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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda cK(}B_D$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _( w4\]  
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, (+Gd)iO  
CLQ\Is^]  
Wfu%,=@,  
Kw(/#C:$  
  class filler 56>Zqtp*  
  { pP{b!1  
public : vD:.1,72  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -3wg9uZ &  
} ; T(a* d7  
0w< iz;30  
bTA<AoW9="  
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: IhM-a Y y5  
BR*" "/3`  
6du"^g  
`WWf?g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *%B%BJnX  
U,RIr8G  
@F=ZGmq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /W:}p(>4a  
49/1#^T"Q>  
~>>o'H6  
e Yyl=YW  
二. 战前分析 *fSa8CV  
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。 fN0D\Mu!)b  
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 4z#CkT  
/Klwh1E  
YyK9UZjI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `'0opoQRe  
  /* --------------------------------------------- */ oWs&W  
vector < int *> vp( 10 ); &_q;X;}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5Tn4iyg;B  
/* --------------------------------------------- */ G`6U t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y]Su<t gX?  
/* --------------------------------------------- */ Qksw+ZjY#{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {sX*SbJt  
  /* --------------------------------------------- */ HeSnj-mtr}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O~'1)k>  
/* --------------------------------------------- */ 1;? L:A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~+CNED0z+  
pC5-,Z;8  
-[ ^wYr=  
yQou8P=%  
看了之后,我们可以思考一些问题: %}'sFu m`  
1._1, _2是什么? <6v7_  
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。 eRVu/TY  
2._1 = 1是在做什么? [POy" O  
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。 YI%S)$  
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。 Sn0?_vH4  
"_H&p  
HL88  
三. 动工 @M,KA {e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _r^&.'q  
9]AKNQq m  
+X Y}-  
Kl+*Sp!  
template < typename T > Ln`c DZSM  
class assignment <<UlFE9"  
  { {/n$Y|TIQt  
T value; h[XGFz  
public : y{v*iH<  
assignment( const T & v) : value(v) {} YI\^hP#  
template < typename T2 > 7[u&%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } j$8 ~M  
} ; m$@CwQj  
!w C4ei`  
r@ejU'uz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kkzXv`+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment BA-n+WCWJ  
j&44wuf  
7 51\K`L  
8eLNKgc  
  class holder $}HSU>,%  
  { @``!P&h  
public : '4O1Y0K  
template < typename T > Ay56@_d2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JH?[hb  
  { ;)cl Cm46  
  return assignment < T > (t); z6Mf>q  
} P@*whjPmo  
} ; {8JJ$_  
$cK9E:v  
OSq"q-Q  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: xQ$*K]VP  
9D 0ujup  
  static holder _1; xpSMbX{e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7H./o Vl  
85H8`YwPh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pX2 Ki^)]  
而不用手动写一个函数对象。 8{h:z 9]J  
) tsaDG-E  
' ;$2j~  
Va !HcG1^:  
四. 问题分析 ,AM6E63  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 GMiWS:`;v`  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 b$M? _<G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2TIZltFS0e  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;AHa|35\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9]d$G$Kv9  
@BBqH&<`  
五. 问题1:一致性 9i9VDk{  
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?| T}fo:aB}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C96|T>bk  
'8dgYj  
struct holder Gn&)*qCO  
  { Bz ]64/  
  // ?hmj0i;XC  
  template < typename T > 0y6nMI  
T &   operator ()( const T & r) const ^i@tOtS  
  { /FB'  
  return (T & )r; ))Aj X  
} D'A)H  
} ; wUl}x)xo  
P 7gS M  
这样的话assignment也必须相应改动: +EkZyM~z2  
Cee?%NaTS  
template < typename Left, typename Right > HnU}Lhjzj  
class assignment @(oz`|*  
  { 8l)^#"ySA  
Left l; $ V}s3  
Right r; 9\|3Gm_  
public : ]<{BDXIGIE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a0y;c@pkO  
template < typename T2 > 5\qoZs*e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1C'lT,twl  
} ; hPhN7E03  
lSQANC'  
同时,holder的operator=也需要改动: ']4sx_)S  
{TlS)i`  
template < typename T > qhiQ!fMQ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Gu&zplB  
  { {3`9A7bG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ")cdY) 14"  
} {:'e H  
 27w]Q_C  
