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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ecI 2]aKi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +-YuBVHL  
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, T&MS_E&;  
M*@ aA XM  
QDT{Xg* I  
T2_#[bk*d  
  class filler OO+#KyU   
  { v4a4*rBI"  
public : #~-&&S4a.J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} CJtjn  
} ; FITaL@{c  
S9#N%{8P  
M"l rwun^  
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: oUKbzr/C  
wp GnS  
Rf0\CEc  
DMZ aMY|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ${6'  
gw"l& r  
=RE_Urt:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c7Qa !w  
~Q 9)Q  
A*U'SCg(G  
B5r_+?=2e  
二. 战前分析 &vvx"  
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\e@$1  
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 Au*?)X- $  
R*{?4NKG  
$yqq.#1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2m_M9e\  
  /* --------------------------------------------- */ YYr&r.6  
vector < int *> vp( 10 ); Q|z06_3i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E0A|+P '?  
/* --------------------------------------------- */ :.<TWBoV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (U(x[Df)  
/* --------------------------------------------- */ r<"/P`r  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~teW1lMu(  
  /* --------------------------------------------- */ A.x}%v,E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y"rV[oe   
/* --------------------------------------------- */ "t&k{\$\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 207oE O]  
i/Lq2n3 )  
% j{pz  
f>/ 1KV  
看了之后,我们可以思考一些问题: zd4y5/aoS  
1._1, _2是什么? v!hs~DnUZ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ]hVXFHrR  
2._1 = 1是在做什么? LA%al @  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 T`{MQ:s  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 et}Y4,:  
|(v=1#i  
v4~Xv5|w^F  
三. 动工 _W@Fk)E6N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rw0lXs#K<E  
aDv/kFfn  
-mw \?\2{  
D % ,yA  
template < typename T > &B0&183  
class assignment oYErG] ,  
  { OmbKx&>YGz  
T value; "$cT*}br  
public : >Io7h#[u  
assignment( const T & v) : value(v) {} xxcDd_z  
template < typename T2 > QF "&~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #LgoKiP!Y  
} ; FtDA k?  
}v ,P3  
.(]1PKW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /G+gk0FW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #R4KBXN  
% peb{i  
m1i$>9,  
Xb]?/7 X  
  class holder { (,vm}iFL  
  { dk`!UtNNRa  
public : j|dzd<kE6  
template < typename T > IqKXFORiNI  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pv SFp-:_  
  { [4rMUS7-m"  
  return assignment < T > (t); Cfb-:e$0  
} ; 2-kQK9  
} ; Q&Ahr  
rL3Vogw'e  
(gB=!1/|G  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: bx e97]  
lD#1"$Coz  
  static holder _1; i3j jPN!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n(S-F g  
d'fpaLV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (k.7q~:  
而不用手动写一个函数对象。 e-=PT 1T`  
4!%LD(jB`B  
Y!$ z7K  
G{=$/&St  
四. 问题分析 6dp_R2zH~o  
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。 I;:_25WGC  
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。 )p9n|C  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Gn4b\y%%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $_5v^QL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4aKy]zPoE  
$0 zL  
五. 问题1:一致性 |T&#"q,i9%  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Lb 4!N` l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P"@^'yR5WK  
S`@*zQ  
struct holder :]hfmWC   
  { 1V?)zp  
  // a Z, Wa-k  
  template < typename T > 0EU4irMa  
T &   operator ()( const T & r) const @sO.g_yM  
  { Z@A1+kUS  
  return (T & )r; ~J:lC u  
} |XG7UH  
} ; Kp;o?5H  
