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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _ s 3aaOL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 EB3/o7)L  
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, I bD u+~)  
|b\a)1Po:  
^]o H}lwO  
~>@~U]  
  class filler bPTtA;u  
  { 0Z2XVq~T$  
public : oXZWg~&l^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o(tJc}Mh+(  
} ; vv)q&,<c  
z?DCQ  
lf-.c$.>  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: :}NheRi  
B 2NIV7  
AJ\gDjj<  
~7b#B XzP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +(!/(2>~  
u0W6u} 4;  
kI"9T`owR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y{M7kYWtHV  
Jj)J5 S /  
E]Mx<7;\.  
^P,Pj z  
二. 战前分析 fgqCX:SWz  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 S:{xx`6K  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 +X#6 d v$  
,hf W2}  
(c0L@ 8L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4Q!%16 P  
  /* --------------------------------------------- */ w<~[ad}  
vector < int *> vp( 10 ); !n;3jAl&$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &B5&:ib1D  
/* --------------------------------------------- */ @q!T,({kx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B9,39rG/7+  
/* --------------------------------------------- */ TFOx=_.%i  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [.&JQ  
  /* --------------------------------------------- */ Q&0`(okb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); dA~_[x:Z  
/* --------------------------------------------- */ ;39b.v\^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); v2tVq_\AMx  
Zb_A(mnzh  
h1?xfdvGd  
.RmFYV0,  
看了之后,我们可以思考一些问题: zf8SpQ2~  
1._1, _2是什么? xq.kH|bH  
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。 .,6o):  
2._1 = 1是在做什么? 8Vz!zYl  
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。 /*;a6S8q  
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。 E!ZLVR.K  
<#8}![3Q  
auGK2i  
三. 动工 &bq1n_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [*u\S  
&~;M16XM,e  
_N:$|O#  
}Tk:?U{  
template < typename T > 8VG}-   
class assignment 8+Tv@  
  { rMVcoO@3  
T value; Xl1%c7r.1  
public : N?t*4Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} <V)z{uK  
template < typename T2 > 9BP'[SM%),  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } t ]Ln(r  
} ; t{B@k[|  
y=pW+$k  
MA_YMxP.'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?f9M59(l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment EZ>(}  
Vo^J2[U  
=c 9nC;C  
/tG as  
  class holder +5I5  
  { ZD]{HxGL!  
public : [>>_%T\I  
template < typename T > q_ ^yma  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @C^x&Sjm  
  { TDZ==<C  
  return assignment < T > (t); ;F- mt(Y  
} ~$>JYJj  
} ;  z9&j  
FO(QsR=\s  
0827z  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %CYo, e  
Y=|20Y\K  
  static holder _1; |wJdp,q R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L_9uwua.B~  
M  hW9^?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b3_P??yp  
而不用手动写一个函数对象。 ah<p_qe9|  
|5`ecjb.  
BUwL?  
LEjq<t1&  
四. 问题分析 |AE{rvP{@  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 byE0Z vDM  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "oiN8#Hf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 jP/Vqe%%8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 AH/^v;-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 LCS.C(n,  
` ;mQ"lO  
五. 问题1:一致性 8EkzSe  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )TVd4s(e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 yKrb GK*=_  
#J3}H   
struct holder dZIbajs'  
  { e(0 cz6  
  // M`q|GY  
  template < typename T > 3rFku"z T$  
T &   operator ()( const T & r) const Dz$w6 d  
  { !%}n9vr!}\  
  return (T & )r; G"m0[|XH  
} cy(w*5Upu  
} ; 4Zu1G#(zP  
_kRc"MaB  
这样的话assignment也必须相应改动: N2 3:+u<)E  
V;RgO}  
template < typename Left, typename Right > NTX0vQG  
class assignment %U}6(~  
  { 7neJV  
Left l; stfniV  
Right r; qHgtd+ I  
public : <Qv/# k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ( sl{Rgxe*  
template < typename T2 > JAjiG^]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NBasf n  
} ; f{L;,  
QGOkB  
同时,holder的operator=也需要改动: ~.G$0IJY  
aqk$4IG  
template < typename T > KI#v<4C$P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Oprfp^L  
  { @$5~`?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @}R y7H0O  
} Go:(R {P  
NL `  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 -le^ 5M7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V D7^wd9  
<G<5)$ S  
return l(rhs) = r; GK,{$SC+=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ZRc^}5}WA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 44~ReN}`  
XW8@c2jN\7  
template < typename Tp > 5CcX'*P  
class constant_t z}-R^"40  
  { Z/:yYSq  
  const Tp t; ^|vk^`S  
public : SfPQ;s'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} r6Vw!^]8u8  
template < typename T > GwDOxH'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]<YS7.pT  
  { _8K8Ai-~.>  
  return t; 7;'UC','  
} ]Z\W%'q+  
} ; ND?"1/s  
Z)~?foe'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6A5.n?B{  
下面就可以修改holder的operator=了 !WGQ34R{  
[ywF!#'){  
template < typename T > S?i^ ~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const NRG~ya >  
  { [bo"!Qk%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 91&=UUkK?  