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。 8n1Sy7K!;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 He&dVP  
]< TgBo|  
return l(rhs) = r; K4A=lD+  
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。 ! QP~#a%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o;-)84Aa  
TRX; m|   
template < typename Tp > @cSz!E}  
class constant_t -1Tws|4gc  
  { P ,5P6Y9  
  const Tp t; S'2B  
public : D4;V8(w=#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} glPOW  
template < typename T > ym<G.3%1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z2hRTJJ[A  
  { NDCZc_  
  return t; Hza{"I*^  
} i]xyD'0  
} ; Exk[;lI  
 t\u0\l>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lSl=6R  
下面就可以修改holder的operator=了 > : \lDz  
'$4o,GA8  
template < typename T > 6z!?U:bT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Zwp*JH+G  
  { V$<og  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9LzQp`In  
} F8>Fp"  
c,4UnEoCR  
同时也要修改assignment的operator() EC&w9:R  
uiM*!ge  
template < typename T2 > rhwY5FD?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 'Pr(7^  
现在代码看起来就很一致了。 Gl`Yyw@84  
kcM9 ,bG  
六. 问题2:链式操作 ~vBmW_j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y0aO/6  
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。 8X[G)J;  
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。 ^|-xmUC  
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。 ki=-0G*]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :Y ~fPke  
:C_\.pA  
template < typename T > O0';j!?X  
struct result_1 * t{A=Wk  
  { Y)g<> }F  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ub0]nov  
} ; ,/ly|Dv  
vw>O;u.]B  
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: F=$2Gz 'RT  
fG2\p&z  
template < typename T > <eI7xifD  
struct   ref e*Sv}4e=.  
  { lm o>z'<  
typedef T & reference; O jr{z  
} ; \y"!`.E7\d  
template < typename T > i~PN(h  
struct   ref < T &> OjJKloy'  
  { ;WO/xA-#  
typedef T & reference; q --NLm@;  
} ; #4Xe zj,g*  
9{^:+r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :p%nQF,*f  
E<>n0",  
template < typename T > M)!8 `]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /}]X3ng  
  { LoPWho[8  
  return l(t) = r(t); ^mm:u<Yt  
} +8 ]}'6m  
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。 i:ZpAo+Z{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0jro0f'  
mrS:|| ,_  
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 /g< T)$2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9@nX 6\ ,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7ZI!$J|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 w(]Q `  
最后的布局是: h?p&9[e`  
                Add UW8b(b[-6b  
              /   \ 9(dbou  
            Divide   5 jt@k< #h~  
            /   \ RM|<(kq  
          _1     3 ]HgAI$aA,  
似乎一切都解决了?不。 fpwge/w  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 =q.2S; ?  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 n"Ot'1yr  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: rg]eSP3 W  
JM0'V0z  
template < typename Right > | y\B*P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const QHUoAa`6v  
Right & rt) const ?{mFQ  
  { O%AQ'['  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); osB[KRT>("  
} hR Y *WL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,9^wKS!7$  
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。 oC#@9>+@+"  
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。 d}GO(  
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。 #G:~6^A  
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。 Xhe25  
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? V/j+Z1ZW  
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: J GnL[9P_  
pP;GDW4  
template < class Action > { aqce g  
class picker : public Action [~,~ e   
  { |d?0ZA:z  
public : ev7Y^   
picker( const Action & act) : Action(act) {} hhLEU_U  
  // all the operator overloaded qd6XKl\5  
} ; 'oBT*aL  
P^#<h"Ht  
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。 {wiw]@c8  
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: !U>711$  
;?"2sS!AHQ  
template < typename Right > id8a#&t]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =ltT6of@o  
  { NdZv*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !>W _3Ea  
} *aT3L#0(  
@{\q1J>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hJ 4]GA'  
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。 X!V@jo9?  
