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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n>E*g|a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,SyUr/D  
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, >#:/ GN?  
jzj{{D[^  
HEuM"2{DMM  
Ij #a  
  class filler TN %"RL  
  { jSFN/C.9h  
public : g& "(- :  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b66X])+4jE  
} ; zkp Apj].  
2 &Byq  
UTTC:=F+  
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: bS<@Rd{g  
@"I#b99  
L, {rMLM%  
Qsntf.fT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aVP|:OAj  
@1F'V'  
nF'xV44"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (J*w./  
gFT~\3j p=  
^@Qi&g`lr?  
5ZA%,pH>Jq  
二. 战前分析 kppRQ Q*[  
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。 Z% ;4Ed  
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 ?*'$(}r3  
S/-7Zo&w+  
QklNw6,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {% _j~  
  /* --------------------------------------------- */ 'Y[A'.*}4  
vector < int *> vp( 10 ); zcB 2[eaV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _g 4 /%  
/* --------------------------------------------- */ Q H_W\W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %?f:"  
/* --------------------------------------------- */ *yaX:,'\$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B#aH\$_U  
  /* --------------------------------------------- */ cIr1"5POXK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); uXLZtfu{  
/* --------------------------------------------- */ F4rKFMr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z@~&Kwf\}  
}[z<iij4  
[tqO}D  
^W"Q (sh  
看了之后,我们可以思考一些问题: .NkAD-k`  
1._1, _2是什么? # \; >8  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 5)yOw|Bd  
2._1 = 1是在做什么? V+qJrZ ,i  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 +SQjX7] %  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 PDIclIMS'F  
mhk/>+hF  
v (ka,Dk3  
三. 动工 V-_/(xt*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "]m*816'  
NGD*ce"w  
`x} Dk<HF  
gKN}Of@^1  
template < typename T > 0[lsoYUq  
class assignment D;zWksq  
  { YN@6}B#1  
T value; fYhR#FVI  
public : j`R<90~/  
assignment( const T & v) : value(v) {} xHB/]Vd-  
template < typename T2 > T^$g N|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1s`)yu^`v  
} ; JzMZB"Z?  
L}W1*L$;<  
i_u {5 U;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 's[BK/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment sS2_-X[_  
Kej|1g1f  
a jQqj.  
#, Q}NO#vT  
  class holder 0/\PZX+  
  { bar0{!Y"  
public : L)F1NuR  
template < typename T > v**z$5x9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Dz`k[mI  
  { b]*X<,p  
  return assignment < T > (t); r219M)D?  
} x _==Ss  
} ; ?MC(}dF0  
=4tO0  
ptpW41t}^  
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: 'y9*uT~  
$Z;BQJVH  
  static holder _1; ; 8P_av}C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 84=-Lw  
'{[!j6wt\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M8';%  =@  
而不用手动写一个函数对象。 S _!hsY  
~G>jw"r  
HU &)  
yl-fbYH  
四. 问题分析 H9RGU~q4s[  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 X Orcygb2  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 +UxI{,L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =<{h^-j;a  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ITyzs4"VV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 XHxz @_rw  
v&fGCD\R  
五. 问题1:一致性 }YQ:6I  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| <uZPqi||  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *z0K%@M  
0G5'Y;8  
struct holder ->\N_|_  
  {  tPA:_  
  // v ~"Ef_`  
  template < typename T > S'o ]=&  
T &   operator ()( const T & r) const Xo Y7/&&  
  { Z_FNIM0f  
  return (T & )r; c45tmul  
} IAI(Ix  
} ; uPkb, :6~Z  
Fn!SGX~kx$  
这样的话assignment也必须相应改动: 6xarYh(  
)1f+ld%R  
template < typename Left, typename Right > +Hj/0pp  
class assignment [Tb\woU  
  { vM`7s[oAK  
Left l; >AG^fUArH  
Right r; (/K5!qh  
public : xW>ySEf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z:@6Lv?CN  
template < typename T2 > 3_W{T@T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } > \3ah4"o  
} ; ^ av6HFQ  
aG! *WHt  
同时,holder的operator=也需要改动: R& #tSL  
!\;:36B#6  
template < typename T > ,=|4:F9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L/?]^!.  