Xrn~ ]P7  
这样的话assignment也必须相应改动: nz l,y,  
p:%E>K1<  
template < typename Left, typename Right > ^ ?9 ~R"  
class assignment ! NE q|Y  
  { @$G K<jl  
Left l; imQNfNm  
Right r; 2Jv4l$$;*  
public : SX;IUvVE5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y-k-E/V}  
template < typename T2 > iO`f{?b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bYH_U4b  
} ; -v@^6bQVp  
q)zvePO#  
同时,holder的operator=也需要改动: %*=FLtBjo  
G[,VPC=  
template < typename T > C( ;7*]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8, ^UQ5x  
  { 7IH{5o\e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); SoIMftX  
} m:CpDxzbf  
qChPT:a  
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。 CP^^ct-C  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s:P-F0q!&  
o*'3N/D~  
return l(rhs) = r; 6 dMpd4"\  
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。 ep|u_|sB/r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R8*4E0\br  
XW:(FzF  
template < typename Tp > 0g4cyK~n]  
class constant_t W>Kn *Dy8~  
  { '9XwUQx  
  const Tp t; 4HAfTQ 1G  
public : IYN`q'%|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "&F/'';0}E  
template < typename T > Y7HWf  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kfV}w,  
  { N@S;{uK  
  return t; t-/^O  
} "p\KePc;@  
} ; `0N/ /Q  
\g/E4U .+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :;QLoZh^  
下面就可以修改holder的operator=了 S)?B  I  
m`aUz}Y>c  
template < typename T > p9J(,}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const l[Oxf|  
  { X3vrD{uNU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Uz_{jAhW]  
} L^}kwu#  
QKxu vW  
同时也要修改assignment的operator() #a| 5A:g%  
~8K~@e$./  
template < typename T2 > **"sru;@=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V6N#%(?3  
现在代码看起来就很一致了。 (?(ahtT4T  
Emo]I[<&q  
六. 问题2:链式操作 V qf}(3K0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 seim?LK  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 w:Vs$,  
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。 e2v,#3Q\  
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^GTPYW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct UF4QPPH4  
7 m%|TwJN  
template < typename T > @VFg XN  
struct result_1 +dRTHz  
  { TkykI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pQD8#y)`C  
} ; h#>67gJV  
JaEyVe  
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: 8dfx _kY`/  
Q_S fFsY  
template < typename T > 3? "GH1e  
struct   ref oc.x1<Nd  
  { %* 8QLI  
typedef T & reference; fO+;%B  
} ; q4E{?  
template < typename T > 3D3K:K!FK  
struct   ref < T &> )xU70:X  
  { G[<iVt$y  
typedef T & reference; TG($l2  
} ; DE tq]|80m  
TQ FD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: EC7o 3LoND  
\y=,=;yv  
template < typename T > e_e|t>nQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mGX;JOjZ  
  { 59LIK&w  
  return l(t) = r(t); &'Ch[Wo]H  
} XyhdsH5%3!  
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。 wTLHg2'y^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `S2=LJ  
|Ia46YS  
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 ;tj_vmZ@R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "dt3peH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F!U+IztZ   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /lUb9&yV  
最后的布局是: ,}[,]-nVx  
                Add ^I^k4iw 4  
              /   \ !#3R<bW`R8  
            Divide   5 *+iWB_  
            /   \ [@(zGb8  
          _1     3 |h;MA,qva  
似乎一切都解决了?不。 7G xNI  
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。 b]Jh0B~Y  
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。 YVzK$k'3U  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: f -#fi7  
v{I:Wxe  
template < typename Right > TE/2}XG)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const BZE19!  