N'w ;1,c+  
template < typename T >   struct picker_maker JL45!+  
  { Jf{6'Ub  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q$7WZ+Y\  
} ; @ 6w\q?.s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > l'n"iQ!G  
  { $q);xs  
typedef picker < T > result; /DA'p[,  
} ; ^noKk6Aaa  
}D j W  
下面总的结构就有了: i7v> 9p7  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Z;`ts/?SY]  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 6a5 1bj!f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^cB83%<Z  
至此链式操作完美实现。 PMC5qQ%x  
i;>Yx#  
-\xNuU  
七. 问题3 PRcW}"m]Qg  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 %H Pwu &  
~fbFA?g3  
template < typename T1, typename T2 > ^u`1W^>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *f{\ze@5=  
  { 4/e|N#1`;[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YMx]i,u'+  
} f-&4x_5  
KfD=3h=  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: P0,@#M&  
xwoK#eC~ F  
template < typename T1, typename T2 > #InuN8sI  
struct result_2 *\><MXx  
  { a~jU~('4}w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o|FjNL  
} ; H y}oSy26  
30 e>C  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? b8Gu<Q1k  
这个差事就留给了holder自己。 r&6X|2@  
    C.`C T7  
FJxg9!%d  
template < int Order > [xW;5j<87  
class holder; yh~*Kt]9Ya  
template <> %i[G6+-  
class holder < 1 > &f48MtE  
  { ! f!/~M"!  
public : K@yLcgr{O2  
template < typename T > ;w0|ev 6|  
  struct result_1 g:&YSjO>G  
  { RN2^=$'.  
  typedef T & result; TKJs'%Q7F6  
} ; ;$=kfj9 :7  
template < typename T1, typename T2 > gp@X(d  
  struct result_2 tgk] sQY  
  { aTXmF1_n  
  typedef T1 & result; nX 4WlH  
} ; REqQJ7a/  
template < typename T > NPc@;g]d"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ePF)wl;m  
  { #yPQt!  
  return (T & )r; :De@_m  
} ktE~)G  
template < typename T1, typename T2 > !j8.JP}!)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j~DTvWg<Jl  
  { DAYR=s  
  return (T1 & )r1; l;F\s&^  
} 3(?V!y{@  
} ; LdAWCBLS  
bxU2.YC  
template <> #GoZH?MAF  
class holder < 2 > 8rZJvE#c  
  {  8kn> ?  
public : w~+C.4=7  
template < typename T > P_7QZ0k/  
  struct result_1 OO$YwOKS  
  { 8s+9PE  
  typedef T & result; w8(8n&5  
} ; jg)+]r/hS  
template < typename T1, typename T2 > 3:H[S_q  
  struct result_2 S=f:-?N|  
  { UYLCzv~W  
  typedef T2 & result; ,oin<K  
} ; :`jB1rI  
template < typename T > #Jx6DQGa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Hsdcv~Xr;l  
  { Sm7O%V8{p  
  return (T & )r; r^g"%nq9/  
} $%:=;1Jl  
template < typename T1, typename T2 > d2~*fHx_!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'sII/sq`(  
  { g]$e-X@k  
  return (T2 & )r2;  m[>pv1o  
} s:O8dL /  
} ; 4DwQ7KX  
p+.xye U(  
I-glf?F)  
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> >。 Xh5&J9pw   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: EOj.Jrs~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v.Vd js  
)I{~Pcq  
return l(i, j) = r(i, j); _n~[wb5J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4lp9 0sa  
t>KvR!+`g  
  return ( int & )i; .`ZuUr  
  return ( int & )j; +<})`(8  
最后执行i = j; O-3R#sZ0  
可见,参数被正确的选择了。 , tEd>  
S\poa:D`  
|a|##/  
l_lK,=cLj+  
Efa3{ 7>{  
八. 中期总结 W Te1E,M  
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: HKXtS>7d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?PSJQ3BC|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w3>.d(Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /EvnwYQy  
s$3WJ'yr  
uS|f|)U&  
IM(=j  
Ly_.% f  
Xw'Y &!z  
九. 简化 gw^X-  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Fo;.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5T-CAkR{n  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 3d;w\#? L;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "8R\!i.  
