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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0T@axQ[%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *k&V;?x|wt  
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, e~he#o[%a  
3 %BI+1&T_  
lt'N{LFvc  
x*j eCD,  
  class filler &D|+tu{  
  { 5%K|dYv^^  
public : 4K~>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !gsrPM  
} ;  `uDOIl  
h8k\~/iJ  
<}xgp[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: CG35\b;Q  
i$.!8AV6  
{a2Gb  
TQ~a5q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^IvQdVB  
c<Ud[x.  
qm9=Ga5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '19?  
SEWdhthP  
U.Z5;E0:  
44k8IYC*o  
二. 战前分析 9[ &q C  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 cl{mRt0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 /nh3/[u  
ZBH^0  
M4 }))  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]W`M <hEI  
  /* --------------------------------------------- */ _$vbb#QXZG  
vector < int *> vp( 10 ); J_<6;#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,t*H: *  
/* --------------------------------------------- */ fC}uIci  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w}97`.Kt!n  
/* --------------------------------------------- */ XKOPW/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  e?o/H  
  /* --------------------------------------------- */ W%MS,zkAE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); A^|~>9  
/* --------------------------------------------- */ ! P$[$W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); soLmr's  
#g2&x sU  
JPZH%#E(  
o>]z~^c  
看了之后,我们可以思考一些问题: I,Jb_)H&t  
1._1, _2是什么? <a+ @4d;  
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。 U{@2kg-  
2._1 = 1是在做什么? w xa MdA  
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。 {=,I>w]T|W  
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。 g^jTdrW/s  
0q]0+o*%  
4`o<e)c3  
三. 动工 :/"5x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  niyxZ<Z  
Q^xk]~G$(  
e)XnS'  
i{Du6j^j  
template < typename T > <LJb,l"  
class assignment nuA 0%K  
  { m|OB_[9  
T value; )4 ,U  
public : ]9W7]$  
assignment( const T & v) : value(v) {} Pj!f^MN  
template < typename T2 > v}IhO~`uEq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Qf'g2 \  
} ; `UqX`MFz  
~Jj~W+h  
@a 7U0$,O#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 uZI7,t-7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }EJ/H3<  
:s-9@Yl|  
YJ~mcaw  
_w'_l>I  
  class holder 9}4~3_gv;M  
  { 6V#EEb  
public : *{\))Zmhd  
template < typename T > Y zmMF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uotW[L9  
  { ki1j~q  
  return assignment < T > (t); dt"&  
} +m/n~-6q  
} ; #~.RJ%  
hMV>5Y[s  
OEC/'QOae  
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: <~:2~r  
K%Bz6 ~  
  static holder _1; j5]ul!ji  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %hdjQIH  
$q .}eb0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K CH`=lX  
而不用手动写一个函数对象。 m^,VEV>  
?zbWz=nq  
>[~7fxjK-  
(vvD<S*  
四. 问题分析 9QL%q; #  
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。 %&q}5Y4!  
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。 :M<] 6o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #VVfHCy  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *JQ*$$5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <iGW~COd  
7T t!h f  
五. 问题1:一致性 LhM$!o?W  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )?c,&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 S kB*w'k  
P|]r*1^5  
struct holder _mwt{D2r}  
  { WIpV'F|t]`  
  // bMNr +N  
  template < typename T > "Wr[DqFd  
T &   operator ()( const T & r) const K>b4(^lf  
  { rPqM&&+  
  return (T & )r; =Vazxt@[  
} ,VSO;:Z  
} ; ecR)8^1 '  
Y:, rN  
这样的话assignment也必须相应改动: \<09.q<8  
AQT_s9"0  
template < typename Left, typename Right > |r36iUHZS  
class assignment \iP@|ay9  
  { T#*H  
Left l; cC+2%q B  
Right r; I~@8SSO,vH  
public : PLMC<4$s  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1?1Bz?EKF*  
template < typename T2 > 2lOUNxQ$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :."oWqb)  
} ; k+ w Ji  
o[i N/  
同时,holder的operator=也需要改动:  0yq  
kc't  
template < typename T > Y?3tf0t/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f.+1Ubq!5  
  { 5g/,VMe  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }u=Oi@~  
} K,,) FM  
0<NS1y  
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。 $?bD55  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0doJF@H  
ck5cO-1>6  
return l(rhs) = r; 4gsQ:3  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 b/]4#?g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?_Z -} f  
qqf*g=f  
template < typename Tp > r]Wt!oHm5  
class constant_t dnU-v7k,{  
  { G 2)F<Y  
  const Tp t; /bB4ec8!  
