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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ==?%]ZE8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7VZ^J`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, l l*g *zt3  
+mD;\iW]  
~,};FI  
yK"\~t[@X:  
  class filler \'u+iB g  
  { [.Md_  
public : I4w``""c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %%n&z6w-  
} ; Fje /;p  
## vP(M$  
.pe.K3G &  
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: 42hG }Gt  
f% t N2k  
c)N_"#&  
ZVJ6 {DS/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "QS(4yw?jg  
9}2/ko  
3AR'Zvn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g#l!b%$  
35AH|U7b  
tC$+;_=+F  
 PBW_9&d  
二. 战前分析 6tP!(  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 n} !')r  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ow 6\j:$?  
 -L2 +4  
@ YWuWF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2Hx*kh2  
  /* --------------------------------------------- */ q[vO mes  
vector < int *> vp( 10 ); S/y(1.wh  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); n%;tVa  
/* --------------------------------------------- */ &WAU[{4W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +/n]9l]#h  
/* --------------------------------------------- */ \8a014  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !=;Evf  
  /* --------------------------------------------- */ imwn)]LR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kn HrMD;  
/* --------------------------------------------- */ XAF]B,h=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); H&F2[j$T  
xDekC~ Zq  
@q]!C5  
'cQ`jWZQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: Sjw wc6_c  
1._1, _2是什么? d3?gh[$  
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。 :mCGY9d4L  
2._1 = 1是在做什么? +JD^5J,-NJ  
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。 >2}*L"YC  
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。 _f "I%QTL  
*"F*6+}w"  
h<?I?ZR0$  
三. 动工 "FGgem%9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _h=h43'3  
L7(.dO0C  
d@cyQFX  
_3f/lG?&-  
template < typename T > 1uA-!T*e>  
class assignment Ly, ];  
  { Ssa/;O2  
T value; ^dxy%*Z/  
public : 5qqU8I  
assignment( const T & v) : value(v) {} "4smW>f:%  
template < typename T2 > j `3IizN2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o 0b\<}  
} ; @N> rOA  
UQ^ )t ]  
aG@GJ@w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >/@Q7V99{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^H<VH  
A"+t[0$.  
436SIh  
)F'hn+(B|G  
  class holder 7A<}JaE!,  
  { c- @EHv  
public : pAN$c "  
template < typename T > I] m&h!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +{)V%"{u:  
  { |?' gT" #  
  return assignment < T > (t); vl%Pg !l  
} ^MT20pL  
} ; Dn~t_n  
=PLy^%  
;4oKF7]   
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,M/i&.e`  
t `\l+L  
  static holder _1; o1]1I9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9@Z++J.^y  
?PB}2*R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mUb2U&6(  
而不用手动写一个函数对象。 [vdC$9z,  
=E~SaT  
D{[i_K  
Pc~)4>X<  
四. 问题分析 /h&>tYVio  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ZhoB/TgdL  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 wYHyVY2tj2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )GC[xo4bg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 tjm@+xs  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FW<YN;  
Gh'{O/F4*  
五. 问题1:一致性 _&@cU<bdee  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| uk.x1*0x  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *;.:UR[i  
H{d/%}7[v  
struct holder U.W Mu%  
  { k}{K7,DM  
  // DB] ]6  
  template < typename T > d k|X&)xTJ  
T &   operator ()( const T & r) const xU9^8,6  
  { _j_c&  
  return (T & )r; &gm/@_  
} 1;MUemnx`  
} ; bqR0./V  
y=}a55:qE  
这样的话assignment也必须相应改动: ue}lAW{q  
jin?;v  
template < typename Left, typename Right > 0L7^Vr)  
class assignment D4GXZX8 K  
  { D2#.qoP #  
Left l; :4238J8  
Right r; ."v&?o Ck]  
public : 'DH_ihZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w{ x=e  
template < typename T2 > zhwajc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } RveMz$Yy  
} ; 04z2gAo  
v[?eL0Z  
同时,holder的operator=也需要改动: *_yp]z"  
s8kkf5bu  
template < typename T > z*:.maq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Bk1gE((  
  { %5bN@XD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); HmEU;UbO-  
} &T-udgR9  
\6Hu&WHy  