  +-*/&|^等 1\LK[tvh  
2. 返回引用。 Egm-PoPe  
  =,各种复合赋值等 Fu*Qci1Z  
3. 返回固定类型。 /zTx+U.\I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) b|-7EI>l9  
4. 原样返回。 j\%m6\{n|  
  operator, rXF=/  
5. 返回解引用的类型。 5X}OUn8  
  operator*(单目) ,0^9VWZV  
6. 返回地址。 <=gf|(  
  operator&(单目) 3BK_$Fy  
7. 下表访问返回类型。 PESJ7/^E  
  operator[] _>/OqYR_jQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &?0hj@kd~  
  operator<<和operator>> Q^ |aix~ K  
Y6ORI  
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。 12S[m~L%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: oh%/\Xu  
V?C_PMa  
template < typename Left > ;o?Wn=J  
struct value_return c 6$n:  
  { n||!/u)*  
template < typename T > H\RuYCn2G  
  struct result_1 }< m@82\  
  { :}[[G2|9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =:pN82.G  
} ; SO}en[()O  
~glFB`?[  
template < typename T1, typename T2 > jY8u1z  
  struct result_2 gA~faje  
  { n$YCIW )0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; G[[NDK  
} ; }hX"A!0  
} ; 8- ]7>2?_  
:>GT<PPD;  
^p!4`S  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ICI8xP}a?  
`<kV)d%xEF  
下面我们来剥离functor中的operator() (!&g (l;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k.CHMl]  
Zjh9jvsW  
return l(t) op r(t) ,wlSNb@'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^iwM(d]#5  
return op l(t) >5!/&D.q  
return op l(t1, t2) ;o0o6pF  
return l(t) op 3kBpH7h4  
return l(t1, t2) op *cn#W]AE  
return l(t)[r(t)] kg_f;uk+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C'$}!p70  
B(%bBhs  
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: G ]mX+?  
单目: return f(l(t), r(t)); .cX,"2;n  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lZup n?  
双目: return f(l(t)); ~IE5j,SC  
return f(l(t1, t2)); jn;b{*Lf  
下面就是f的实现,以operator/为例 4c_F>Jw[  
FE/2.!]&o  
struct meta_divide l C|{{?m  
  { NR)[,b\v  
template < typename T1, typename T2 > R.)U<`||  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WxS=Aip'  
  { -=]LQHuQ  
  return t1 / t2; 9/k?Lv  
} [+st?;"GF  
} ; {M?!nS6t  
Px4 zI9;cB  
这个工作可以让宏来做: 4l?98  
{&c%VVZb:Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ab 1\nzpd  
template < typename T1, typename T2 > \ uXNf)?MpA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Hvq< _&2  
以后可以直接用 32IN;X|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [vaG{4m  
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 9e Dji,  
(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。。。) ~QsQ7SAs  
vN7ihe[C  
~5wCehSb  
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 % KY&E>^  
b['TRYc=:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R^F99L  
class unary_op : public Rettype ^U_B>0`ch  
  { _pNUI {De  
    Left l; yg2~qa:dZ  
public : _TB\@)\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =dX*:An  
$}k"wI[  
template < typename T > |U^ ff^]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const va;d[D,  
      { SAG) vmm  
      return FuncType::execute(l(t)); "eQ96^'J  
    } 5H 1(C#|  
SQ5*?u\  
    template < typename T1, typename T2 > IFPywL{K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fD\h5`-  
      { %e%nsj6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /p>"|z  
    } 2%W(^Lj  
} ; ]V@! kg(p8  
:M3l#`4Q  
+d6E)~qKL  
同样还可以申明一个binary_op l.BSZhO$  
wKY6[vvF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ']vX  
class binary_op : public Rettype Y\p yl  
  { ?o.G@-  
    Left l; 5Ij_$a  
Right r;  74Q?%X  
public : o3WkbMJWM  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K.z}%a  
Wt3\&.n  
template < typename T > 8:&@MZQ&!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $e*Nr=/  
      { e#'`I^8l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); c~RIl5j  
    } Pucf0 #  
#^v5Eo  
    template < typename T1, typename T2 > D9LwYftZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;C"J5RA  
      { `a6;*r y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Xj-3C[ 8@  
    } kcYR:;y  
} ; +bO{U C[  
T]vD ,I+  
*Cb(4h-  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ./g0T{&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #SqOJX~Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0"QE,pLe4  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 %eah=e  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .Nf*Yqs0  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 }%1E9u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wM&G-~9ujk  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) vv8$u3H  
下面是修改过的unary_op 'Aqmf+Mm  
b]Y,& 8}[+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =az$WRV+7!  
class unary_op ;% !?dH6  
  { e!-'O0-Kw  
Left l; JIQzP?+?  