} hTZ6@i/pS  
a9^})By&  
同时也要修改assignment的operator() Yyd}>+|<,  
't8!.k  
template < typename T2 > ' ZTRl+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yVn%Bz' [  
现在代码看起来就很一致了。 am.d^'  
<bCB-lG*Kb  
六. 问题2:链式操作 CiHx.5TiC  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B/lIn' =  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 # Dgkl  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 q0>9T  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 IN1 n^f$:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B3[X{n$px  
T$r/XAs  
template < typename T > B&59c*K  
struct result_1 buzpmRoN)  
  { >zJkG9a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; LHOt(5VY  
} ; !}U3{L-  
s2N'Ip  
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: +J|LfXgB  
KdHkX+-R  
template < typename T > VY~*QF~P  
struct   ref 6z~ [Ay  
  { (kK8 OxfF  
typedef T & reference; c"`HKfL  
} ; MxGQM>  
template < typename T > PPpaH!(D  
struct   ref < T &> *qL2=2  
  { K]>4*)A:  
typedef T & reference; d1^5r 31  
} ; 1 +M !EW  
32J/   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: g.:ZMV  
ZZ!6O/M  
template < typename T > Eqny'44  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const at*DYZBjDB  
  { E:\#Ur2  
  return l(t) = r(t); +ZE"pA^C  
} *}(B"FSO  
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。 h= YTgJ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 FRPdfo37  
X&49C:jN  
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 {}" <  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #gf0*:p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bccf4EyQ Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8h}1t4k  
最后的布局是: +W[{UC4b  
                Add .bh 7  
              /   \ UNrO$aX!1'  
            Divide   5 vPy."/[u  
            /   \ 0H}O6kU  
          _1     3 5?j#  
似乎一切都解决了?不。 9dp4&&Z+F  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 a{By U%  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 5wvh @Sc\  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: brCL"g|}  
h;cw=G  
template < typename Right > b|k(:b-G&.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const YO@~y *,  
Right & rt) const 5HAAaI  
  { a*_" nI&lr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PP_ar{|7  
} KmD#Ia  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y|-&=  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 rXGaav9  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 {FN4BC`3+  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 raP9rEs  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 mI^S% HT  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ^v3J ld  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +- hfl/$  
="g9>  
template < class Action > #V[Os!ns  
class picker : public Action H5gcP11r  
  { mI;\ UOh'  
public : S*ie$}ZX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v+d`J55  
  // all the operator overloaded V )oKsO  
} ; d=HD! e  
b|.<rV'BTt  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 CSFE[F63  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ^w jMu5f  
E,A9+OKxJ  
template < typename Right > 4%jQHOZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const a{}8030S  
  {  |L  <  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w (odgD  
} }%,LV]rGEZ  
O3p<7`K<4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > kxY9[#:<fB  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 <Um5w1  
xUB{{8B:L  
template < typename T >   struct picker_maker k,/2]{#53d  
  { :-+j,G9 t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; OK:YnSk"  
} ; *W4~.peoE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '"V]>)  
  { j|r$ ! gV  
typedef picker < T > result; -wnBdL  
} ; OL@' 1$/A  
P[P]oT.N  
下面总的结构就有了: sFRQFX0XoY  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 l27J  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 B!1L W4^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `{nzw$  
至此链式操作完美实现。 4+N9Ylh  
T FK#ign  
69``j{Z+  
七. 问题3 )dRB I)P  
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"o@d8>v  
;.d{$SO  
template < typename T1, typename T2 > +tv"j;z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \r\wqz7  
  { !4+@b s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D{]9s  
} tfd!;`B  
'&iAPc4=  
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: N6/;p]|  
Y:5Gp8Vi  
template < typename T1, typename T2 > V_H0z  
struct result_2 b5UIX Kim  
  { ^A t,x  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9Ui|8e~=  
} ; XCE<].w  
@Yzb6@g"  
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? od]1:8OF  
这个差事就留给了holder自己。 !MD uj  
    P<R'S  
 @@+BPLl  
template < int Order > ]=sGLd^)E  
class holder; 0d #jiG  
template <> <Lfo5:.  
