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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v&r=-}z2!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;:T9IL  
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, a*s\Em7f  
L1{T ?aII  
pqH4w(;  
5uttv:@=  
  class filler YmgCl!r@  
  { ami09JHy  
public : J.W Ho c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M J\r 4n  
} ; y?Onb 3%  
~~q}cywBk  
hbfsHT  
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: lLMPw}r<  
<sc\EK  
Ka.Nr@Rq*~  
q#'VJA:A5&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '?8Tx&}U8  
h0lu!m#\_  
Um\0i;7 ~4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -dG,*0 >  
r )8z#W>s  
^K;hn,R=  
tr=@+WHp  
二. 战前分析 ($S Lb6  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 4.'JLArw  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 jA<T p}$!  
CKd3w8;  
Dft%ip2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H;y}-=J+  
  /* --------------------------------------------- */ .`J:xL%Z  
vector < int *> vp( 10 ); gt@SuX!@{^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }dKLMNqPA  
/* --------------------------------------------- */ O,irpQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); IT&i,`cJ~F  
/* --------------------------------------------- */ 6pm~sD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q% E C  
  /* --------------------------------------------- */ aS/`A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ve-8*Xa  
/* --------------------------------------------- */ K'Spbn!nC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ._,trb>o  
SH=:p^J  
JJ-i_5\q  
,]q%/yxi  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9|3o<  
1._1, _2是什么? =:/>6 H1x  
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。 A{(T'/~"  
2._1 = 1是在做什么? Mpm#GdT  
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  
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。 +nQ!4  
@|=UrKAN  
yoU2AMH2D^  
三. 动工 [pR)@$"k'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: RH~sbnZ)F  
}p*?1N  
jb3.W  
>[Rz <yv  
template < typename T > -[$&s FD  
class assignment t'aSF{%  
  { H"D 5 e  
T value; L#ZLawG  
public : BSDk9Oc  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^IgS  
template < typename T2 > ~S;!T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  f`J|>Vk  
} ; PkJcd->  
HlRAD|]\  
@H+~2;B,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .[,6JU%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #TATqzA  
n^Vxi;F  
!qw4mN  
6RP+4c  
  class holder b^Z$hnh]S  
  { |*E"G5WZM  
public : pyF5S,c  
template < typename T > G4m4k  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const PI63RH8e  
  { :d({dF_k;p  
  return assignment < T > (t); MHl^/e@  
} 6ZOAmH fs  
} ; HtUG#sc&`{  
y;:]F|%<  
E*^ 9|Y[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: R'Eq:Rv~;^  
F"=Hp4-C  
  static holder _1; B.6`cM^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 H!. ZH(asY  
jN{Zw*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qg>0G%cXU  
而不用手动写一个函数对象。 gD1+]am  
"Y(^F bs  
G h=<0WaF=  
RJ*F>2  
四. 问题分析 Z8fJ{uOIL  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 8 ?" Ze(  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _25d%Ne0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VY_f =  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ArL-rJ{}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 obYn&\6  
tIp{},bQ^  
五. 问题1:一致性 e2bLkb3c  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| [9HYO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .<dOED{v  
}1F6?do3&  
struct holder u{P~zyx  
  { P{Lg{I_w.B  
  // U$%|0@`~  
  template < typename T > p_9g|B0D  
T &   operator ()( const T & r) const hbH#Co~o4#  
  { "8?TSm8  
  return (T & )r; :Dj#VN  
} -~} tq]  
} ; wsI5F&R,  
UFIjW[h  
这样的话assignment也必须相应改动: L&'l3|  
b@!:=_Mr  
template < typename Left, typename Right > DU`v J2  
class assignment )6 k1 P  
  { Y!it!9  
Left l; *k4+ioFnKE  
Right r; jNIUsM 8e  
public : _{mJ.1)V;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8 #Fh>  
template < typename T2 > 8UYJye8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a-:pJE.'p  
} ; M_; w %FV  
e lay =%)  
同时,holder的operator=也需要改动: CZ2iJy  
pW7kj&a_.  