public : X.k8w\~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -OlrA{=c_  
template < typename T > ZL\^J8PRK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const HbsNF~;  
  { jYRSV7d  
  return t; &{a!)I>  
} e&d$kUJrq  
} ; 9n{Y6I x:  
C9sU^ ]#F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x]x3iFD  
下面就可以修改holder的operator=了 nH6SA1$kW  
_G/ R;N71  
template < typename T > >{tn2Fkg>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const m1Ya  
  { 4=Ru{ewRV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `hkvxt  
} oMj"l#a*  
H/x0'  
同时也要修改assignment的operator() hQm=9gS  
8xgBNQdPT  
template < typename T2 > [1 P_^.Htr  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f/UU{vX(  
现在代码看起来就很一致了。 aO&{.DO2  
W6NhJ#M7  
六. 问题2:链式操作 %"A8Af**I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )__sw  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 @gK`RmhGE5  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 O@a OKk  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 w+ !c9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -EP1Rl`\  
K9%rr_ja!  
template < typename T > GEc-<`-  
struct result_1 |nx3x  
  { QjY}$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;QXg*GNAv$  
} ; [#uhMn^  
,5;M(ft#  
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: O|8@cO  
6GunEYK!N8  
template < typename T > q=5aHH% |  
struct   ref L?N&kzA  
  { `KA==;0  
typedef T & reference; yO%^[c?  
} ; e3SnC:OWf  
template < typename T > lOVcXAe}  
struct   ref < T &> gPk,nB  
  { k37?NoT  
typedef T & reference; ;O`f+rG~  
} ; #U`AK9rP_g  
piM4grg \  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: iRsB|7v[,  
Eu(Qe ST\  
template < typename T > h6D4CT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const gxVr1DIkN  
  { MQwxQ{  
  return l(t) = r(t); vK)'3%  
} 1<_][u@  
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。 xcW\U^1d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N=1ue`i  
Qpmq@iL  
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 Ak@!F6~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Hj{.{V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 HfSx*@\s  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8C*@d_=q  
最后的布局是: USyc D`  
                Add rq3f/_#L!O  
              /   \ SDC|>e9i  
            Divide   5 1}\p:`  
            /   \ 7zw0 g~+  
          _1     3 8S8qj"s  
似乎一切都解决了?不。 I9qZE=i  
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。 h s',f  
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。 :%sBY0 yF  
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: BQ Pmo1B  
vGv<WEE  
template < typename Right > @)h>vg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <h:xZtz  
Right & rt) const nDraX_sm=  
  { TbD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kMVr[q,MEq  
} ?]D&D:Z?I  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 j ^j"w(a  
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。 e}?Q&Lci  
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。 KUU {X~w  
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。 c0Ih$z  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 U_IGL  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? C%Lr3M;S'  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: X,w X)9]J  
q3#[6!  
template < class Action > CPy>sV3Ru0  
class picker : public Action VrRF2(Kn?  