class holder < 1 > _n!W4zwi  
  { [hKt4]R  
public : .OvH<%g!.  
template < typename T > Nvj KB)J  
  struct result_1 )E=~ _`XO  
  { sj%\lq  
  typedef T & result; b:6e2|xf?  
} ; kntn9G  
template < typename T1, typename T2 > sFonc  
  struct result_2 :3By7BZgj  
  { sKGR28e  
  typedef T1 & result; Z oQPvs7_  
} ; OC_i,  
template < typename T > , Y cF~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [X'u={  
  { s7na!A[  
  return (T & )r; 1<&nHFJ;[  
} HT=-mwa_]  
template < typename T1, typename T2 > #P-T4 R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [[vbw)u  
  { $}Ky6sBnvO  
  return (T1 & )r1; B-EDVMu  
} R\n*O@E v3  
} ; Uk= L?t  
g ,""j`  
template <> @N+6qO}  
class holder < 2 > M07==R7  
  { ?<eH!MHF  
public : Id 40yER  
template < typename T > s_Gf7uC  
  struct result_1 SW*Y u{  
  { jij-pDQnv  
  typedef T & result; RI-)Qx&!f  
} ; j+Q E~L  
template < typename T1, typename T2 > f|-%.,  
  struct result_2 n~G-X  
  { WeRX~  
  typedef T2 & result; J:Ncy}AO  
} ; R}Z2rbt  
template < typename T > i[a1ij=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Wd/m]]W8Q  
  { cuo'V*nWQ  
  return (T & )r; ])uhm)U@  
} c:sk1I,d~^  
template < typename T1, typename T2 > ?9m@ S#@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /U =eB?>  
  { o<nkK+=Afm  
  return (T2 & )r2;  ~xV|<;  
} S|v")6  
} ; rk .tLk  
6=i@t tAK  
[ nG@ 3n  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 X*Cvh|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [_wenlkm  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: KJ;NcUq  
eIY![..J/N  
return l(i, j) = r(i, j); T9=55tpG9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) BP`'1Ns  
OXCf  
  return ( int & )i; %+e% RZ3  
  return ( int & )j; g6 Nw].{  
最后执行i = j; 0) T`&u3!  
可见,参数被正确的选择了。 G tSvb6UNn  
hj|P*yKV  
NM:\T1  
[[ ;vZ  
f+iM_MI  
八. 中期总结 >@wyiBU  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: vgvJ6$#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tWN hFQ'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^J{tOxO=l  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /!L#cUog  
P]b * hC  
A,'JmF$d  
;&v~tD7  
^jxV  
~Dz`O"X3  
九. 简化 gV-x1s+  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?YTngIa  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 xesZ 7{ o  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: NHjZ`=J s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4W$ t28)  
  +-*/&|^等 b ?-VZA:  
2. 返回引用。 mcB8xE  
  =,各种复合赋值等 x."/+/  
3. 返回固定类型。 sq~9 l|F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cun&'JOH?U  
4. 原样返回。 hwR_<'!  
  operator, UZ` <D/  
5. 返回解引用的类型。 #ovmX  
  operator*(单目) xOAA1#   
6. 返回地址。 4$^\s5K  
  operator&(单目) FhkS"y  
7. 下表访问返回类型。 sWc_,[b  
  operator[] +>uiI4g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wQV[ZfU^h  
  operator<<和operator>> 9< $n'g  
B<p -.tv  
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。 71GyMtX   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QSxR@hC  
-4 !9cE  
template < typename Left > 2[8C?7_K0?  
struct value_return ~Os1ir.  