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。 \RTXfe-`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W;wu2'  
nHL(v  
return l(rhs) = r; ch}(v'xv(  
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。  qZP>h4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #1f8A5<  
O7I|<H/gVE  
template < typename Tp > r|7hm:F)  
class constant_t rwdj  
  { }Rq-IRa'  
  const Tp t; i+.bR.WO  
public : Wv)2dD2I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} We#O' m  
template < typename T > KY;E.D`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N+ R/ti  
  { 6~Xe$fP(  
  return t; ,t>/_pI+=  
} @AkD-}^[  
} ; !7[Rhk7bW  
dCMWv~>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l. i&.;f  
下面就可以修改holder的operator=了 C{):jH,Rf  
y#;@~S1W  
template < typename T > [mk!] r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0IjQqI  
  { F%QVn .  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ndx  ]5  
} 4;d9bd)A  
-T-h~5   
同时也要修改assignment的operator() PfVjfrI[  
D(<20b,  
template < typename T2 > +Gvf5+ 5VR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >?A3;O]  
现在代码看起来就很一致了。 Lv ,Ls  
M0%):P?x  
六. 问题2:链式操作 xpVYNS{c+|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $ V"7UA22  
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。 ~A=Z/46*Z  
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。 ;HaG-c</  
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。 O ijG@bI8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *tT }y(M  
L$FLQyDR  
template < typename T > r0\cgCn  
struct result_1 ~3z10IG  
  { eq\{*r"DCK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O-vvFl#4  
} ; p,9eZUGy  
 G l*C"V  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: "I]% aK0  
TNV#   
template < typename T > Si]8*>}-B  
struct   ref X"{s"Mc0G  
  { l4d2 i;4BK  
typedef T & reference; -pR1xsG  
} ; RyxIJJui  
template < typename T > =X2EF  
struct   ref < T &> " U&   
  { Y&5h_3K;<  
typedef T & reference; 8a1G0HRQ  
} ; S<LHNZu|^A  
5X-cDY*|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  B9^@]  
Jj'~\j  
template < typename T > /Et:',D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l+Tw#2s$  
  { %zB `Sd<  
  return l(t) = r(t); w]\O3'0Js  
} ~>ACMO  
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。 4>Q6!"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 NPEs0|  
vV| u+v{  
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 9oY%v7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h7  >  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p9 |r y+t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q$s0zqV5  
最后的布局是: U:xr['  
                Add lG;sDR|)(  
              /   \ nMXSpX>!|  
            Divide   5 =2{^qvP  
            /   \ TP oP%Yj"  
          _1     3 F,`y_71<  
似乎一切都解决了?不。 qgU$0enSs  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 o$YL\ <qp  
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。 3%xj-7z W  
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: SVaC)O(  
z&d&Ky  
template < typename Right > V4Ql6vg_f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?!~CX`eMZ  
Right & rt) const (Y!@,rKd   
  { a3037~X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #f~#38_  
} U w][U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ohnd:8E  
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。 T.aY {Y  
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。 h5ST`jZ  
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。 aBT|Q@Y.  
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。 >t O(S  
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? BfIGw  
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: -2mm 5E~N  
q!9SANTx  
template < class Action > R y0n_J:7  
class picker : public Action !["WnF{5eC  
  { H{`S/>)[   
public : m> ?OjA!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5+'1 :Sa(i  
  // all the operator overloaded Rg,pC.7;  
} ; qv=i eU  
"wTA9\  
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。 $GYcZN&  
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: ep Eg 6   
W)?B{\  
template < typename Right > $AUC#<*C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _bn*B$  
  { p^A9iieHp=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ylll4w62N  
} BYrj#n5  
Y_)!U`>N?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /N7j5v(  
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。 {o4m3[C7=}  
`$7j:<c=  
template < typename T >   struct picker_maker O!kBp(?]  