  { #[jS&rr(  
public : :L@ ;.s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D-{*3?x  
  // all the operator overloaded sA?8i:]O:  
} ; -6DRX  
d?X,od6  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 5vLXMdN  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: .4v?/t1  
eaf-_#qb  
template < typename Right > ~b]enG5xS4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OS#aYER~/  
  { 7k*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [E p'm  
} K^<?LXJF  
bX2BEa8<"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @LOfqQ$FE  
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。 .Qrpz^wdt  
`C: 7 N=9  
template < typename T >   struct picker_maker Q*<KX2O  
  { %/I:r7UR{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t4UK~ {gh  
} ; 0+iRgnd9?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KMi$0+  
  { 8zHx$g  
typedef picker < T > result; t[2b~peNI  
} ; lU!_V%n  
W<)nC_$  
下面总的结构就有了: w =F9>  
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。 Ph P)|P  
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。 #$W5)6ch  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gN<7(F  
至此链式操作完美实现。 GAY?F  
i ed 1+H  
9 RDs`>v  
七. 问题3 >/\TG8t,f  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 @}6<,;|DQ  
Nsh/  
template < typename T1, typename T2 > S6M7^_B4F  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,X3D< wl  
  { ]CNPy$>*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l/(~Kf9eQG  
} BC!) g+8  
i45.2,  
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: S8AbLl9G@>  
<k8WnA ~Fl  
template < typename T1, typename T2 > @ ,oc%m  
struct result_2 fUf 1G{4  
  { mRAt5a#is  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5)Z=FUupA~  
} ; {wM<i  
[nHN@ p|  
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? awR !=\  
这个差事就留给了holder自己。 Z{vc6oj  
    4I&(>9 @z<  
+mBS&FK  
template < int Order > 0#Gm# =F  
class holder; GmNCw5F  
template <> F^{31iU~CX  
class holder < 1 > @nwVl8  
  { ;iYCeL(  
public : y(<{e~  
template < typename T > #Ev}Gf+5Q  
  struct result_1 Da)p%E>Q  
  { \YJQN3^46>  
  typedef T & result; <v9IK$J  
} ; Hc8^w6S1@  
template < typename T1, typename T2 > `vzMuL;  
  struct result_2 bx2<WdLyT  
  { g]h@U&`~u_  
  typedef T1 & result; Q1*_l  
} ; vG6*[c8  
template < typename T > mEYfsO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G[ns^  
  { tkm@&e=e%  
  return (T & )r; k;<@ 2C  
} }BW&1*M{  
template < typename T1, typename T2 > A- m IWTa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VWt=9D;  
  { sa<\nH$_X  
  return (T1 & )r1; Jm)7!W%3  
} %I`'it2d  
} ; .nEMd/pX  
OR+_s @Yg  
template <> MV3K'<Y  
class holder < 2 > fup?Mg-  
  { d^54mfgI  
public : cV1E<CM  
template < typename T > q;QasAQS`p  
  struct result_1 \;_tXb}F  
  { 1Hhr6T^)  
  typedef T & result; ,>qtnwvlHP  
} ; 0iC5,  
template < typename T1, typename T2 > 0FL'8!e<  
  struct result_2 _I EbRVpb  
  { )mAD<y+  
  typedef T2 & result; "fv+}'  
} ; h5@7@w%  
template < typename T > NMg(tmh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5cM%PYU4:v  
  { dtV*CX.D.7  
  return (T & )r; H_S"4ISS_  
} [giw(4m#y  
template < typename T1, typename T2 > &xUCXj2-z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m@I}$  
  { ] !1HN3  
  return (T2 & )r2; wZCboQ,  
} QTF1~A\  
} ; k[pk R{e  
u f<%!=e  
(I;81h`1G  
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> >。 4/\Ynb.L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :qR8 e J  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: FncP,F$8   
Xg USJ*  
return l(i, j) = r(i, j); o ,_F;ZhE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ? YIe<  
['>r tV  
  return ( int & )i; \%}]wf}  
  return ( int & )j; )eSQce7H  
最后执行i = j; D > U(&n  
可见,参数被正确的选择了。 ;sUvY*Bcm  
dF! B5(  
P A*U\  
v13\y^t  
m4~~q[t  
八. 中期总结 e8_EB/)_Z  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: @kT@IQkri  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |_s,]:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &0ymAf5R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  fOsvOC  
A'u]z\&%c  
[z_z tK1  
l]R7A_|  
=kOo(  
p? VDBAx  
九. 简化 A3q#,%  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?caHS2%?ae  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7;6'=0(  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: D#Mz#\4o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a 7b1c!  