template < typename T > ~Zu}M>-^c,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l<Lz{)OR  
  { Qj:{p5H'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rXuAixu!t  
} _\!0t  
@~hz_Nm@8  
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。 %^T!@uZr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sjcQaF`=  
l)H9J]  
return l(rhs) = r; h)P]gT0f/  
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。 cT I,1U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tbY  SK  
E::<; 9  
template < typename Tp > m qpd  
class constant_t dhs#D:/{9  
  { y6\ [1nZ  
  const Tp t; UFos E|r:  
public : BjN{@ aEO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ThbP;CzI#  
template < typename T > rrYp'L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F-$Kv-f  
  { A=W5W5l(>  
  return t; z}D#WWSxf  
} a~6ztEhGm  
} ; FRc  |D  
u^!&{q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 aam1tm#Q  
下面就可以修改holder的operator=了 # .~.UHt  
g:;Ya?5N  
template < typename T > b5[f 5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s!NisF  
  { .\)--+(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,b.kw}k  
} $+iu\MuX  
Q.*'H_Y  
同时也要修改assignment的operator() G[vUOEU ~O  
AUu5g  
template < typename T2 > W6)dUi :"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /E; ;j9  
现在代码看起来就很一致了。 an pJAB:1  
5f/@: ~  
六. 问题2:链式操作 gD,A9a(3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A>H*`{}  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 3zk:59  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 wVlSjk  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 nl.~^CP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {K<~ vj;  
](]*]a4ss  
template < typename T > 3we.*\2$  
struct result_1 |2WxcW]U.%  
  { /QV [N  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cw*(L5b u  
} ; rE!G,^_{  
V]+o)A$  
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: ru#T^AI*^  
tn(f rccy  
template < typename T >  aOaF&6'j  
struct   ref v=dKcruR:  
  { p_D on3  
typedef T & reference; m$j n5:  
} ; 1\M"`L/  
template < typename T > 2&zn^\%"  
struct   ref < T &> NN31?wt  
  { MYur3lj%_  
typedef T & reference; _|Y.!ZRYP  
} ; b'1/cY/!  
Dx p>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +&&MUT{ 3  
/1[}G!  
template < typename T > ^bZ<9}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;m2"cL>{l  
  { <k!mdj)  
  return l(t) = r(t); hfl%r9o  
} * K0j5dx  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 S,d ngb{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [Gh%nsH  
<lg"M;&Ht  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 eG[umv.9b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i'eYmm96Q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %XDip]+rb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *SMoodFBS  
最后的布局是: sWojQ-8}  
                Add 1@1+4P0NF[  
              /   \ Z L6~Eut  
            Divide   5 GlV-}5W  
            /   \ !ch[I#&J-  
          _1     3 A{{q'zb!  
似乎一切都解决了?不。 2V=FWuXC"  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 j? Jd@(*y$  
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。 s)`1Rf  
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: +Y.uZJ6+  
s%S_K  
template < typename Right > + !E{L  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 47(1V/r  
Right & rt) const Le#E! sU  
  { mZ& \3m=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cx1WGbZ  
} %BKR}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J1u@A$4l?  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 [][:/~q!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 H( DVVHx  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 k:+)$[t7  
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。 5@r_<J<>  
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? h Vt+%tmNy  
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: `Q(]AG I2  
R; Gl{  
template < class Action > 0.{oA`5N  
class picker : public Action @88z{  
  { E=tx.h4xG~  
public : 0x9F*i_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8n."5,P  
  // all the operator overloaded 0[$Mo3c+'  
} ; x" :Bw;~  
nV,{w4t+  
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。 P/1UCITq}  
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: v[3hnLN%  
< 4EB|@E  
template < typename Right > 0u&?Zy9&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #QyK?i*  
  { j O5:{%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r* /XB0  
} Gad2EEZ%0  
%\z COfN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ow .)h(y/  
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。 +<9q]V  
]Buk9LTe  
template < typename T >   struct picker_maker ,h(f\h(9  
  { MIXrLh3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; v BeU  
} ; YV_I-l0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *a0I  Z  
  { z1@sEfk>  
typedef picker < T > result; .X=M !  