  7uDUZdJy  
public : _ xC~44  
f@}(<#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} wd]Yjr#%Ii  
PT4`1Oy}/1  
template < typename T > p>zE/Pw~  
  struct result_1 H{XW?O^@  
  { dg!sRm1iZ:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M`<D Z<:<  
} ; j>T''T f  
us cR/d  
template < typename T1, typename T2 > Qd./G5CC  
  struct result_2 Ov|j{}=L=9  
  { Gt%kok  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g\.N>P@Bu  
} ; l>iU Q&V  
ZJpI]^9|  
template < typename T1, typename T2 > 7h<K)aT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L~$RF {$  
  { xH0/R LK3J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;H=6u  
} bDo'hDmW  
e>^R 8qM?  
template < typename T > hJ<2bgQo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5Z[ D(z  
  { `R> O5Rv  
  return OpClass::execute(lt(t)); U)!AH^{32  
} W% [5~N  
ts]7 + 6V  
} ; GN<I|mGLJK  
LJy'wl  
JW\"S  
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 ,fw[J  
好啦,现在才真正完美了。 6bGD8 ;  
现在在picker里面就可以这么添加了: P1QJ'eC;T  
^sKXn:)  
template < typename Right > D'h2 DP!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .%rR  
  { ^ztf:'l@C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v,+@ U6i  
} YiTp-@$}  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 rd)) H  
}'W^Ki$  
}WbN)  
XV>6;!=E  
c)8wO=!  
十. bind $D5U#  
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。 I[UA' ~f  
先来分析一下一段例子 k%g xY% 0  
J [ H?nX9  
r!^\Q7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F47n_JV!d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 p L@zZK0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m_2P{  
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。 ;ZJ,l)BNO  
我们来写个简单的。 PHvjsA%"   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /09=Tyy/\  
对于函数对象类的版本: ,NEs{! T  
q4i8Sp>  
template < typename Func > j6vZ{Fx;w  
struct functor_trait $:[BB ,$  
  { 0*?XQV@  
typedef typename Func::result_type result_type; yV/ J(  
} ; %j">&U.[  
对于无参数函数的版本: p2vBj.*J  
jtv Q<4  
template < typename Ret > j9}0jC2Tb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > NE3wui1 V  
  { p*,P%tX  
typedef Ret result_type; :XSc#H4  
} ; RRqMwy>%  
对于单参数函数的版本: ib \[ ~rg  
?(q*U!=  
template < typename Ret, typename V1 > rx>Tc#g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 49oW 'j  
  { 2^6TrZA7M6  
typedef Ret result_type; (QSWb>np  
} ; ?d<:V.1U@  
对于双参数函数的版本: 1bg@[YN!;  
@$d\5Q(G  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i\;&CzC:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `E=rh3 L0o  
  { m->%8{L  
typedef Ret result_type; id+m [']+  
} ; #0g#W  
等等。。。 'c0'P%[5A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy YeC,@d[  
Y@H,Lk  
template < typename Func > 4Qel;  
struct func_return &ORv bnd6  
  { z<6P3x|  
template < typename T > }c4E 2c  
  struct result_1 R+K&<Rz  
  { x}<G!*3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o:8S$F`O@  
} ; xd fvme[  
X/-KkC  
template < typename T1, typename T2 > ZBR^[OXO  
  struct result_2 fslk7RlSKg  
  { NzAtdcwR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mK40 f  
} ; ^lai!uZVa  
} ; LnTe_Q7_  
90iW-"l+[  
l~4e2xoT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5u)^FIBj  
{0vbC/?]  
template < typename Func, typename aPicker > EO/cW<uV'  
class binder_1 RO$ @>vL  
  { ( ssH=a  
Func fn; 1gShV ]2  
aPicker pk; o\ow{ gh9  
public : y'!p>/%v  
Ot$cmBhw!  