  +-*/&|^等 wYS r.T8Q  
2. 返回引用。 |hDN$By  
  =,各种复合赋值等  l]   
3. 返回固定类型。 D~Q -:G$x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) NUh%\{  
4. 原样返回。 cs:?Wq ^  
  operator, CNWA!1n^Hy  
5. 返回解引用的类型。 ^H&`e"|R9  
  operator*(单目) ]_L;AD  
6. 返回地址。 ='e_9b\K  
  operator&(单目) x>J(3I5_b  
7. 下表访问返回类型。 /;y`6WG%2  
  operator[] 'w/ S6j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N /;Vg ^Wx  
  operator<<和operator>> 7^#O{QYol  
qckRX+P`  
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。 f& Sovuuh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cp`ZeLz2^  
uE%2kB*]  
template < typename Left > ;c@B+RquR  
struct value_return \^'-=8<*>  
  { \4fuC6d2  
template < typename T > ( p CU:'"  
  struct result_1 m.5@q mQ  
  { 9D?JzTsyg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Cs vwc%  
} ; ;jKLB^4nX  
'OU3-K  
template < typename T1, typename T2 > &!+1GI9z  
  struct result_2 x%dVD  
  { u0ZMrIJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ( ~JtKSq%  
} ; w`/~y   
} ; J0t_wM Ja  
}n,LvA@[0  
I;{Ua *  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @cG+ D  
W:8{}Iu<  
下面我们来剥离functor中的operator() $/E{3aT@F2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ga <=Di):  
,OkI0[  
return l(t) op r(t) 530Kk<%^}8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =ATQ2\T$m  
return op l(t) !G'wC0  
return op l(t1, t2) +Q:)zE  
return l(t) op [E9_ZdB T  
return l(t1, t2) op {JfL7%  
return l(t)[r(t)] @k-GyV-v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C5X!H_p  
^*,?x  
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: >GDf* ox[  
单目: return f(l(t), r(t)); =< P$mFP2*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3Z}KRsp3  
双目: return f(l(t)); {J;(K~>?m  
return f(l(t1, t2)); ;_/!F}d  
下面就是f的实现,以operator/为例 !]8QOn7=  
3_J({  
struct meta_divide k+eeVy  
  { zpcO7AY~  
template < typename T1, typename T2 > /~/nhKm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) d @b ]/  
  { *M6j)jqV  
  return t1 / t2; Ed#Hilk'  
} V'l9fj*E  
} ; S e!B,'C%  
7K24sHw;%  
这个工作可以让宏来做: aM\Ph&c7e'  
X9YbTN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u)Vn7zh  
template < typename T1, typename T2 > \ 2KNs,4X@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z'Ut9u  
以后可以直接用 TTSq}sb}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) S6{y%K2y&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Bdib)t[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) fs, >X!l+  
F^!_!V B  
Aj"fkY|Q  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 i >BQRbU  
y6>fK@K~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7fW$jiw  
class unary_op : public Rettype *zv*T"&ZP  
  { vZ|Wj] ;o  
    Left l; Shu=oweJ  
public : IG4`f~k^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3Zm;:v4y  
9i!|wkx  
template < typename T > GOX2'N\h^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;@<e]Ft  
      { Jwbb>mB!  
      return FuncType::execute(l(t)); xsx0ZovhY  
    } \WM"VT  
rG'W#!^*  
    template < typename T1, typename T2 > Y-]Ne"+vf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vk3C&!M<a  
      { x#'v}(v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w[/m:R?eX  
    } v3r<kNW_  
} ; wU&vkb)k  
Z:>ek>Op  
;sY n=r  
同样还可以申明一个binary_op W9jxw4)  
et@<MU@ `  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {br6*  
class binary_op : public Rettype (CY#B%*  
  { f+4j ^y}  
    Left l; gO_d!x*  
Right r; nZ# 0L`@"Y  
public : 4u7^v1/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XK/bE35%^!  