} ; VOF:+o@.  
)]>Y*<s }  
下面总的结构就有了: 4Uy>#IL  
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。 &+w!'LSaD  
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。 '/qe#S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 q$2taG}  
至此链式操作完美实现。 WSB|-Qj}W  
fz?Wr: I  
u1|Y;*  
七. 问题3 eiSO7cGy  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Ud(dWj-/  
[j+0EVwB  
template < typename T1, typename T2 > K|J#/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <x;[ H%  
  { c$SxDYG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2Lu{@*  
} n,'AFb4AF  
)Jjw}}$}Y  
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: Yw1q2jT  
z^GGJu%vjr  
template < typename T1, typename T2 > (i~%4w=  
struct result_2 n\)f.}YD8d  
  { 7X3l&J2C4l  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $MEbePxe  
} ; c94PWPU  
UY& W]  
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? $gtT5{"PN(  
这个差事就留给了holder自己。 ;8x^9Q  
    gR6T]v  
0QSi\: 1f  
template < int Order > LZbHK.G=  
class holder; R =c  
template <> [0 f6uIF  
class holder < 1 > Xwq2;Bq  
  { <6@NgSFz'  
public : u= i^F|  
template < typename T > %;B'>$O  
  struct result_1 2/gj@>dt  
  { /PuWJPy;  
  typedef T & result; ;+Kewi;<  
} ; cmLu T/oV  
template < typename T1, typename T2 > T:n ^$RiT  
  struct result_2 L}pFb@  
  { s-DL=MD  
  typedef T1 & result; *iN]#)3>  
} ; v2z/|sG  
template < typename T > TZ]Gl4 @  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _NN{Wk/3w  
  { Re ur#K  
  return (T & )r; W8rn8Rh  
} ! \Kh\  
template < typename T1, typename T2 > !|QeYGnq6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const At|tk  
  { 5Rp2O4Z  
  return (T1 & )r1; cO+`8`kv  
} WU@,1.F:  
} ; ~ZC=!|Q#  
by[(9+/z$  
template <>  ?wY.B  
class holder < 2 > ];]EK6dzG  
  { |0%UM}  
public : 8TvPCZ$x  
template < typename T > 73`UTXvWU  
  struct result_1 uV:;y}T^Z  
  { aE$p;I  
  typedef T & result; 6&T1 ZY`  
} ; oOz6Er[KO  
template < typename T1, typename T2 > <K'gvMG[  
  struct result_2 R>q'Ymu~  
  { I@+<[n2  
  typedef T2 & result; ylJlICK  
} ; tB7aHZ|  
template < typename T > xFnMXh t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ITiw) M  
  { Ymvd= F   
  return (T & )r; 5+Ut]AL5  
} V [>5  
template < typename T1, typename T2 > vX%gcs/@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M XQ7%G  
  { &YMj\KmlSg  
  return (T2 & )r2; O}V2> W$  
} w{IqzmPiH  
} ; t|lv6-Hy9  
Bnv%W4  
q<7n5kJ~  
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> >。 }OFk.6{{&v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: NKrk*I"G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Lf9h;z>#  
1[ Pbsb  
return l(i, j) = r(i, j); +`FY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @pz2}Hd |  
,s K-gw  
  return ( int & )i; b"b!&u  
  return ( int & )j; 3u<2~!sR  
最后执行i = j; jF8ld5|_|  
可见,参数被正确的选择了。 ?1sY S  
k6\c^%x  
WYL.J5O  
fkM4u<R^  
J/Li{xp)Lg  
八. 中期总结  VM`."un]  
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: T5)?6i -N  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J2rH<Fd[up  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +zvK/Fj2q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4M}/PoJ  
UpbzH(?#  
QB3AL; 7  
YeVhWPn@  
"2-TtQV!  