Right & rt) const OLv(  
  { edm&,ph]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =,sMOJ c>  
} {It4=I)M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6oC(09  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 C>LkU|[  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 \Ew2@dF{O  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 0tA+11Iu  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 B^oXUEOImq  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? *l|CrUa  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: #fwG~Q(  
Ts^IA67&<  
template < class Action > H|Eu,eq-E  
class picker : public Action ,5nrovv  
  { \aG>(Mr  
public : 1=s%.0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]+oPwp;il  
  // all the operator overloaded p%n}a%%I  
} ; HYtkSsXLN  
0 {w?u%'  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 t4nAy)I)P  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: %_5B"on  
%H:!/'45  
template < typename Right > WL>"hkx  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Yx,  
  { P /Js!e<\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RS$e^_W  
} KktQA*G  
H4)){\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "g0L n5&  
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。 w+Ag!O}.L  
pbu8Ib8z  
template < typename T >   struct picker_maker Z_S~#[\7^]  
  { {BgGG@e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wAITE|H<zj  
} ; B4I|"5G2y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gXG1w>  
  { C8i}~x<  
typedef picker < T > result; s`&8tP  
} ; FFPO?y$  
RTSg=    
下面总的结构就有了: G<$UcXg  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 JGJQ5zt  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 @>JO &,od  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H!,#Z7s  
至此链式操作完美实现。 m"`&FA  
#lNi\Lw+j  
ppS,9e-  
七. 问题3 Riw#+#r]/  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ;/$zBr`'  
z!eY=G'  
template < typename T1, typename T2 > 1}9@aKM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,xNuc$8Jd  
  { S.BM/M  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1S<V,9(  
} HA>b'lqBM  
/9;)zI  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: (@mvNlc:  
?-Fp rC  
template < typename T1, typename T2 > ^b'|`R+~}  
struct result_2 G!@tW`HO  
  { R9~%ORI#;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?HttqK)  
} ; rk{DrbRx  
<1>\?$)D  
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? nJlrBf_Kj  
这个差事就留给了holder自己。 rE EWCt  
    pGh2 4E  
/wVrr%SN  
template < int Order > jCxw|tmgq  
class holder; q@H?ohIH  
template <> nUD)G<v  
class holder < 1 > d0eMDIm3R\  
  { | x/,  
public : -ZBk^p  
template < typename T > L+bU~N,+A  
  struct result_1 s7#w5fe  
  { @u#Tx%  
  typedef T & result; EJ"[{AV  
} ; XX#YiG4|J  
template < typename T1, typename T2 > '3 5w(  
  struct result_2 j-ZKEA{:1  
  { I HgYgn  
  typedef T1 & result; `XS6t)!ik  
} ; UJ<eF/KSmG  
template < typename T > ~Qeyh^wo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E$T)N U\  
  { Op A  
  return (T & )r; q3#07o_dV  
} }>>lgW>n,;  
template < typename T1, typename T2 > P'xq+Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #/\5a;Elc  
  { );'8*e'  
  return (T1 & )r1; _0<qS{RW  
} XOAZ  
} ; .A//Q|ot!  
<:fjWy  
template <> :Em[> XA  
class holder < 2 > [RTB|0Q  
  { AtGk _tpVZ  
public : JL=MlZ  
template < typename T > J.N%=-8  
  struct result_1 8HS1^\~(6l  
  { `9SuDuw;s  
  typedef T & result; -Xb]=Yf-  
} ; < {$zOF}  
template < typename T1, typename T2 > e?rp$kq7  
  struct result_2 nJ<h}*[  
  { > r6`bh [4  
  typedef T2 & result; Zu951+&`  
} ; "JzQCY^C  
template < typename T > ?kMG!stgp}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iqW T<WY  
  { -Zh`h8gX  
  return (T & )r; GcmN40  
} `}Ssc-A  
template < typename T1, typename T2 > RoFy2A=_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }J$Q  
  { x'tYf^Va28  
  return (T2 & )r2; I@76ABu^  
} zc%#7"FM  
} ; &W)Lzpx8c  
96x0'IsaG  
apPn>\O  
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> >。 [Dni>2@0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u2,V34b-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  Gqvj  
l6IpyIex  