  { vWcU+GBZI  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ; 7[5%xM  
} ; `TOm.YZG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @%fNB,H`  
  { gyJ$ Jp  
typedef picker < T > result; &mKtW$K` q  
} ; Q\Fgc ;.U  
\;}F6g  
下面总的结构就有了: [&y{z-D>  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 o4,W!^ n2  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 kf>oZ*/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^N _kiSr  
至此链式操作完美实现。 6+e@)[l.zc  
E=3<F_3W  
YUat}-S  
七. 问题3 ne4hR]:  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 G@ XKE17  
_K3?0<=4  
template < typename T1, typename T2 > ,n}X,#]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xg k~y,F  
  { &[}b HX /  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =U!M,zw4  
} 0$%:zHi5g  
dQQh$*IL?{  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: /Zap'S/  
9H$#c_zrq  
template < typename T1, typename T2 > oEd+  
struct result_2 [*Nuw_l  
  { VChNDHiH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )"2)r{7:  
} ; U@!e&QPn  
+LCpE$H  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? nc!P !M  
这个差事就留给了holder自己。 o nt8q8  
    D$+9`  
T$)&8"Xya  
template < int Order > +6-c<m|  
class holder; nxkbI:+t  
template <> $a>,sL&;  
class holder < 1 > +*]"Yo~]}  
  { D.9qxM"Z>  
public : }eetx68\  
template < typename T > BMkN68q  
  struct result_1 @r^a/]5D  
  { F$y3oX  
  typedef T & result; $DeHo"mg7m  
} ; h5e(Avk  
template < typename T1, typename T2 > lM~ 3yBy  
  struct result_2 OaY.T  
  { m-4P*P$X  
  typedef T1 & result; kHygif !I4  
} ; U}<5%"!;  
template < typename T > E*'sk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kAA1+rG  
  { d _ )5Ks}  
  return (T & )r; DJvmwFx  
} mZQW>A]iE  
template < typename T1, typename T2 > ,c<&)6FU]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #$2 {l,>  
  { n]^zIe^6  
  return (T1 & )r1;  L_3Ao'SA  
} `>-fU<Q1  
} ; ]-h;gN  
/N .xh  
template <> 82l$]W4  
class holder < 2 > mQdF+b1o  
  { \9j +ejGf  
public : (Ild>_Tdb`  
template < typename T > 2CcUClP$  
  struct result_1 gb+iy$o-  
  { ICA p  
  typedef T & result; U:"X *  
} ; q{T [|(!  
template < typename T1, typename T2 > f?vbIc`  
  struct result_2 @lpo$lN0R  
  { Htl2CcZ  
  typedef T2 & result; {o1 vv+i  
} ;  @oE^(  
template < typename T > AX($LIy9P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g2 7 iE  
  { )#S;H$@$  
  return (T & )r; nSY3=Edx=  
} ]Fi_v?42x  
template < typename T1, typename T2 > Q*4{2oQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )E9[=4+*C$  
  { 'KvS I=$  
  return (T2 & )r2; prtNfwJz1j  
} m31l[e  
} ; O|%03q(  
x*>@knP<-  
Qw>~] d,Z  
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> >。 c12mT(+-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: NxY B)`~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >TI/W~M  
r@")MOGc  
return l(i, j) = r(i, j); (;\" K?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8Of.n7{  
vH1IVF"DS  
  return ( int & )i; ^UU@7cSi|G  
  return ( int & )j; B xAyjA6  
最后执行i = j; O-P'Ff"}t  
可见,参数被正确的选择了。 Td,2.YMQ  
zF: :?L~  
M%&1j >d  
+;r1AR1)x  
U]/iPG &_  
八. 中期总结 0zQ~'x  
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: mIW8K ):  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 75v7w  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 N+lhztYQ?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor eX`wQoV%  
}2xgm9j<  
?D>%+rK8c  
`JQw]\f4>  
i~Qnw-^B  
UHyGW$B  
九. 简化 qa-%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。 &t)$5\r  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jVlXB6[-  
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: ,~Y[XazT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]@Z[/z%~04  
  +-*/&|^等 r:{;HM+  
2. 返回引用。 oYx4+xH/  
  =,各种复合赋值等 Ml,~@} p  
3. 返回固定类型。 edai2O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) GVT| fE  
4. 原样返回。 6JgbJbUi  
  operator, n4XEyCrD  
5. 返回解引用的类型。 u@]rR&h`  
  operator*(单目) #W$6[#7=I  
6. 返回地址。 d+45Y,|  
  operator&(单目) ,#Pp_f<  
7. 下表访问返回类型。 )7c/i+FsC  
  operator[] 2CMWJi  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 c1tM(]&  
  operator<<和operator>> (N"9C+S}  
953GmNZ7  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 5J-slNNCQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~"J7=u1o  
mX2X.ww(4  
template < typename Left > jXPf}{^  
struct value_return -,186ZVZ  
  { 4 :phq  
template < typename T > -M6#,Ji  
  struct result_1 /+wCx#!  