R.@GLx_zpQ  
九. 简化 l_WY];a  
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。 Qi M>59[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :>=,sLfJ  
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: "q8wEu,z[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n~Ix8|S h  
  +-*/&|^等 _" n4SXhq  
2. 返回引用。 EifYK  
  =,各种复合赋值等 @Hzsud  
3. 返回固定类型。 Oqyh{q%]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G>b1No3%k  
4. 原样返回。 @)}U\=  
  operator, {|cA[#j#  
5. 返回解引用的类型。 p\ASf  
  operator*(单目) !**q20-aP  
6. 返回地址。 \hz)oC   
  operator&(单目) eUl[gHP  
7. 下表访问返回类型。 S}<(9@]z  
  operator[] .s+e hZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |Z<adOg  
  operator<<和operator>> E ?-K_p  
5g=" #  
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。 ,xiRP$hGhh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uBM1;9h  
oq|K:<l  
template < typename Left > ,i}"e(f  
struct value_return 0 [s1!Cm!i  
  { eK`tFs,u  
template < typename T > ?FLjvmE9  
  struct result_1 $]_=B Jyu  
  { ~DSle 3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *]rV,\z:  
} ; E^  rN)  
Ruf*aF(  
template < typename T1, typename T2 > It4F;Ah  
  struct result_2 :r\<DVj  
  { giPyo"SD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zd}"8  
} ; v;OA hFr|  
} ; !({[^[!  
n4ISHxM  
L U7.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]UNmhF!W>u  
B%,0zb+-L  
下面我们来剥离functor中的operator() Z$q}y 79^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ft07>E$/Q^  
F:n7yey  
return l(t) op r(t) D;Z\GnD  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v"^G9u  
return op l(t) U+\\#5$  
return op l(t1, t2) v +7<}  
return l(t) op P:Bg()  
return l(t1, t2) op \E n^Vf  
return l(t)[r(t)] bk V_ ^8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ygg+*z  
XXO   
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: /WfpA\4S  
单目: return f(l(t), r(t)); q>,i `*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;0 ,-ywK  
双目: return f(l(t)); Ug/b;( dJ'  
return f(l(t1, t2)); 6L8wsz CW  
下面就是f的实现,以operator/为例 hivWQ$6%  
U1I2+;"#A  
struct meta_divide "I u3&mc  
  { %?K'eg kp  
template < typename T1, typename T2 > f`T#=6C4|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K1jE_]@Z  
  { xM[m(m  
  return t1 / t2; dtJ?J<m}  
} ?8pRRzV$  
} ; m#ID%[hg$  
t}+P|$[  
这个工作可以让宏来做:  {ZB7,\  
2Lm.;l4YO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ww:,O48%  
template < typename T1, typename T2 > \ \Gg6&:Ua  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [8[g_  
以后可以直接用 uvi+#4~G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8do-z"-  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 F8KSB"!NR  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `5:b=^'D /  
oUoDj'JN{  
JZB7?@h%  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 CKCot  
M] 7#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'b~,/lZd  
class unary_op : public Rettype Q3T@=z2j%  
  { f<?v.5($  
    Left l; q-}q rg  
public : R `  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]2Zl\}GwY  
"2# #Fcu=  
template < typename T > Dn~c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *> LA30R*v  
      { m7!M stu  
      return FuncType::execute(l(t)); p?PK8GL  
    } OO#_ 0qK  
gM>geWB<  
    template < typename T1, typename T2 > ,v,#f .  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vY)5<z&  
      { lub_2Cb|j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _Oc5g5_{  
    } 9X/]O<i,Es  
} ; e*)*__$O  
$ra q,SP  
O3 NI  
同样还可以申明一个binary_op 4 ))ZBq?  
{#y~ Qk;T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %[B^b)2  
class binary_op : public Rettype ur\<NApT;  
  { z>lIZ}  
    Left l; h>k[  
Right r; _3%eIyk4T  
public : V$0mcwH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Uhs/F:E[A  
tzJ7wXRr  
template < typename T > aGBUFCCa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u43W.4H13  
      { [|&#A;{F#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HQ:Y:  
    } 4g+Dp&U  
=aBc .PJ^  
    template < typename T1, typename T2 > "o)jB~ :L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i+90##4<?  