  { c'8pTP%[  
template < typename T > >m-VBo  
  struct result_1 m\hzQ9  
  { 6|-V{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #rkz:ir4  
} ; ".Q``d&X  
qij<XNZU"&  
template < typename T1, typename T2 > x]=s/+Y  
  struct result_2 -J<{NF  
  { p]-\\o}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #!i&  
} ; Q*J8`J:#^R  
} ; ;`f14Fb  
&*4C{N  
4N- T=Ig  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait kU {>hG4  
Zr%,F[j?  
下面我们来剥离functor中的operator() ~7$4w# of0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $gv3Up"U  
&I|\AG"X}  
return l(t) op r(t) h'tb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dN%*-p(  
return op l(t) m/T3Um  
return op l(t1, t2) pp2,d`01[L  
return l(t) op 5S EyAhB  
return l(t1, t2) op Ddr.kXIpo  
return l(t)[r(t)] m 3 Y@p$i5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O_kBAC-|R(  
!G8=S'~~  
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: k"z ~>  
单目: return f(l(t), r(t)); a At<36{?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U_8 Z&  
双目: return f(l(t)); e@ mjh,  
return f(l(t1, t2)); xRI7_8Jpyn  
下面就是f的实现,以operator/为例 !*tV[0 i2  
,DZoE~  
struct meta_divide OABMIgX  
  { A%[ BCY_  
template < typename T1, typename T2 > S /kM#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %wDE+&M  
  { `+\6;nM  
  return t1 / t2; S#{jyU9 ]  
} L/Ytkag  
} ; +&*D7A>~p  
J_|LG rt})  
这个工作可以让宏来做: ]VCVV!G_=n  
tpY]Mz[J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %2;Nj; J$  
template < typename T1, typename T2 > \ X>la!}sV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /F thT  
以后可以直接用 6${=N}3Kw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4m:D8&D_M  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ms]r1x"  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) V`WSZ  
Z0'&@P$  
mM$|cge"  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 44x+2@&1  
Xt .ca,`U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '-l.2IUyT  
class unary_op : public Rettype ++=f7y u  
  { _u{z$;  
    Left l; ixY[ HDPq  
public : 1 O?bT,"b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} v:1DNR4  
Ym8 V)  
template < typename T > [KMNMg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :u9OD` D  
      { M/mm2?4  
      return FuncType::execute(l(t)); yp!7^  
    } B" 0a5-pkr  
Mp7X+o/  
    template < typename T1, typename T2 > >lV'}0u)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +Zg@X.z  
      { Bc*FH>E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *yZ `aKfH  
    } t+ vz=`  
} ; ! }>CEE  
Ab In\,x  
,gdud[&|;  
同样还可以申明一个binary_op W>j@E|m$  
4o<rj4G>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @g5qcjD'[  
class binary_op : public Rettype 3OB=D{$V  
  { aJ"m`5]=%  
    Left l; KK}ox%j  
Right r; sR4B/1'E  
public : oMNSQMlI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [Qqomm.[\w  
{[)n<.n[g  
template < typename T > dSI<s^n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .]e_je_  
      { Z0[d;m*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]5r@`%9  
    } ntntB{t  
P?ms^   
    template < typename T1, typename T2 > #\8"d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VTa%  
      { 2e9.U/9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hS1I ;*t  
    } ?2%;VKN4  
} ;  tE#;$Ss  
q5G`q&O5  
Ae[fW97  
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 =NmW}x|n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 akF T 0@9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1,(WS F  
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。 *XOLuPL>6)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! v5\5:b {/  
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。。。 T& 4f} g/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nb.|^O?  