  { 73j\!x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }!uwWBw`  
} ; Gq=tR`.  
*j~ObE_y  
template < typename T1, typename T2 > ECsb?n7e  
  struct result_2 B#]:1:Qn  
  { we0haK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ke<l@w O  
} ; y_``-F&Z  
} ; @Os0A  
I*z|_}$  
8\F|{vt#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ? KDg|d  
`3eQ#,G!  
下面我们来剥离functor中的operator() #.<Dq8u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -G[TlH06  
lT?Vt`==~M  
return l(t) op r(t) XE'3p6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (%j V [Q  
return op l(t) 3qQ}U}-;|  
return op l(t1, t2) _RNP_$a  
return l(t) op Py`7)S  
return l(t1, t2) op |Ed?s  
return l(t)[r(t)] w1EB>!<;tj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Zd| u>tn  
E]Q d5l  
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: WN $KS"b6}  
单目: return f(l(t), r(t)); ),>whCtsI  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wwNkJ+  
双目: return f(l(t)); c!kzwc(  
return f(l(t1, t2)); %x./>-[t  
下面就是f的实现,以operator/为例 +TW,!.NBG  
fh*7VuAc  
struct meta_divide ZcHd.1fXh  
  { "#:h#uRUb  
template < typename T1, typename T2 > ~tLvD[n[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C1#f/o->  
  { ki'<qa  
  return t1 / t2; = Rn  
} RDU 'l^  
} ; e= XC$Jv  
|hS^eK_  
这个工作可以让宏来做: _1jbNQa  
aI>F8R?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !gL1  
template < typename T1, typename T2 > \ 2K^xN]]rG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; B qo#cnlG  
以后可以直接用 G%junS'zt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) as73/J6  
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 ujn7DBE"  
(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。。。) 6P T)  
a$EudD#+  
r]'[qaP  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ]5Q)mWF  
CD. XZA[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y>{%,d#s_  
class unary_op : public Rettype E#A}2|7,g  
  { [s+FX5'K  
    Left l; :j#zn~7  
public : 6FX]b4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (tF/2cZk  
RWB]uHzE  
template < typename T > 5s%FHa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2J Wp5  
      { R|k!w]  
      return FuncType::execute(l(t)); &k`/jl;u  
    } rM4Ri}bS  
cpPS8V  
    template < typename T1, typename T2 > m2l0`l~T8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cR&d=+R&  
      { 5Z(q|nn7P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >CqZ75>  
    } "^ aSONz  
} ; 5k c?:U&  
"AlR%:]24~  
_dc,}C  
同样还可以申明一个binary_op 4^*Z[6nt|  
l$!Z};mw0E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S^N{=*  
class binary_op : public Rettype /GO((v+J  
  { qP+%ui5xR  
    Left l; =y^ g*9}_  
Right r; S/yBr`  
public : Va4AE)[/*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Oiw!d6"Ovq  
V0bKtg1f?-  
template < typename T > !-7<x"avm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >J,IxRGi  
      { bv``PSb3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A&d_! u>  
    } BA9;=orx  
CHdYY7\{  
    template < typename T1, typename T2 > CX7eCo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -5\.\L3y)  
      { {;38&Izwz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QvzE:]pyi  
    } Q@TeU#2Y  
} ; &!*p>Ns)e  
2{G7ignv  
aw3rTT(  
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_IT${O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wh3Wuh?x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) OYOczb]  
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。 $wcV~'fM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^C8f(  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 -}5dZ;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0 d2to5 (  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) "9RW<+  
下面是修改过的unary_op Zf?jnDA  
'1lz`CAB+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /pp;3JPf  
class unary_op s ~i,R  
  { s="cg0PD  
Left l; j[w5#]&%  
  nB |fw"  
public : n* z;%'0  
jYh.$g<`0+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} OQ<NB7'n0A  
<$ %Y#I'zX  
template < typename T > VKr oikz@]  
  struct result_1 &RlYw#*1.  