  { )11W)G`w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B'}"AC"  
} ,r=re!QI7  
QHzgy?  
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。 FXahZW~Ol  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^s{hs(8%R  
x=]S.XI  
return l(rhs) = r; X |b2c+I  
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。 ?TpUf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *N F$1  
/v#)f-N%zs  
template < typename Tp > b,@aqu  
class constant_t 1fFj:p./l_  
  { .9h)bf+  
  const Tp t; !][F  
public : _KN/@(+F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M2@;RZ(|  
template < typename T > Hi7y(h?wj  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C\Vg{&'  
  { l-.(Ez*  
  return t; %NajFjBI  
} |g-b8+.=]  
} ; rh%m;i<b  
#@qN8J}R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %=Tr^{ i  
下面就可以修改holder的operator=了 K |*5Kwi  
^jD1vUL 2:  
template < typename T > >jx.R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -5b A $  
  { `rb>K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :%X Ls,  
} Rc[0aj:  
WE6\dhJ<  
同时也要修改assignment的operator() 4=[7Em?oLb  
#E$X ,[ZFo  
template < typename T2 > ]@ M5_%p  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N|:'XwL  
现在代码看起来就很一致了。 kV&9`c+  
#sB,1"  
六. 问题2:链式操作 UiQEJXwnz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  jz'<  
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。 2oVV'9;B  
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。 !EBY@ Y1  
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。 +K~NV?c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {1-V]h.<J  
$ uh z  
template < typename T > 4n0xE[-  
struct result_1 }< 5F  
  { K#mOSY;}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,Zf 9RM  
} ; #8h ;Bj  
oPQtGl p  
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: 3l1cyPv  
[A2`]CE<@  
template < typename T > Y&.UIosWb  
struct   ref K^[#]+nQ  
  { 5|8^9Oe5  
typedef T & reference; s!+ pL|  
} ; e Y$qV}  
template < typename T > oG oK,  
struct   ref < T &> d_z 59  
  { "3CJUr:Q  
typedef T & reference; 'gMfN  
} ; 2 QTZwx  
OE`X<h4r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9~\kF5Q"  
G$M9=@Ug  
template < typename T > ~x:DXEV,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  .) tSg  
  { +IFw_3$  
  return l(t) = r(t); eU@Cr7@,|  
} t= #&fSR  
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。 &a0r%L()X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'tgKe!-@  
?~e3 &ux  
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 o{:xp r=(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: oqd;6[%G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LNYKm~c N  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .Pndx%X9s  
最后的布局是: 4,Ic}CvM  
                Add 8IQtz2  
              /   \ !^oV #  
            Divide   5 2}6%qgnT-  
            /   \ =T?}Nt  
          _1     3 "r4AY  
似乎一切都解决了?不。 jKIxdY:U  
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。 LW6ZAETyL  
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。 @$^bMIj@W  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ;*TIM%6#  
K)tQ]P  
template < typename Right > %]gTm7 =t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3g'S\ G@  
Right & rt) const /1=4"|q>h'  
  { MM_k ]-7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |077Sf|  
}  fE f_F r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^n Jyo:DO;  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 !^#jwRpeN  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 & F:IIo7  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 p@!nYPr.  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 B(a-k?  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? tsOrt3   
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: jdZ~z#`(!:  
8I20*#  
template < class Action > 6k{2 +P  
class picker : public Action H={DB  
  { Y`7~Am/r;&  
public : XgN` 7!Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Mv 544>:  
  // all the operator overloaded >WJf=F`_H  
} ; 9O` m,t  
S1 Z2_V  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 (/!r(#K0,'  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: =!O*/6rz  
}VS3L_ ;}/  
template < typename Right > uzmk6G v  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^'CPM6J  