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) wF9L<<&B  
下面是修改过的unary_op $^_6,uBM[  
%Gl1Qi+Po_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =4$ErwI_dm  
class unary_op fx-8mf3  
  { 4f&"1:  
Left l; & 'CUc/,  
  J&iSS9c  
public : ?rjB9AC_;t  
c5_/i7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S=gb y  
2qot(Zs1i  
template < typename T > I~;w Q  
  struct result_1 F{4v[WP)  
  { "BVp37 m;?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tpb lm|sW  
} ;  !TivQB  
W*Si"s2  
template < typename T1, typename T2 > >(-A"jf  
  struct result_2 n.rn+nuwv  
  { z-qbe97  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tY>Zy1hlI  
} ; O}w%$ mq  
):_@i  
template < typename T1, typename T2 > 5rmU9L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ; NH^+h  
  { ?5jLN&A3 G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *NG\3%}%|@  
} r6nnRN/S=  
e_|Z&  
template < typename T > @H<*|3J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sPG500=)  
  { "X^<g{]  
  return OpClass::execute(lt(t)); v3aPHf  
} -r_,#LR!l  
`KN>0R2k  
} ; qY$ [2]  
S@Rd>4  
Xi1|%  
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 W7Y@]QMX  
好啦,现在才真正完美了。 S2e3d  
现在在picker里面就可以这么添加了: TZ+ p6M8G  
^86M 94k  
template < typename Right > bU}v@Uk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,~=]3qmbR  
  { w|6/i/X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )A xD|A  
} p_g`f9q6D  
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。 Scx!h.\5  
8}m J )9<7  
lOp. c U  
ol*,&C:{  
+C8O"  
十. bind ROmmak(y8  
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。 D*Zj oU  
先来分析一下一段例子 s~].iQJ{B  
3i7EF.  
0cE9O9kE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >x JzV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 uE41"?GS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u\Ylo.)b  
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。 xa@$cxt  
我们来写个简单的。 =T,Q7Dh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZX` \so,&,  
对于函数对象类的版本: K<wFr-z  
k9f|R*LM  
template < typename Func > mpug#i6q  
struct functor_trait CYLab5A  
  { ?W{+[OXs  
typedef typename Func::result_type result_type; HoABo:  
} ; R\5,H!V9n  
对于无参数函数的版本: fwv^dEe  
Rey+3*zUb  
template < typename Ret > } Xo#/9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7%i'F=LzT  
  { -n&&d8G^s  
typedef Ret result_type; ~c35Y9-5  
} ; ?!P0UTe~  
对于单参数函数的版本: le\-h'D  
'EiCT l  
template < typename Ret, typename V1 > AN Fes*8j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > AQUAQZc  
  { <rj'xv  
typedef Ret result_type; K2zln_W  
} ; #\w N2`" W  
对于双参数函数的版本: @  W>@6E  
l.o/H|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q3 8+`EhLA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > T0tX%_6`  
  { 7.hBc;%2u  
typedef Ret result_type; q$:7j5E  
} ; +PjTT6  
等等。。。 'vd&r@N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy N!(mM;1X)  
bW6| &P}X  
template < typename Func > j~k,d.17M  
struct func_return Nn[*ox#i  
  { (p[#[CI9  
template < typename T > N l@G\_  
  struct result_1 m"n74 cxS  
  { %]_: \!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H54RA6$>  
} ; wHj 1+W  
}QCnN2bV  
template < typename T1, typename T2 > x"Ky_P~  
  struct result_2 tTy!o=  
  { T]De{nHu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R'k `0  
} ; vTK%4=|1}!  