?PU7xO;_  
template < typename T > bfKF6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j2=|,AmC  
      { XM:\N$tg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e^orqw/I  
    } c{})Z=  
+sx$%N  
    template < typename T1, typename T2 > t+A9nvj)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lwkl*  
      { \y+@mJWa  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9QEK|x`8  
    } *Jg&:(#}<J  
} ; )^j62uv  
lZ?YyRsa6&  
:} DTK  
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 D[3QQT7c  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2X0<-Y#'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Xt$Y&Ho  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 gh.+}8="  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X1^Q1?0  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 #:tC^7qk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V6fJaZ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &L r~x#Wx  
下面是修改过的unary_op aJ J63aJ  
m Q^SpK #  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \-r"%@OkW  
class unary_op P}"uC`036  
  { 'm.+S8  
Left l; t/h,-x  
  ?{wD%58^oG  
public : v>0} v)<v  
S#S&_#$`,X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fxc?+<P  
` pfRY!  
template < typename T > Koc5~qUY]  
  struct result_1 ^#4Ah[:XA  
  { 'q1cc5(ueV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !EGpI@  
} ; @]dv   
'Ej+Jczzpp  
template < typename T1, typename T2 > OuyO_DSI  
  struct result_2 qD,/Qu62  
  { ,6SzW+L7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )a<MW66  
} ; y-mjfW`n  
;Swy5z0=ro  
template < typename T1, typename T2 > 9hjzOJPuga  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \w)ddc!ZS  
  { ^ LVKXr  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Av!xI  
} Cm9#FA  
$J#Z`%B^y  
template < typename T > hP$5>G(3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f9vitFkb+  
  { T9uOOI  
  return OpClass::execute(lt(t)); lLLPvW[Q  
} NKl`IiGv  
co-1r/ -O  
} ; sW76RKX8  
Ezr q2/~Q  
ZtY?X- 4_  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug jtgj h\Nt  
好啦,现在才真正完美了。 +%Z:k  
现在在picker里面就可以这么添加了: <MoyL1=  
/z:1nq  
template < typename Right > p!K^Q3kO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const v7,-Q*  
  { L.8`5<ITw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #44}Snz  
} 3Pvz57z{  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8~3I^I_v  
z>)lp$  
X$_pDF&\z  
8+H 0  
uZ'(fnZ$  
十. bind )>@%;\qV  
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。 m[Mw2F  
先来分析一下一段例子 T[MDjhv'  
NDJP`FI  
(L:Mdo  
int foo( int x, int y) { return x - y;} z<gII~%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 u#NX`_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ElKMd  
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。 )a9C3-8Y'  
我们来写个简单的。 <k {_YRB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N:~4>p44[  
对于函数对象类的版本: bz.sWBugR  
uPE Ab2u="  
template < typename Func > E6M*o+Y  
struct functor_trait f,ZJFb98  
  { O%w'n z"  
typedef typename Func::result_type result_type; dx+xs&  
} ; Z[>fFg~N4  
对于无参数函数的版本: HDaeJk  
Rtlc&Q.b  
template < typename Ret > Wevd6)\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (G(M"S SC  
  { tH#t8Tq5x  
typedef Ret result_type; |;&I$'i  
} ; ^f9@ =I  
对于单参数函数的版本: )0g!lCfb  
g:@4/+TSt  
template < typename Ret, typename V1 > .1z=VLKF'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5.D0 1?k  
  { e wWw  
typedef Ret result_type; C|[x],JCS  
} ; \U##b~Z,g  
对于双参数函数的版本: vP=H 2P  
Z4E6J'B8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +ej5C:El_}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >V4r '9I  
  { ?*ZQ:jH  
typedef Ret result_type; I zVc  
} ; reM~q-M~o@  
等等。。。 OR37  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J :O&2g"g  
DLD9  
template < typename Func > rhZ p  
struct func_return <4~SFTWY  
  { sB$ "mJ  
template < typename T > _!Pi+l4p/}  
  struct result_1 D7m uf  
  { H328I}7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lCBH3-0^  
} ; *{5/" H5  
;=k{[g 'gv  
template < typename T1, typename T2 > -yb7s2o  
  struct result_2 kD7'BP/#  