      { qf T71o(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); WF] |-)vw  
    } ghGpi U$  
} ; pF/s5z  
q{Ao j  
2:oAS  
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 y=!7PB_\|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %\^VxM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) L;h|Sk]{  
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。 CFXr=.yz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! B@k2lHks(  
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。。。 56o(gCj?y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Q2qT[aD,  
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) *Za'^Z2  
下面是修改过的unary_op AcP d(Pc  
P](/5KrK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .no<#l  
class unary_op O!se-h5mW8  
  { MFeY}_d<  
Left l; fU<_bg  
  = IJ}b=:  
public : r17"i.n  
gz#2}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} AZ>F+@d  
S-5O$EnD  
template < typename T > i0n u5kD+d  
  struct result_1 ?t)Mt]("  
  { a(IUAh*mO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~^bf1W[  
} ; BdrYc^?JL]  
(<2!^v0.M  
template < typename T1, typename T2 > y!8m7a  
  struct result_2 E(F?o.b  
  { jP#I](\eG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pz=/A  
} ; K;7ea47m N  
{X 5G  
template < typename T1, typename T2 > ra;:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4s9q Q8?  
  { jr(|-!RVMN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v, |jmv+:  
} > -,$  
{4{X`$  
template < typename T > vM?,#:5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <ivq}(%72  
  { v]\T&w%9  
  return OpClass::execute(lt(t)); ioBYxbY`  
} ^+w1:C5  
v:"Y  
} ; l} @C'Np  
%/2OP &1<  
l?A~^4(5a/  
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 []doLt;J  
好啦,现在才真正完美了。 D@%!|:  
现在在picker里面就可以这么添加了: %$_Y"82  
O{p7I&  
template < typename Right > e(I;[G +%,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const / hg)=p  
  { r{{5@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @6M>x=n5  
} xFcW%m>9C  
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^  
5?A<('2  
`(r0+Qx  
yU>ucuF  
T|p%4hH  
十. bind LJA uTg  
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。 :Wihb#TO)  
先来分析一下一段例子 _yp<#q]  
M?5voV*  
Ej $.x6:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U8{^-#(Uz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _hgGF9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~x[(1  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 GL _hRu  
我们来写个简单的。 J| 1!4R~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `YY07(%  
对于函数对象类的版本: FE1'MUT_  
Y.q$"lm7k  
template < typename Func > cqaq~  
struct functor_trait OepQ Z|2  
  { Gzp*Vr  
typedef typename Func::result_type result_type; [b3$em<^JV  
} ; 7Y)i>[u3  
对于无参数函数的版本: Wngc(+6O&  
_q4Yq'dI  
template < typename Ret > y Ni3@f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hY/qMK5  
  { Kpkpr`:)]  
typedef Ret result_type; 9VMk?   
} ; pd|l&xvka  
对于单参数函数的版本: - _~\d+>w  
TEla?N  
template < typename Ret, typename V1 > ^x Z=";eq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Uu|2!}^T  
  { 4b+_|kYb  
typedef Ret result_type; VR'zm\< D  
} ; i*8j|  
对于双参数函数的版本: l3+G]C&<  
]z]=?;ty%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \TLfLqA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t>Yl= 79,  
  { ix38|G9U  
typedef Ret result_type; qeC^e}h  
} ; oN)I3wO$  
等等。。。 3[@:I^q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2Sk hBb=d  
|"[;0)dw^  
template < typename Func > VtMnLF Mw  
struct func_return $ nMx#~>a  
  { 7q:;3;"9  
template < typename T > >}/T&S  
  struct result_1 ?BbEQr  
  { );?tGX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q[FDk63;w  
} ; wc#k@"2AZb  
r*ziO#[  
template < typename T1, typename T2 > [ {HTGz@(  
  struct result_2 ;Ah eeq746  
  { \mZB*k)+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lk` |u$KPz  
} ; )`S5>[6  
} ; L8oqlq( 9  
UGvUU<N|N  
,Xg^rV~]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 VbNN1'a-  
F&C< = l\X  
template < typename Func, typename aPicker > Urol)_3X  
class binder_1 `)kxFD_bH  
  { :2+z_+k}<  
Func fn; 3#aLCpVla  
aPicker pk; ^5)=) xVF  
public : {E}D6`{  
x TqP`ljX  
template < typename T > 7jr+jNsowj  
  struct result_1 hu7o J H  
  { 2@Q5Ta #h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Nfv` )n@  
} ; OB++5Wd  
i>C%[dk9  
template < typename T1, typename T2 > _n4_;0  
  struct result_2 i2-]Xl  
  { =4L%A=]`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `-Tb=o}.  