return l(i, j) = r(i, j); maW,YOyRN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jl YnV/ ]  
_1S^A0ft  
  return ( int & )i; `uo'w:Q  
  return ( int & )j; G'T/I\tB  
最后执行i = j; u|t<f`ze  
可见,参数被正确的选择了。 F$T@OT6  
yu"enA  
LT']3w  
l( /yaZ`  
1$vsw  
八. 中期总结 q'{LTg0kk  
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: 9 &a&O Z{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {fW(e?8)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /X>Fn9 mM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Pi7vuOJr8  
]"Z*Hq z  
UT!gAU  
T5(]/v,UT  
*Y(v!x \L  
uH 1%diL^  
九. 简化 f Glvx~  
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。 No#1Ikw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,5J-C!C  
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: rjqQWfShY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 DdJ>1504  
  +-*/&|^等 Wm!lWQu7  
2. 返回引用。 RQiGKz5  
  =,各种复合赋值等 ,w&8 &wj  
3. 返回固定类型。 zG)XB*c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j}}:&>;  
4. 原样返回。 |eH >55 b  
  operator, e%. Xya#\  
5. 返回解引用的类型。 Hg$t,\j  
  operator*(单目) ~u| k1  
6. 返回地址。 C":i56  
  operator&(单目) wi]ya\(*yl  
7. 下表访问返回类型。 6apK]PT  
  operator[] `D)ay  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -ZwQL="t  
  operator<<和operator>> k/[*Wz$W  
"#Ov!t  
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。 ]gI>ay"\QA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 49. @Uzo  
GPP{"6q5'  
template < typename Left > {v{qPYNyh  
struct value_return bV|(V>  
  { oj\av~cI  
template < typename T > ti6\~SY  
  struct result_1 v[4A_WjT  
  { GiI|6z!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @ n<y[WA  
} ; L,G{ t^j  
Ucnj7>+"  
template < typename T1, typename T2 > TTB1}j+V6  
  struct result_2 8/lv,m#  
  { "]*16t%Z%x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2E]SKpJ  
} ; VK)1/b=yT  
} ; UykOQ-2-n  
2ZHeOKJ-  
3u]#Ra~5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fu3~W  
' *hy!f]  
下面我们来剥离functor中的operator() i"|="O0v5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: l"9.zPvT<  
qbu>YTj  
return l(t) op r(t) S-)mv'Al'F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [X>\!mt  
return op l(t) $x_6 .AOZ,  
return op l(t1, t2) * ]uo/g  
return l(t) op LObS 7U  
return l(t1, t2) op Bqo8G->  
return l(t)[r(t)] Y4E UW%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xRu m q  
$gKMVgD"  
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: 0sxZa+G0o  
单目: return f(l(t), r(t)); Om #m":  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5:[<pY!s#  
双目: return f(l(t)); ^@W98_bd;  
return f(l(t1, t2)); *5KV DOd  
下面就是f的实现,以operator/为例 }*vUOQQp*  
/>1Ndj  
struct meta_divide (S ~|hk^  
  { 43_;Z| T  
template < typename T1, typename T2 > j TVh`d< N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N^i<A2'6S;  
  { }~gBnq_DDU  
  return t1 / t2; S0X %IG  
} s"1:#.u  
} ; "r@f&Ssxb  
G55-{y9Q  
这个工作可以让宏来做: ~pM\]OC  
j#KL"B_ A  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `dB!Ia|  
template < typename T1, typename T2 > \ 96W!~w2xx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xDRNtLj<u  
以后可以直接用 w7n6@"q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M9mC\Iz[  
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 M7D@Uj&xx(  
(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。。。) 9OIX5$,S;  
v=n'#:k  
G01J1Ll}  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  XL@Y!  
5HWVK.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z0yy<9q]2  
class unary_op : public Rettype ?_Sf  
  { ["FC   
    Left l; >:5^4/fo*  
public : Vs>/q:I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} UsT+o  
?sF<L/P0 F  
template < typename T > !@ERAPuk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8<cD+Jtj  
      { *e E&ptx1  
      return FuncType::execute(l(t)); Obl']Hr{y9  
    } V0'T)  
*Q= 3v  
    template < typename T1, typename T2 > B o@B9/ABv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }1EfyR  
      { UzLe#3MU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hAHZN^x&  
    } X^L)5n+$X  
} ; z$'_ =9yZ  
b"`Vn,  
:mwNkT2et  
同样还可以申明一个binary_op qw]:oh&G  
,~ ;_ -  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P38D-fLq  
class binary_op : public Rettype JE~ci#|!  
