hh  
    y@I 9>}"y  
I]W7FZ=o  
template < int Order > YAT@xZs-  
class holder; :E6*m\X!3  
template <> v5a\}S<(  
class holder < 1 > !nkIXgWz  
  { xJ{r9~  
public : d"db`8 ;S  
template < typename T > PbZ%[F  
  struct result_1 j#2Xw25  
  { ]R)wBug  
  typedef T & result; $zCCeRP  
} ; a5t&{ajJ  
template < typename T1, typename T2 > 'pIrwA^6N  
  struct result_2 NO[A00m|OL  
  { }B7Txo,Z  
  typedef T1 & result; H%Vf$1/TF  
} ; Oo; ]j)z  
template < typename T > 5)XUT`;'){  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GIE QD$vy  
  { 5?`4qSUz  
  return (T & )r; qqZ4K:oC,  
} @H#Fzoo.  
template < typename T1, typename T2 > < r~hU*u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lBFKfLp&  
  { 9:@Xz5  
  return (T1 & )r1; V;SV0~&  
} 80lhhqRC  
} ; P-2DBNB7  
;E 9o%f:o  
template <> :$u[1&6  
class holder < 2 > M| Gl&   
  { J i@q7qkC  
public :  ;303fS  
template < typename T > [Lje?M* r  
  struct result_1 ](R /4  
  { KH?6O%d  
  typedef T & result; [LjiLKW  
} ; D6@ c|O{Q  
template < typename T1, typename T2 > V1M|p!  
  struct result_2 8*/;W&7y  
  { HN367j2e  
  typedef T2 & result; -j<E_!t  
} ; jSvq1$U  
template < typename T > Rq+7&%dy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~;$QSO\2h  
  { >>J$`0kM*  
  return (T & )r; %,vq@..^  
} B<BS^waU  
template < typename T1, typename T2 > 2Cy,#X%j>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9a=:e=q3#  
  { [! ;sp~  
  return (T2 & )r2; ;\A_-a_(#  
} 6;Z`9PGp  
} ; I$sXbM;z=  
bnkZWw'9  
V Zbn@1  
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&/n BHu\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^"I@ 8k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ump Hae  
l*hWws[  
return l(i, j) = r(i, j); ?QF xds  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \(Nx)F  
cz/ E  
  return ( int & )i; ^bPpcm=  
  return ( int & )j; *^; MWI  
最后执行i = j; jcJ@A0]  
可见,参数被正确的选择了。  1hi  
q90RTX'CY  
q,7W,<-  
e%ro7~  
#E Bd g  
八. 中期总结 Tz6I7S-w  
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: Pw]+6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _(m455HZ  
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"\W  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  I*f@^(  
onmkg}&_  
~kV>nx2  
$A5O>  
!jB}}&Ii  
~eP~c"L  
九. 简化 %$b}o7U"s  
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。 $D65&R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rIB./,  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: POl-S<QV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )Z4iM;4]  
  +-*/&|^等 (  -q0!]E  
2. 返回引用。 1Ci^e7|?  
  =,各种复合赋值等 i4>M  
3. 返回固定类型。 !Y|xu07  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  \>"Zn7  
4. 原样返回。 .1^ Kk3  
  operator, hEo$Jz`  
5. 返回解引用的类型。 `%Kj+^|DS  
  operator*(单目) YVF@v-v-,  
6. 返回地址。 U3]/ NV*   
  operator&(单目) p;o"i_!  
7. 下表访问返回类型。 9+ve0P7$  
  operator[] U . <c#S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 krlebPs[  
  operator<<和operator>> Zd-QZ<c";t  
! B`  
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。 \jZmu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: K0'p*[yO/j  
kAUL7_>6X  
template < typename Left > ,=@WE> ip  
struct value_return peS4<MqWu  
  { %( %EEt  
template < typename T > _a$5"  
  struct result_1 \zA3H$Df~  
  { c?c"|.-<p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 96!2 @c{  
} ; "tmu23xQ  
%,S:^Rvv  
template < typename T1, typename T2 > WT,dTn;W  
  struct result_2 $mq+/|bn  
  { X?r$o>db  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F2(^O Fh  
} ; E\Iz:ES^  
} ; D}ZPgt#   
VyIJ)F.c  
u  XZ;K.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait h^WMv *2  
s"tH?m )6  
下面我们来剥离functor中的operator() r_rdd}=b'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $Mx?Y9!  
t > 64^nS  
return l(t) op r(t) 1csbuR?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $b_~  
return op l(t) $`C$|9S  
return op l(t1, t2) xo-}t5w6t  
return l(t) op :.-KM7tDI1  
return l(t1, t2) op "x:-#2+h  
return l(t)[r(t)] n34d "l3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .o<9[d"  
4q@[k: '  
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: .lz= MUR  
单目: return f(l(t), r(t)); &MrG ,/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); & )-fC  
双目: return f(l(t)); 6k7x7z  
return f(l(t1, t2)); 3)^ 2X  
下面就是f的实现,以operator/为例 .b2%n;_>.  