  { sQ6 }\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `g8E1-]l  
} FMNm,O]  
fx=Awba  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0nn okN^  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 KoE8 Mp  
3~,d+P  
template < typename T >   struct picker_maker Y$N)^=7  
  { 1c3TN#|)W  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0q>P~] Ow  
} ; iHwLZ[O{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9TF f8'?d  
  { :tIC~GG]_)  
typedef picker < T > result; ur :i)~wXn  
} ; =U8a ?0  
]{"Br$  
下面总的结构就有了: ,NnhHb2\  
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。 RZM"~ 0  
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。 V fv@7@q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0TfS=scT  
至此链式操作完美实现。 IG(?xf\C  
l"\~yNgk  
FMkOo2{  
七. 问题3 4}_O`Uxh  
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。 ?9l [y  
u@ jX+\  
template < typename T1, typename T2 > 9lB]~,z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;Yi4Xva@  
  { fLV"T_rk  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >=]'hyn]]  
} T+N|R  
xs\!$*R  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: uB!kM  
y5Tlpi`g  
template < typename T1, typename T2 > 4w#``UY)'  
struct result_2 wApMzZ(X2y  
  { 83;NIE;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; I^oE4o  
} ; D")_;NLE1  
\~LQ%OM  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? RI68%ZoL  
这个差事就留给了holder自己。 Wrrcx(  
    yLsz8j-QJ  
.uNQBBNv  
template < int Order > h"H2z1$  
class holder; Cy*|&=>j  
template <> aR\\<due  
class holder < 1 > =)hVn  
  { >~K qg~  
public : 1? FrJ6 V  
template < typename T > =]-j;#'&  
  struct result_1 -s9P 8W  
  { bzdb|I6Z  
  typedef T & result; DJP2IP  
} ; {O|'U'  
template < typename T1, typename T2 > wvrrMGU)a  
  struct result_2 a>mm+L 8y  
  { S(\9T1DVe  
  typedef T1 & result; CgzD$`~  
} ; ~+Z{Q25R  
template < typename T > S1/`th  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OgF+O S  
  { Ela-,(Glk  
  return (T & )r; SZJ$w-<z  
} %lg=YGLQB  
template < typename T1, typename T2 > O@?k T;B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {QCf}@_]h  
  {  BUwONF  
  return (T1 & )r1; Q[+ac*F=Y  
} T97]P-}  
} ; L28*1]\Jh  
JWA@+u*k  
template <> Fq9Q+RNMZL  
class holder < 2 > _gD pKEaY  
  { s}pIk.4ot!  
public : iMfngIs |  
template < typename T > 6%Be36<  
  struct result_1 lC=~$c:  
  { %%cHoprDa  
  typedef T & result; N41R  
} ; .rPn5D Y  
template < typename T1, typename T2 >  ^xPmlS;X  
  struct result_2 "QvmqI>  
  { :8A!HI}m{  
  typedef T2 & result; 7<H |QL&  
} ; z"*/mP2  
template < typename T > r!,}Z=cGe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W d0NT@  
  { _,</1~.  
  return (T & )r; r=c<--_@  
} <, 3ROo76  
template < typename T1, typename T2 > )G7=G+e;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Zs<KZGn-B  
  { Py{ <bd  
  return (T2 & )r2; %p X6QRt?  
} xUfbW;;]UU  
} ; .5!t:FPOv  
"`asF g  
![f ![l  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 J~(Wf%jM~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H~ u[3LQz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: % >;#9"O4  
^*\XgX  
return l(i, j) = r(i, j); 2c?qV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LSQz"Ll l  
'EFyIVezg9  
  return ( int & )i; ?JxbSK#  
  return ( int & )j; z#F.xVg'  
最后执行i = j; Y?534l)j  
可见,参数被正确的选择了。 F]O$(7*  
-Z-IF#%  
1wW)tNKIF  
E\;ikX&1  
 X\}Y  
八. 中期总结 {647|j;e  
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: J9T3nTfL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /.M+fr 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。 7OW bAu;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;+1RU v  
G^"Vo x4  
0P>OJYFr'  
0j(M* sl  
34!dYr%  
^t7x84jhL  
九. 简化 7hy&-<  
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。 [31p&FxM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b|z g<  
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: )etmE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 JY!l!xH(6  
  +-*/&|^等 wv^rS^~  
2. 返回引用。 %zU`XVNN+  
  =,各种复合赋值等 G|8%qd  
3. 返回固定类型。 NA,C Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4 g. bR  
4. 原样返回。 W(RF n`g\  
  operator, ny-7P;->8  
5. 返回解引用的类型。 a^5^gId5l!  