  { mDn*v( f  
    Left l; R-v99e iN  
Right r; ^:JZ.r  
public : F"7dN*7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $s]c'D)  
3Q-i%7l  
template < typename T > Q4YIKNN|7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m%8idjnG  
      { -#yLH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); eK }AVz}k  
    } &<{=  
YuO-a$BP  
    template < typename T1, typename T2 > JXR_klx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .SdHFWx  
      { 4AI\'M"d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n}8J-/(|+  
    } m @K5eh  
} ; y  @&Cn  
rh;@|/<l  
u&Ze$z  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 fX)C8J^=G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W/dl`UDY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c*+yJNm3>  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 &_Py{Cv@Dw  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e}qG_*  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 [UJC/GtjS  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3q*y~5&I  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Z<@Kkbj  
下面是修改过的unary_op <|= UrG  
"^A4!.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > fJ!i%</V  
class unary_op d8 1u  
  { f<.43kv@  
Left l; d ]LF5*i  
  5B+>28G%  
public : >Le L%$  
_c}@Fi+E  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 11Kbj`sRZ  
|R Ux)&  
template < typename T > hr%O4&sa  
  struct result_1 \k?uh+xl  
  { wRwTN"Yg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y#\jc4F_a  
} ; $Iuf(J-5[  
p"9a`/  
template < typename T1, typename T2 > yRQR@  
  struct result_2 PZn[Yb:  
  { r81YL  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d/>owCwQ  
} ; LQVa,'  
I>k >^  
template < typename T1, typename T2 > >h3r\r\n3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +dWx?$n  
  { 2#z6=M~A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Y 9rW_m@B  
} lWj|7  
K9v@L6pY=  
template < typename T > hX#s3)87  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J)O1)fR  
  { 3e UTV<!  
  return OpClass::execute(lt(t)); Vl;GQe  
} w9D<^(_}/  
FYIzMp.4  
} ; v,t&t9}/  
>t2E034_  
2ye^mJ17  
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 w3lR8R]  
好啦,现在才真正完美了。 5IeF |#g  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2mS3gk  
.k5 TQt  
template < typename Right > Uf^zA/33  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const HJpkR<h  
  { fm2,Mx6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5>.)7D%  
} [uxhdR`T  
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。 wT?.Mte  
G)28#aH  
*@'4 A :A  
/ H+br_D9  
b#p)bcz!I  
十. bind B9`^JYT<  
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。 =|IB=  
先来分析一下一段例子 g+8j$w}  
HA%% WSuf  
6 W/S?F~{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @-dM'R6C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q+/:5Z C  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *0ZL@Kw  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 M/GQQG;  
我们来写个简单的。 olPV"<;+pO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =w HU*mK  
对于函数对象类的版本: S -j<O&h~C  
.uzg2Kd_  
template < typename Func > ]_NN,m>z  
struct functor_trait "oZ]/(  
  { %FnaS u  
typedef typename Func::result_type result_type; m%ZJp7C  
} ; J_tj9+r^  
对于无参数函数的版本: &.ZW1TxE8  
D$g|f[l  
template < typename Ret > $M\|zUQu.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iTgGf  
  { -|^}~yOx0=  
typedef Ret result_type; 0;z-I"N  
} ; yoTbIQ  
对于单参数函数的版本: ?29zcuRaru  
Y(IT#x?p  
template < typename Ret, typename V1 > Vm.&JVb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > UF)rBAv(/  
  { Zd@'s.,J  
typedef Ret result_type; LO@.aJpp  
} ; %Kd&A*  
对于双参数函数的版本: ,]@K6  
q;3,}emg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ia15r\4j)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <{@?c  
  { MdK!Y  
typedef Ret result_type; Iu6KW:x  
} ; 4?XX_=+F|  
等等。。。 c^P8)g Pf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _[8xq:G  
FUzIuz 6  
template < typename Func > &fA`Od6l"  
struct func_return Lv@JfN"O  
  { xB{0lI  
template < typename T > }OO(uC2  
  struct result_1 vlCjh! x  
  { o Xwoi!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nd 'K4q  
} ; 2V(ye9  
ul~>eZ  
template < typename T1, typename T2 > dDN#>|  
  struct result_2 +7?p& -r)x  
  { Ggy_ Ctu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LXj2gsURu%  
} ; >T{9-_#P  
} ; _3<J!$]&p  
lbrob' '+  
^ ab%Mbb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u`Djle  
VKy:e.  
template < typename Func, typename aPicker > B`OggdE  
class binder_1 9Ue3 %?~c  
  { b)@%gS\F  
Func fn; 3F2> &p|7  
aPicker pk; 7k{Oae\$  
public : !\Jj}iX3_  
8}Rwf?B  
template < typename T > fI} Z`*  
  struct result_1 vC~];!^  
  { 8r /]Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xdp!'1n."g  
} ; |RwpIe8~  
p,}-8#K[  
template < typename T1, typename T2 > ^_3idLE  
  struct result_2 x!bFbi#!"  