template < typename T > ?PE1aB+{:  
  struct result_1 IEoR7:  
  { ;}eEG{`Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; A,lw-(.z4Z  
} ; ss`q{ARb  
k;fnC+Y$s  
template < typename T1, typename T2 > !qXq y}?w  
  struct result_2 GQ-e$D@SfB  
  { 0|s$vqc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; udEb/7ZL  
} ; Fm$n@R bX  
'5xuT _  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W|H4i;u  
e,#+Xx0M  
template < typename T > Gp ^ owr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9(^X2L&Z  
  { _N,KHxsG8B  
  return fn(pk(t)); O5TK&j  
} 1x\W52 1  
template < typename T1, typename T2 > &Qq/Xi,bZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VJl &Bq+  
  { /2_B$  
  return fn(pk(t1, t2)); Sa[EnC  
} W -C0 YU1  
} ; [2QY  
N}+B:l]Qy  
K*Nb_|~  
一目了然不是么? >|_gT%]5  
最后实现bind y13CR2t6  
1RI#kti-"  
GwMUIevO_  
template < typename Func, typename aPicker > &Qtp"#{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1(:b{Bl  
  { ]m/@wW9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q-3J.VLJ5H  
} vbWJhj K0h  
"]SJbuzh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =p,4=wo{  
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。 cy&  
rY[3_NG%  
十一. phoenix ]s*[Lib  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1%SJ1oY  
K4?t' dd]  
for_each(v.begin(), v.end(), 9{9#AI.G  
( [.#p  
do_  \]f5  
[ H;TOPtt2  
  cout << _1 <<   " , " r|\5'ZMx  
] 7 zJrT5   
.while_( -- _1), LM"W)S  
cout << var( " \n " ) dr,B\.|jC  
) B c,"12  
); %2@ Tj}xa  
~>N`<S   
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: dt-Qu},8-  
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 DqurHQ z)m  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 AQnJxIL:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Pg*?[^*  
PSP1>-7)w  
wc6 E- rB  
template < typename Cond, typename Actor > AND7jEn  
class do_while ;e#>n!<u  
  { $I)Tk`=  
Cond cd; 3t"~F%4-}  
Actor act; D+ah ok  
public : RR[)UQ  
template < typename T > S4l)TtY  
  struct result_1 "B|nhd  
  { .iOw0z  
  typedef int result_type; /32Ta  
} ; [ -9)T  
5}-)vsa`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ql!5m\  
D:YN_J"kV  
template < typename T > @K,2mhE~h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \b_-mnN"  
  { a^RZsR  
  do 92P ,:2`a  
    { &%|xc{i  
  act(t); 2k.S[?)  
  } g)=V#Bglv  
  while (cd(t)); paq8L{R  
  return   0 ; 5S&aI{;9<  
} .K $p`WQ{  
} ; /`7 IK  
$x;tSJ)m~  
c+szU}(f6(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). GAg.p?Sq  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 M?E9N{t8)a  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 EsT0"{  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 xT{TVHdU  
下面就是产生这个functor的类: }U2[?  
euRCBzc  
TZ^{pvBy  
template < typename Actor > CMC?R,d  
class do_while_actor ,3G$`  
  { >=4sPF)  
Actor act; w0#% AK  
public : l9]o\JFXk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} YH6snC$u  
@)  
template < typename Cond > ^bF}_CSE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2;&mkc K'  
} ; I|$'Q$m~  
Zn?8\  
=fY lzZh  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V78Mq:7d  
最后,是那个do_ g;$E1U=R-E  
!?yxh/>lM  
)$MS 0[?  
class do_while_invoker kJ/+IGV^v  
  { J09*v )L  
public : }'u3U"9)  
template < typename Actor > D5=C^`$2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j6`6+W=S(  
  { b21}49bHN  
  return do_while_actor < Actor > (act); :RPVT,O}  
} P~&O4['<  
} do_; ;9K[~  
"_t4F4z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yxqTm%?y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]OUD5T  
最后来说说怎么处理break和continue o\d |CE;>  
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。 {>S4 #^@}  
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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