} ; @:@5BCs<  
CYsLyk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %s;5  
s2F[v:|Wq  
template < typename T > B,` `2\B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o=PW)37>  
  { AG#Mj(az!  
  return fn(pk(t)); /g8nT1k  
} muDOY~.  
template < typename T1, typename T2 > o)Px d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R?dMM  
  { ^)'D eP/  
  return fn(pk(t1, t2)); 4F<wa s/  
} ScQ9p379  
} ; .bRtK+}F#  
E 0OHl  
jw/@]f;N  
一目了然不是么? m63>P4h?  
最后实现bind hpq\  
G @]n(\7Y  
'R#MH  
template < typename Func, typename aPicker > ]ki) (Bb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <e wcWr  
  { 2Ky|+s[`[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {bC(>k|CQ  
} fP- =wd  
.Q{VY]B^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;y)3/46S  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <-gGm=R_$  
V0*MY{x#S  
十一. phoenix KI].T+I  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @PK 1  
iQgr8[ SFf  
for_each(v.begin(), v.end(), + (`.pa z@  
( %WqUZ+yy  
do_ "|N0oEG&  
[ #WE lL2&  
  cout << _1 <<   " , " i3) 7Qa[  
] |Qpd<L  
.while_( -- _1), HIvSh6|0p  
cout << var( " \n " ) =AF;3  
) qWXw*d1]  
); ^`RMf5i1m  
'#yIcV$  
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: aU#r`D@0  
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 !, sQB_09C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'oM=ZU8wo  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NFG~PZ`6R  
YpG6p0 nd  
67||wh.BU  
template < typename Cond, typename Actor > umpa!q};  
class do_while B"`86qc  
  { d6zq,x!cI  
Cond cd; m6@;!*Y  
Actor act; \ >#y*W<  
public : Z4{N|h?  
template < typename T > T:!H^  
  struct result_1 sdKm@p|/|  
  { [vnxp/v/<  
  typedef int result_type; > lI2r}  
} ; /8,cF7XL*  
II\}84U2 .  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?9T,sX:  
R[#B|$  
template < typename T > Ss1&fZoj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &O5&pet  
  { fAR 6  
  do }{[p<pU$C  
    { ++!0r['+ >  
  act(t); Smd83W&  
  } R0nUS<b0  
  while (cd(t)); ,0?3k  
  return   0 ; qg*xdefQ%  
} xj5MKX{CJT  
} ; DtZ7UX\P  
bOr6"nn  
hy3?.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I@1VX5  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 :Yi 4Ia  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 "msPH<D  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 j,1cb,}=^  
下面就是产生这个functor的类: T+:GYab/  
Lp+?5DjLT  
oP:OurX8V  
template < typename Actor > J$(79gH{  
class do_while_actor n ,@ ge  
  { l HZ4N{n  
Actor act; -(E-yC u  
public : Q.f D3g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |KSoS#Y  
Wa iM\h?=#  
template < typename Cond > =[)2DJC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <}%gZ:Z6g  
} ; |jKFk.M  
2p*L~! iM  
B^j(Fq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WmblY2  
最后,是那个do_ :x!'Eer n  
)r XUJ29.  
<fDbz1Q;l  
class do_while_invoker Fn;Gq-^7@  
  { rWp+kV[Ec>  
public : :ZXaJ!  
template < typename Actor > |+1k7S  ,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I.1(qbPkF+  
  { @[;$R@M_3  
  return do_while_actor < Actor > (act); OuB [[L  
} 9hhYyqGsO  
} do_; py\/m]  
wNl "y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8]JlYe  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 GJBMaT  
最后来说说怎么处理break和continue K3`48,`?wA  
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。 %:Zp7O2UB'  
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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