} ; <-v zS;  
HDH G~<s  
[=>=5'-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l<+ [l$0#  
PY5&Fwjc  
template < typename Func, typename aPicker > !i;6!w  
class binder_1 uvbVb"\"Yk  
  { bFG~08Z ,d  
Func fn; z$?F^3>  
aPicker pk; Mk}T  
public : y|6n:<o  
XGB\rf vS  
template < typename T > a<<4gXx  
  struct result_1 xJCx zJ  
  { kkq1:\pZ]a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `j>5W<5q\  
} ; |SkQe[t  
Keh=>K)T  
template < typename T1, typename T2 > j;3I`:  
  struct result_2 |Mb{0mKb  
  { "U}kp#)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;7P '>j1?U  
} ; spV7\Gs.@  
Z_q+Ac{p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} sF {,n0<8  
n5$#M  
template < typename T > S~Gse+*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PFJ$Ia|  
  { +HS]kFH  
  return fn(pk(t)); i(j/C  
} l{[@Ahb}?  
template < typename T1, typename T2 > gK rUv0&F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R(wUu#n$  
  { oPKLr31zt  
  return fn(pk(t1, t2)); ?8-Am[xH  
} " @D  
} ; OS z71;j  
KnG7w^  
no*)M7  
一目了然不是么? T?7u [D[[  
最后实现bind aFTWzz  
O52 /fGt  
>jI.$%L$  
template < typename Func, typename aPicker > 0fOhCxtL@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }X)vktE+|  
  { cXb*d|-|N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1@|+l!rYF  
} E#J})cPzw  
 pQiC#4b  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7X>IS#W]  
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。 $XF$ n#ua  
u}5CzV`  
十一. phoenix KqFI2@v   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: U ]<l-~|  
.ck?JXg  
for_each(v.begin(), v.end(), gQeQy  
( E.K^v/dNdq  
do_ )]P(!hW.  
[ 1&MCS%UTL  
  cout << _1 <<   " , " t /+;#-  
] Cab.a)o  
.while_( -- _1), r)^sHpK:`  
cout << var( " \n " ) Y ^+x<  
) 3]*Kz*i  
); G8av5zR  
4LTm&+(5  
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: d>p' A_  
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 m]n2wmE3n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,:t,$A  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^^b'tP1>  
0/GBs~P  
ng%[yY  
template < typename Cond, typename Actor > r9ulTv}X  
class do_while ]rv\sD`[  
  { e0`z~z]6&  
Cond cd; cB uuq  
Actor act; ^-"Iw y  
public : u9"=t  
template < typename T > ZO<,V  
  struct result_1 \;&;K'   
  { =|?`5!A  
  typedef int result_type; ;E.]:Ia~  
} ; wMVUTm  
a}y b~:TC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `>sOOA  
=dGp&9K,fw  
template < typename T > So 1TH%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q a (Sb  
  { roQI;gq^  
  do oP,*H6)i  
    { ,`HweIq(  
  act(t); ^2k jO/  
  } gy.UTAs N  
  while (cd(t)); GB$`b'x@S  
  return   0 ; z x-[@G  
} <U3X4)r  
} ; =Kkqk  
'FXM7D   
MH.+pqIv^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). uRb48Qy2  
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。 2_wue49-l  
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。 F*KQhH7Gf  
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。 DzpWU8j  
下面就是产生这个functor的类: 0b{jox\!B  
vqeH<$WHvy  
tc'iKJ5)  
template < typename Actor > T1d@=&0"  
class do_while_actor )V1xL_hx/  
  { )k(K/m  
Actor act; rCw 4a?YS  
public : C!+D]7\j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} t<v.rb  
G J%^hr`P  
template < typename Cond > k?fz @H8D(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; m \)B=H!bz  
} ; in1rDN%Vi  
FDl/7P`b(  
;U'\"N9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 HUx`RX0>  
最后,是那个do_ 0S5xmEzop  
Y(Qb)>K  
')q0VaohC  
class do_while_invoker M`&t=0D  
  { 4FaO+Eo,8  
public : 77M!2S_E  
template < typename Actor > RW&o3_Ua  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  qra XAQ  
  { 'UX^]  
  return do_while_actor < Actor > (act); D|zuj]  
} $]|3^(y``  
} do_; Dl/ C?Fll  
}`w(sec:3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A"7YkOfwH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5ngs1ZF@  
最后来说说怎么处理break和continue ?6_]^:s  
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。 Y!M0JSaM  
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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