  { 6w0r)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~gEd (  
} ; {z# W-  
PR>%@-Vgj  
template < typename T1, typename T2 > mTa^At"  
  struct result_2 V/8yW3]Xy  
  { w.Kp[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w'Jo).OW~  
} ; 6o GF6C  
k= 9a/M u  
template < typename T1, typename T2 > ,oj)`?Vh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =1j`VJU9  
  { jE$]Z(Ab  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =l$qwcfbo  
} 2J7JEv|  
&wB?ks  
template < typename T > 4hV~ ir  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L;' v,s  
  { \fC}l Ll  
  return OpClass::execute(lt(t)); .7H* F9  
} `"|u NVn  
="[6Z$R  
} ; m6 a @Y<  
R(A"6a8*  
!xD_=O  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 28o!>*  
好啦,现在才真正完美了。 O:X|/g0Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: gd;e-.  
wk6tdY{&s  
template < typename Right > u=B,i#>s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _lG\_6oJ,  
  { cK2Us+h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S]DYEL$  
} "cX*GTNi8  
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。 V, e  
5,?Au  
j=w`%nh4"f  
qo0]7m7|  
q*{Dy1Tj  
十. bind PF-"^2&_  
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。 2ZFp(e^%  
先来分析一下一段例子 J OH=)+xj  
LwIX&\Ub  
e@L7p,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +DP{_x)t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z+x`q#ZQr  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .Ue1}'v*,  
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。 i9y&<^<W  
我们来写个简单的。 Gw Z(3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zI3Bb?4.  
对于函数对象类的版本: t>%J3S>'ZV  
Qtn%h:i S~  
template < typename Func > !4 G9`>n  
struct functor_trait nK|WzUtp  
  { ZIM 5$JdCv  
typedef typename Func::result_type result_type; ?!kPW^gD  
} ; eMDraJv@  
对于无参数函数的版本: vh^,8pPy  
VBI~U?0  
template < typename Ret > fwi( qx1=}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > u:D,\`;)  
  { J;7O`5J  
typedef Ret result_type; mGqT_   
} ; q/yL={H?  
对于单参数函数的版本: Sf*b{6lcC  
D.R 7#^.  
template < typename Ret, typename V1 > nc.X+dx:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *f$wmZ5A  
  { WT>2eMK[  
typedef Ret result_type; RgT|^|ZA  
} ; )]5}d$83  
对于双参数函数的版本: }W k!):=y  
yPza  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -.X-02  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <Xr {1M D  
  { J.QFrIB{]+  
typedef Ret result_type; DJf!{:b)  
} ; ]J7.d$7T  
等等。。。 V}kQXz"9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =%V(n{7=  
$,~D-~-  
template < typename Func > qA6;Q$  
struct func_return ~1v5H]T{  
  { K=82fF(-  
template < typename T > +1%7*2q,  
  struct result_1 YCd[s[  
  { UL.x*@o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ("B[P/  
} ; WD7IF+v  
qx~-(|s`H  
template < typename T1, typename T2 > >FabmIcC  
  struct result_2 K`?",G?_  
  { P6ztP$M(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XNJPf) T  
} ; t\$P*_  
} ; P[E5e+ A)  
aqk0+  
'=2/0-;Jf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a.yCd/  
2=PX1kI  
template < typename Func, typename aPicker > tmJ-2  
class binder_1 ^%?*u;uU%  
  { 'dstAlt?  