$qoal   
struct meta_divide \w$e|[~  
  { yaI jXv  
template < typename T1, typename T2 > m Le 70U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4]cr1K ^  
  { w-wJhc|  
  return t1 / t2; gF~ }  
} `|[UF^9  
} ; |'L$ogt6  
o|VM{5  
这个工作可以让宏来做: 5XNFu C9E  
o-AAx#@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {~=gKZ:-@  
template < typename T1, typename T2 > \ dpcv'cRfw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 61z^(F$@  
以后可以直接用 p1\E C#Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M;0\fUh;  
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 =vKSvQP@)  
(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。。。)  !h* F58  
4}^\&K&t{  
w 1O)  
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 YtT:\#D  
RJOyPZ]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xC$CRzAe5p  
class unary_op : public Rettype wpJfP_H  
  { ^0"[l {  
    Left l; `lE8dwL  
public : /}-LaiS  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x#tP)5n?s*  
-$j|&l  
template < typename T > !*B1Eo--cN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [V,f@}m F  
      { ey[+"6Awne  
      return FuncType::execute(l(t)); OQsF$% *   
    } '.tg\]|  
&28%~&L  
    template < typename T1, typename T2 > #mcGT\tQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0$q)uip  
      { _O>8jH!#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y[alOJ  
    } cpBTi  
} ; GMoE,L  
k /lDE  
%>k$'UWzK  
同样还可以申明一个binary_op +# tmsv]2  
g=n /w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #vvQ 1ub  
class binary_op : public Rettype {vAv ;m  
  { z] teQaUZ  
    Left l; X/`M'8v.%  
Right r; +`~6Weay  
public : #x5?RHX56  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~i/K7qZ  
0:4w@"Q  
template < typename T > A"~4|`W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %13V@'e9  
      { )Fh5*UC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g\lEdxm6Sj  
    } =-|,v*  
l^%W/b>?b  
    template < typename T1, typename T2 > T:(c/ >  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0Wc8\c  
      { #=\nuT'oy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lr_c  
    } o+^5W  
} ; "s5[w+,R  
dw]jF=u  
$ z 5  
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 r;c ILS|Xr  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 l's*HExR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,@4~:OY  
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。 @j|=M7B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  q,v)X  
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。。。 #[.aj2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M"Q{lR  
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) @J UCXm  
下面是修改过的unary_op UY$Lqe~  
ZF~@a+o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]XhX aoqL  
class unary_op %{HeXe  
  { kx31g,cf]w  
Left l; Gj H$!P=.  
  {YigB  
public : ztb?4f q6)  
N>Q~WXvV#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0S71&I$u]  
@K=C`N_22  
template < typename T > f )Ef-o  
  struct result_1 #4BwYj(Sl  
  { ptMDhMVW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2U.'5uA"L  
} ; f'?FYBL  
<<l1 zEf@  
template < typename T1, typename T2 > OH/!Ky\@  
  struct result_2 Z b}U 4  
  { &UfP8GE9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hYB3tT  
} ; !\Vc#dslt  
5VZZk%oy  
template < typename T1, typename T2 > ,y}@I"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~KP@wD~  
  { 1=z6m7@'-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :` >bh  
} *!m(oP  
7 tQ?av  
template < typename T > Cm%|hk>fQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s a{x.2/o}  
  { "DvhAEM  
  return OpClass::execute(lt(t)); <%?!3 n*  
} -BcnJK0  
7!/!a*zg  
} ; 9%Qlg4~<s  
zmhL[1qj  
YHzP/&0  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ftxy]N LF  
好啦,现在才真正完美了。 ]FEDAGu  
现在在picker里面就可以这么添加了: j: E3c\a  
|.;*,bb|3  
template < typename Right > H5Bh?mw2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `*",_RO;  
  { P&IS$FC.\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W:>XXUU  
} ZRj/lQ2D  
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。 u0F{.fe  
_$_,r H  
),J6:O&  
<w3_EO  
.iYp9?t  
十. bind <:4b4Nl  
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。 |7QSr!{_  
先来分析一下一段例子 L)c]i'WZ  
>i"WKd=  
XhUVDmeUMb  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {Z1KU8tp  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q $PO. #  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HCT+.n6  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 n0Qp:_2z  
我们来写个简单的。 Nq1YFI>W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: o8Yq3N+  
对于函数对象类的版本: YC(X= D  
;3XOk+  
template < typename Func > k$GtzjN  
struct functor_trait p8FXlTk  
  { CEAmb[h  
typedef typename Func::result_type result_type; tz5\O}  
} ; .FN 6/N\  
对于无参数函数的版本: f@2F!  