  operator*(单目) S(aZ4{a@  
6. 返回地址。 Vx_rc%'  
  operator&(单目) wB>r (xQ'  
7. 下表访问返回类型。 Il.Ed-&62  
  operator[] {K#NB_*To  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HyiF y7j  
  operator<<和operator>> aQ j*KMc  
V 0nn4dVO  
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。 /WPv\L  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4(l?uU$  
u9=SpgB#  
template < typename Left > ,7,g%?_P  
struct value_return |lH;Fq{\  
  { qC!&x,}3  
template < typename T > B5X sGLV  
  struct result_1 TO,rxf  
  { 1xf=_F0`&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A$g+K,.l  
} ; 2}?wYI*:5|  
M\b")Tu{0  
template < typename T1, typename T2 > Ff^@~X+W<  
  struct result_2 \RQ='/H*  
  { c^8o~K>w84  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >Q,zNs  
} ; 9]$8MY   
} ; +D#Zn!P  
iAMtejw  
acd:r%y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~{>?*Gd&T  
PC c|}*b  
下面我们来剥离functor中的operator() aKF*FFX  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `nR%Cav,U  
W&:[r/8wA  
return l(t) op r(t) CGw--`#\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #n\C |  
return op l(t) G)>W'yxQ  
return op l(t1, t2) *p ? e.%nd  
return l(t) op N12:{U  
return l(t1, t2) op v;y0jD#b  
return l(t)[r(t)] ~fz[x9\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^C&+ ~+  
<I;*[;AK  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: FDFH,J`_  
单目: return f(l(t), r(t)); YC_3n5F%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lhC6S'vq  
双目: return f(l(t)); "fQRk  
return f(l(t1, t2)); cd;NpN  
下面就是f的实现,以operator/为例 TY;U2.Ud  
 H'RL62!  
struct meta_divide -jg (GGJ  
  { _baYn`tFw-  
template < typename T1, typename T2 > \o3"~\|6C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e1 *__'  
  { ")s!L"x  
  return t1 / t2; NnxM3*  
} SP 2 8  
} ; e{G_GycH  
IKvBf'%-  
这个工作可以让宏来做: |pZo2F!.  
oL/o*^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ zW{ 6Eg  
template < typename T1, typename T2 > \ nN`"z3o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {g/wY%u=  
以后可以直接用 Q882B1H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {j(4m  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ioIv=qGdiP  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 2xmk,&s  
<z#BsnjW{  
]>:^d%n,}  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 <D/al9  
){Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ( (3t:  
class unary_op : public Rettype }$&WC:Lg  
  { YaFcz$GE_  
    Left l; 24@^{ }  
public : Pw}_[[>$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} d O A%F$Mk  
OKY+M^PP  
template < typename T > Y4~vC[$ x'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "!&B4  
      { FuP}Kec  
      return FuncType::execute(l(t)); y~#\#w {  
    } ^/KfH &E  
XK3]AYH  
    template < typename T1, typename T2 > =mrY/ :V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9$tl00  
      { =Q?f96T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o<4D=.g7D  
    } IlHY%8F{  
} ; ;e;\q;GP  
<Ry $7t,  
wkT;a&_  
同样还可以申明一个binary_op QaMDGD  
me./o(!?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J~J@ ]5/  
class binary_op : public Rettype 8$ DwpJ  
  { *C_[jk@6  
    Left l; CX+9R3pa  
Right r; /_OOPt=G  
public : )1_(>|@oi  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u(9X  
GoeIjuELR  
template < typename T > fNxw&ke8&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kfjryo9  
      { 7zI5PGWw  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P0#`anUr1  
    } G.ud1,S#  
wW()Zy0)  
    template < typename T1, typename T2 > h*'d;_(,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fOW_h  
      { PPgW ^gj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Yq0# #__  
    } IO[^z v4F  
} ; oWD)+5. ]  
N*1  
K`gc 4:A  
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 &|z|SY]DL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 e`ex]py<C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Y`]rj-8f0B  
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。 hZ o5p&b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (fd[P|G_]  
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。。。 6H6Law!)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N?^_=KE@  