Func fn; x4C}AyR  
aPicker pk; IE|$mUabm  
public : plRBfw>]N  
M3U*'A\  
template < typename T > zFqlTUD`t  
  struct result_1 VNcxST15a  
  { BB694   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :q0TS>l  
} ; jr<`@  
<!s+X_^  
template < typename T1, typename T2 > :d ts>  
  struct result_2 8(Ab NQ  
  { +I {ZW}rA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *|T]('xwC  
} ; Xv%1W? >@/  
,MxTT!9Su  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NM;0@ o  
;ctJ9"_g  
template < typename T > 1webk;IM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Oist>A$Z  
  { VM1`:1Z:$  
  return fn(pk(t)); e bSG|F  
}  TM1isZ  
template < typename T1, typename T2 > M6 W {mek  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \L"Vx9xT  
  { +$-@8,F>  
  return fn(pk(t1, t2)); o& GS;{Rs  
} 2+7r Lf`l  
} ; em+dQ15  
N<|_tC+ct  
G98P<cyD  
一目了然不是么? wsnR$FhQ`  
最后实现bind aeQvIob@  
PtUea  
`*J;4Ju@  
template < typename Func, typename aPicker > \<}4D\qz  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p=7{  
  { QU]& q`GE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); fZqqU|tq  
} !y&uK&1  
,dTRM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3 ?1qI'5  
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。 (}W+W\.  
=z5'A|Wa=,  
十一. phoenix pO* $ '8L  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: D`?=]Ysz(  
J3F-Yl|  
for_each(v.begin(), v.end(), TzC'x WO  
( !\ IgTt,  
do_ &Hb;; Ic(  
[ 7*9a`p3w  
  cout << _1 <<   " , " lTe7n'y^^  
] KxZO.>,  
.while_( -- _1), `K,{Y_  
cout << var( " \n " ) 8 z) K  
) ~$GRgOn  
); PJq;OM|  
yMU>vr  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: A{[joo  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor NtuO&{}i  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 dr|>P*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B}PT-S1l  
"$->nC.  
66P'87G  
template < typename Cond, typename Actor > MM}lW-q;  
class do_while cBZK t  
  { 0pO{{F  
Cond cd; $>PXX32  
Actor act; qqL :#]lV5  
public : #JmVq-)  
template < typename T > CFm( yFk  
  struct result_1 q&/<~RC*  
  { >UUcKq1M:  
  typedef int result_type; pO^PkX  
} ; Z*+0gJ<Y  
i `m&X6)\j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?ztI8 I/  
BB x359  
template < typename T > /s@t-gTi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4pvT?s>68  
  { w\"~ *(M  
  do -C]k YQ  
    { ~AVn$];{  
  act(t); MI: rH  
  } Lro[ |A  
  while (cd(t)); B3+9G,or  
  return   0 ; [y(DtOR  
} -8HK_eQn  
} ; Dl a }-A:  
#\|Ac*>  
6x'F0{U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <Km ^>9  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ~4 ~c+^PF  
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。 TY."?` [FK  
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。 7L%JCH#F  
下面就是产生这个functor的类: :U6"HP+?g-  
<EhOIN7@*D  
v r=va5  
template < typename Actor > ans(^Up$  
class do_while_actor 04K[U9W3  
  { _d|CO  
Actor act; B0h|Y.S8%1  
public : .3X5~OH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} CIxa" MW  
[@VM'@e7  
template < typename Cond > _Sq*m=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?/M:  
} ; ;u+k! wn  
86*9GS?U(  
PBeBI:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Su]@~^w  
最后,是那个do_ >>cb0fH5  
; _ziRy  
Tvd}5~ 5?  
class do_while_invoker [P'"|TM[ ~  
  { yt'P,m  
public : @ 0'j;")XV  
template < typename Actor > L;7u0Yg  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Wc*jTip  
  { V-{3)6I$hG  
  return do_while_actor < Actor > (act); UmR\2 cs  
} `rLcJcW  
} do_; %O69A$Q[m  
8l1s]K qr  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1fK]A*{p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 43VBx<"  
最后来说说怎么处理break和continue 5@lVuMIYT  
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。 g<E[IR  
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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