  { |_QpB?b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d1D=R8P_u  
} ; W; os4'h$  
} ; VJl0UM3{J  
Z^=(9 :  
2##mVEo.(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'Yh`B8  
3\{\ al   
template < typename Func, typename aPicker > Zg0nsNA   
class binder_1 $!TMS&Wk  
  { 4mtO"'|  
Func fn; ?$uEN_1O\@  
aPicker pk; rixVIfVF  
public : {47Uu%XT  
+$#XV@@~  
template < typename T > aof'shS8  
  struct result_1 E9Dy)f]#W  
  { E7hs+Mh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; h9!4\{V;h  
} ; [9j,5d&m  
2|] <U[  
template < typename T1, typename T2 > 7oc Ng  
  struct result_2 "] Uj _d  
  { Bjj =UtI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~)[ pL(4  
} ; 2oOos%0  
t o8J   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <a&xhG}  
aQf2}kD  
template < typename T > !&3"($-U3G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^)a:D KL  
  { -B! a O65^  
  return fn(pk(t)); ;' |CSjco  
} >n(dyU@  
template < typename T1, typename T2 > Sa0IRC<LV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lj:.}+]r  
  { w=: c7Y+  
  return fn(pk(t1, t2)); p#-=mXE/2  
} q/Ji}NGm  
} ; Z;BEUtR c  
DiY74D  
CfD4m,6  
一目了然不是么? 5w{U/v$Z  
最后实现bind (FZ8T39  
?<Hgq8J  
jC$~m#F  
template < typename Func, typename aPicker > 3)9e-@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !'IZr{Y>  
  { 7y42)X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;l<Hen*  
} 49O_A[(d  
=<)/lz] H  
2个以上参数的bind可以同理实现。 E>gLUMG$  
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。 A7&/3C6{H  
p! )tA  
十一. phoenix vb]uO ' l  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W(?J,8>  
2"j&_$#l5X  
for_each(v.begin(), v.end(), i,% N#  
( lbw+!{Ch  
do_ &5sPw^{,H  
[ dM19;R@4  
  cout << _1 <<   " , " bY*_6SPK4  
] |id7@3leu  
.while_( -- _1), oHp"\Z&  
cout << var( " \n " ) e%4vvPp  
) {f*{dSm9b  
); |2 =w":2#  
Xc^(e?L4  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: m^0 I3;  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor C8YStT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t6kLZ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [D(JEO@ :  
V$;`#J$\b  
e6qIC*C!  
template < typename Cond, typename Actor > rg#/kd<?[V  
class do_while b"`fS`@/MW  
  { H@ty'z?  
Cond cd; M?hPlo"_  
Actor act; 'O9Yu{M  
public : DYC2bs>  
template < typename T > UEm4):/}  
  struct result_1 g2*}XS 3  
  { N1'Yo:_A  
  typedef int result_type;  xB?!nd  
} ; @{Fa=".Ch  
l&"bm C:xr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D&@ js!|5  
b j<T`M!  
template < typename T > NNTrH\SU #  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t\!5$P  
  { uH7rt  
  do 1DL+=-  
    { cXN0D\%`  
  act(t); #BS!J&a  
  } HM"(cB(n`  
  while (cd(t)); RU=g|TL  
  return   0 ; ^YfAsBs&  
} 3/& |Z<f  
} ; Z/v )^VR  
*/TO $ ^s  
Ae2Y\sAV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @E h(GZN  
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。 Q&%gpa ).W  
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。 J4iu8_eH!D  
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。 <Nc9F['&#  
下面就是产生这个functor的类: *laFG <;  
FT}^Fi7  
%$Q!'+YW  
template < typename Actor > /BF7N3  
class do_while_actor '=Jz}F <  
  { >qGWDCKr  
Actor act; 20`XklV  
public : YY'[PXP$Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} YYkgm:[  
,.gJ8p(0x  
template < typename Cond > 6O 2sa-{d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2!{_x8,n  
} ; ,5K&f\  
9jl\H6JY|  
T:CWxusL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (>P z3 7  
最后,是那个do_ N5k9o:2  
]x3 )OjH  
Ml +f3#HP  
class do_while_invoker 8 -b~p  
  { 6G-XZko~a  
public : ZC^?ng  
template < typename Actor > WFS6N.Ap  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v{\~>1J{  
  { |ZCv>8?n  
  return do_while_actor < Actor > (act); P5"B7>L:  
} "[Tr"nI  
} do_; Kj6+$l   
6e}T zc\@(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A?)(^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W>P:EI1  
最后来说说怎么处理break和continue 8@T0]vH&  
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~Y#l@8M+  
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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