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) /hfUPO5  
下面是修改过的unary_op ' fl(N2t  
=AzOnXW:S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~y@& }  
class unary_op 82 .HH5Z{  
  { [)iN)$Mv  
Left l; Fo LDMx(  
  . =R=cA7  
public : s[Gswd  
.pKN4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z"3H{ A  
:3gFHBFDj  
template < typename T > h {H]xe[Q  
  struct result_1 fU` T\  
  { q06@SD$   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .> ,Z k S  
} ; d1lH[r!Z  
&&*wmnWCS{  
template < typename T1, typename T2 > ZZwBOGVU  
  struct result_2 X$PS(_M  
  { th9 0O|;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a^x  0 l  
} ; yW:AVqE)t  
T#/11M$uQ  
template < typename T1, typename T2 > XJ _%!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $4: ~* IQ  
  { ) _ #T c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =3pD:L  
} Jb 6&  
8m \;P  
template < typename T > lvG3<ls0K$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W >Kp\tD  
  { ;wp W2%&  
  return OpClass::execute(lt(t)); -/1d&  
} )biX8yq hR  
fA;x{0CAMX  
} ; =$[W,+X6f  
VgUvD1v?}  
Km%8Yw0+  
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 3k`NNA  
好啦,现在才真正完美了。 `dP? 2-Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: td%Y4-+-  
OfW%&LAMQ  
template < typename Right > $F<%Jl7_Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^75pV%<%  
  { %jpH:-8'2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); m2wp m_vV#  
} =:kiSrBS3t  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 n2H&t>N  
\gjl^# ;  
uTxX`vH@!  
D~XU `;~u  
hLCsQYNDU  
十. bind 3@%BA(M  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ]U#JsMS  
先来分析一下一段例子 ]Pz|Oi+]  
^"PfDTyA  
T<! \B]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^V_ku@DY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :LU"5g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OA\vT${5  
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。 j'#)~>b  
我们来写个简单的。 D<lQoO+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $b&BH'*'~  
对于函数对象类的版本: p|xs|O6{  
uv?8V@x2  
template < typename Func > CD*f4I#d  
struct functor_trait Ka[Sm|-q  
  { 9<+;hH8J_r  
typedef typename Func::result_type result_type; "v*oga%  
} ; mrw]yu;2<n  
对于无参数函数的版本: |k/`WC6As.  
 zjZ;xn  
template < typename Ret > sDW"j\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Cb4d|yiS8  
  { i7Y s_8A"9  
typedef Ret result_type; f$~ _FX  
} ;  zZS>+O  
对于单参数函数的版本: &\CJg'D:m  
ay!6 T`U`  
template < typename Ret, typename V1 > WV5r$   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "H wVK  
  { z36brv<_'p  
typedef Ret result_type; >eYU$/80  
} ; Fr938q6^-  
对于双参数函数的版本: b|\{ !N]  
H8(0. IR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;$E~ZT4p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^T uP=q5?  
  { N>W;0u!  
typedef Ret result_type; 1R^XWAb  
} ; ~*,Ddwr0a  
等等。。。 Fjb4BdZ P  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy IG2`9rR  
uOivnJ?  
template < typename Func > N2+mN0k;  
struct func_return o(v"?Y6  
  { {ziYd;Ys1  
template < typename T > _RA{SO  
  struct result_1 gNMKGf\Y  
  { Zi2Eu4p l{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -52 @%uB  
} ; KNO*)\   
@'k,\$/  
template < typename T1, typename T2 > ;W$w=j: O{  
  struct result_2 XZUB*P}]D  
  { y{&{=1#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qY*%p  
} ; IL8'{<lM  
} ; u`L!za7fi  
 )zk?yY6  
U#UVenp@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mTrI""Jsu;  
=Ov;'MC  
template < typename Func, typename aPicker > IxK 3,@d  
class binder_1 )n[`Z#  
  { EDP I*@>  
Func fn; ?vL^:f["  
aPicker pk; uJ) \P  
public : /jK17}j  
~8Dd<4?F]  
template < typename T > ZPxOds1m  
  struct result_1 C[J`x>-K  
  { ^G7n#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q9x` Uy  
} ; qw Kh,[]  
P}.yEta  
template < typename T1, typename T2 > {$u@6& B  
  struct result_2 E:dT_x<Y  
  { !)51v {  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XSHwE)m  
} ; RJ`/qXL  
pO7{3%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~3*ZG  
v0H>iKh7  
template < typename T > 6"rFfdns  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,Rr&.  