  { ?KpHvf'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z<c^<hE:l  
} ; %Rv&VFg  
BDZB;DPb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} eKn&`\j6  
!q~s-~d^  
template < typename T > ju8tNL,J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E&V"z^qs_  
  { ~PaD _W#xP  
  return fn(pk(t)); 'qQ 5K o  
} e/lfT?J\  
template < typename T1, typename T2 > tu6oa[s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RL |.y~  
  { 9Q- /Yh  
  return fn(pk(t1, t2)); 3 D,PbAd  
} J]i=SX+ 9  
} ; ;RZ@t6^  
W3* BdpTw  
@B5@3zYs  
一目了然不是么? [P8Y  
最后实现bind +Y(cs&V*  
}MY7<sMDOy  
wxpD{P  
template < typename Func, typename aPicker > 6~?7CK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /S1EQ%_  
  { r<V]MwO=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); VaQ>g*(I  
} ;%2/  
m8$6FN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7CYu"+Ea  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 &0SGAJlec  
UTKS<.q  
十一. phoenix ,e( |,u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: S6,AY(V  
;YNN)P%"  
for_each(v.begin(), v.end(), \c>9f"jS_  
( cyA|6Ltg%  
do_ CeS8I-,  
[ }!\NdQs  
  cout << _1 <<   " , " E4[ |=<  
] Xhtc0\0"(  
.while_( -- _1), *c7kB}/  
cout << var( " \n " ) %]nY v#K  
) D|Wekhm  
); ]B=B@UO@.  
soW.  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 7&XU]I  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %!%3jo0t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +oBf\!{cW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r4dG83qg  
0#F3@/1h  
*D #H-]9  
template < typename Cond, typename Actor > A?|KA<&m#u  
class do_while \+fP&  
  { VYTdK"%  
Cond cd; t&:'A g.G  
Actor act; 6@g2v^ %  
public : %d($\R-*O  
template < typename T > pez*kU+9  
  struct result_1 >T;"bc b  
  { ]Gow  
  typedef int result_type; [' R2$z  
} ; PKT0Drv}c7  
?H eC+=/Z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rEfk5R  
Ks@S5:9sp  
template < typename T > X<\^*{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K6~N{:.s  
  { ??=CAU%\  
  do /ivt8Uiw  
    { ,,mkB6;  
  act(t); ?VEJk,/k  
  } iI+kZI-  
  while (cd(t)); $5yS`Iq S  
  return   0 ; dG.s8r*?M  
} b')CGqbbmT  
} ; H)t YxW  
78#je=MDg  
#6fp "  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H&E c *MT  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 l -_voOP  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 | ctGxS9  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 "p.MJxH  
下面就是产生这个functor的类: .x$+R%5U  
f3lFpS  
<i^Bq=E<rJ  
template < typename Actor > N\=pH{  
class do_while_actor 5!}xl9D  
  { :y!e6  
Actor act; 8wwqV{O7  
public : Yfk[mo  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8NudY3cU!  
_ot4HmD  
template < typename Cond > h|yv*1/|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G^p>fy~  
} ; Xw`vf7z*  
@cAv8i K  
QUb#;L@okn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \MsAdYR  
最后,是那个do_ .oH0yNFX  
u@}((V  
T=:O(R1*0  
class do_while_invoker \:8~na+(  
  { /tc*jXB  
public : dn$1OhN8M  
template < typename Actor > QOlm#S  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const " ^ydoRZ  
  { H!4!1J.=xw  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;TF(opW:  
} Bt[`p\p@  
} do_; z!)_'A  
SW UHHl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wg^#S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '{\VO U  
最后来说说怎么处理break和continue Hhr/o~?;}#  
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。 j;<Yje&Wz  
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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