~n$\[rQ  
template < typename Ret > GI@;76Qf  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nk;^sq4M:  
  { Tgl >  
typedef Ret result_type; nok-![  
} ; U>sEFzBup  
对于单参数函数的版本: ~E/=nv$  
!hjF"Pa  
template < typename Ret, typename V1 > ?aI. Z+#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yb,X }"Et  
  { :| !5d{8S8  
typedef Ret result_type; p[ &b@U#  
} ; yy+:x/(N[  
对于双参数函数的版本: ZL:SJ,C  
)7p(htCz5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [] el4.J,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G;d3.ml/aZ  
  { DIfQ~O+u  
typedef Ret result_type; {T-^xwc  
} ; Z*ag{N  
等等。。。 pXvys] @  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e ^,IZ{  
*(qj!U43  
template < typename Func > c3 )jsf  
struct func_return jz]}%O  
  { %'X~9Pvi  
template < typename T > ~FQHT?DAo  
  struct result_1 ns *:mGh  
  { q!W=U8`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w!z* ?k=Da  
} ; 7t1as.  
i"x V=.  
template < typename T1, typename T2 > Nukyvse  
  struct result_2 ens]?,`0  
  { VN (*m(b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z;y{QO  
} ; `HO] kJpX  
} ; $ 7W5smW/  
|rG)Q0H,  
\<\H1;=.@'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B:Ft(,  
X6T[+]Gc  
template < typename Func, typename aPicker > %-$BtR2@o  
class binder_1 \yZVn6GVr  
  { >{9VXSc  
Func fn; {}rnn$HQe  
aPicker pk; S;jD@j\t&  
public : u{h67N  
'7/F]S0K  
template < typename T > : p)R,('g  
  struct result_1 (wuciKQ  
  { a DXaQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TUz4-Pd  
} ; /]_|uN)Q  
vm{8x o  
template < typename T1, typename T2 > wu><a!3`=o  
  struct result_2 ZNM9@;7  
  { ;']u}Nh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =[&+R9s  
} ; ExSM=  
Z^z{, u;!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  @;$cX2  
rfYa<M Qc  
template < typename T > ,|3_@tUl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M. % p'^5  
  { f6yj\qq]  
  return fn(pk(t)); ACi,$Uq6R  
} iw=e"6V  
template < typename T1, typename T2 > IW&*3I<K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const od5nRb  
  { /} z9(  
  return fn(pk(t1, t2)); q g=`=]j  
} ( H&HSs  
} ; uR{)%udu  
9jY+0h*uP  
|aAyWK  S  
一目了然不是么? ib#rT{e  
最后实现bind 9#:fQ!3`  
@&`^#pok  
S{N4[U?V>  
template < typename Func, typename aPicker > ZJU %&@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Q~qM;l\i  
  { A[^#8evaK  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  nOd;Zw  
} q~ Z UtF  
X-fWdoN @-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Yl>Y.SO  
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。 }2LWDQ;po  
`h'l"3l  
十一. phoenix LKp;sV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fs;\_E[)  
}BU%<5CQ  
for_each(v.begin(), v.end(), pZopdEFDK|  
( m//aAxmB  
do_ d/j?.\  
[ ;Ivv4u  
  cout << _1 <<   " , " ]xMZo){[|  
] JygJ4RI%j  
.while_( -- _1), ,$ /Ld76U  
cout << var( " \n " ) B }euIQB  
)  R*2N\2  
); Qs za,09  
21tv(x  
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: K mH))LIv  
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 8.. |-<w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f3G:J<cL  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _q#pEv  
yP# Y:s  
MXfyj5K  
template < typename Cond, typename Actor > n nAtXVy  
class do_while 9v`sSTlSd  
  { Y)F(-H)  
Cond cd; Z81;Y=(  
Actor act; #J3o~,t<  
public : ]tT=jN&(  
template < typename T > ,(Zxd4?y  
  struct result_1 @@K/0:],  
  { {g1"{  
  typedef int result_type; v JGH8$%;,  
} ; 8)?&eE'  
Qx,#Hj  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $Z]@N nA9N  
Be@g|'r  
template < typename T > rZpsC}C'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~Yg) 8  
  { BWxJ1ENM  
  do 9q$^x/z!  
    { Xwo+iZ(a  
  act(t); 8CRbo24"s  
  } O&aD]~|  
  while (cd(t)); !Whx^B:  
  return   0 ; , ~38IIS>_  
} )@I] Rk?  
} ; [<U=)!Swg  
R[l`# I  
~!mY0odH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ibZ[U p?  
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。 KzV|::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。 aW dI  
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。 >SvS(N{  
下面就是产生这个functor的类: u9v,B$ S  
IFew3!{\  
5EQ)pH+  
template < typename Actor > !2HF|x$  
class do_while_actor BNjMq  
  { k6z ]-XG  
Actor act; +,YK}?e  
public : -f ~1Id  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ca3zY|Oo  
iOhX\@&  
template < typename Cond > o:ow"cOEf  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *rw6?u9I  
} ; r vq{Dfo=  
w=!xTA  
^pu8\K;~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [^}bc-9?i  
最后,是那个do_ Ig?9"{9p  
Q~ Ad{yC  
D`[@7$t  
class do_while_invoker n(#yGzq  
  { q {   
public : ,Nw2cv}D  
template < typename Actor > 5655)u.N8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const OhN2FkxL  
  { ^4 ,LIIUj  
  return do_while_actor < Actor > (act); mDp8JNJNE  
} ! jAp V  
} do_; cy? #LS  
>#&25,Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? . 4RU'9M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 A:y^9+Da  
最后来说说怎么处理break和continue ?R sPAL  
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。 ws QuJrG  
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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