  { 4<eJ  
  return fn(pk(t)); Y+PvL|`O  
} ;03*qOYc  
template < typename T1, typename T2 > x/jN& ;"/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const no\}aTx  
  { +2k|g2  
  return fn(pk(t1, t2)); 40l#'< y;  
} |]2eGrGj4  
} ; sP8-gkkor  
|Z^c #R  
pFv[z':&Q  
一目了然不是么? E#HU?<q8  
最后实现bind Q+%m+ /Zq  
v,x%^gv0  
J?,!1V=  
template < typename Func, typename aPicker > 48"Y-TV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2YP"nj#  
  { t2-zJJf8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l.NkS   
} o4I!VK(C#s  
DHujpZXQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 XKPt[$ab  
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。 k @/SeE  
Ll E_{||h  
十一. phoenix +/_B/[e<>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1-Wnc'(OK  
$nd-[xV  
for_each(v.begin(), v.end(), GzZ|T7fm  
( Uub%s`O  
do_ [XU{)l  
[ S bqM=I+  
  cout << _1 <<   " , " 4`5Qt=}  
] o!_; H}pq  
.while_( -- _1), ([XyW{=h!  
cout << var( " \n " ) m=y,_Pz>U  
) OaCj3d>  
); z?) RF[  
d\<aJOi+-  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: &u`rE""  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor [Jh))DIx  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2Q_{2(nQb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: AYQh=$)(  
][K8\  
.gsu_N_v  
template < typename Cond, typename Actor > 2D_Vo ])l/  
class do_while n YMf[kW  
  { [,?A$Z*Z|  
Cond cd; j]F3[gpc  
Actor act; mM^8YL  
public : uM!r|X)8  
template < typename T > H=SMDj)s+  
  struct result_1 {^O/MMB\\%  
  { #Uk6Fmu ]  
  typedef int result_type; Gqz)='  
} ; &\D<n; 3  
zSvHvs  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uXW. (x7"f  
Fu$Gl$qV?%  
template < typename T > Ty`=U>K|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a ZCZ/  
  { ?;7>`F6ld  
  do btz3f9  
    { R#^pNJN  
  act(t); FbNQ  
  } -EIMh^  
  while (cd(t)); Gg,k  
  return   0 ; `,]PM) iC  
} 3K] 0sr  
} ; q@yabuN@,j  
.xQ'^P_q  
[B;Ek \5W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F"? *@L  
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。 lSv;wwEg  
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。 $W]guG  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 FNRE_83  
下面就是产生这个functor的类: qBrZg  
 0 9'o  
~l(tl[  
template < typename Actor > jsht2]iq3K  
class do_while_actor &IY_z0=  
  { EF{'J8AQ  
Actor act; XQ y|t"Vq>  
public : ,colGth 54  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kF~e3A7C  
Yzx0[_'u  
template < typename Cond > W 9MZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; gxtbu$  
} ; zC;lfy{f=  
jJC( (1|  
#mxfU>vQ:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 JJ06f~Iw[  
最后,是那个do_ yp'>+cLa  
#u(,#(P'#  
JNCtsfd  
class do_while_invoker 7}85o J  
  { l:}4 6%  
public : >5W"a?(  
template < typename Actor > YQsc(6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [`dipLkr  
  { %+J*oFwQu  
  return do_while_actor < Actor > (act); .[ s82c]]6  
} _ 9]3S>Rn  
} do_; % E_{L  
4'| :SyOm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 84cH|j`w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (ZsR=:9(  
最后来说说怎么处理break和continue ZJM^P'r.1c  
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。 eR;0pWVl  
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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