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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Gb2L }  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 WOX}Sw"  
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, &|9.}Z8U  
h2~4G)J  
9b"MQ[B4#a  
UDEj[12S  
  class filler tfYB_N  
  { _=EKXE)&}  
public : C ^w)|2o}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =\};it{u  
} ; NHm]`R,  
""% A'TZ  
4)kG-[#  
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: .Z\Q4x#!Z  
YoKs:e2/:  
$q_R?Eay  
%m&@o~+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &~~wX,6+  
8wK ~ i  
}%TPYc  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Lrd[O v  
/<Ld'J  
i47j lyH  
=0 qpVFvU  
二. 战前分析 {"S6\%=  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 H8{ol6wc)6  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]:ZdV9`  
["3\eFg  
i7*EbaYzUO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4J0Rv od_  
  /* --------------------------------------------- */ LWnR?Qve<  
vector < int *> vp( 10 ); VT%:zf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4x;_AN  
/* --------------------------------------------- */ k@dN$O%p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7f{=w, U  
/* --------------------------------------------- */ \ZI'|Ad  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;# uZhd  
  /* --------------------------------------------- */ 5!X1G8h)uy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O|kOI?f  
/* --------------------------------------------- */ 9?<{_'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); aUU7{o_Z  
fCWGAO2  
)h{ ]k=  
QDx$==Fo  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,%9df+5k  
1._1, _2是什么? uXjP`/R|  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 em{(4!W>  
2._1 = 1是在做什么? P{Lf5V9# <  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2c5-)Dt)T  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &;&ho+qD  
n>>Qn&ym  
9$ qm>,o  
三. 动工 ?9{~> 4@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QXgE dsw  
)wvHGecp*  
Ho;X4lo[j  
yQ,{p@#X8  
template < typename T > V[o`\|<  
class assignment ,Wbwg  
  { *)M49a*UD  
T value; Gh.[dF?  
public : 6( CDNMzj  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6!'3oN{  
template < typename T2 > BZ!v%4^9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;!!n{l$r'  
} ; 9H-|FNz?c  
@a:>$t  
wMqX)}>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?iI4x%y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment eqw0]U\pv  
a`[uNgDO  
a2'^8;U*_  
VX LT^iX  
  class holder d?`ny#,GB  
  { aE;le{|!({  
public : scLn=  
template < typename T > fC,:{}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const t3(]YgF  
  { '(bgs   
  return assignment < T > (t); ?T9(Vw  
} .sC?7O =  
} ; (8.Z..PH  
.qMOGbd?  
3b'QLfU&#  
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: m< _S_c  
3 @ak<9&  
  static holder _1; F *FwRj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3RLFp\i"s  
^?7`;/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;r_F[E2z  
而不用手动写一个函数对象。 Dn&D!B  
#]nx!*JNZ  
0U%f)mG  
QUU;g2k  
四. 问题分析 vVE2m=!v  
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。 1N7Kv4,  
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。 ]QzGE8jp*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %?e& WLS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N(I&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %3NqSiMs  
<B9C*M"4%  
五. 问题1:一致性 *s9C!w YMZ  
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?| 8!Vl   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BZ zrRC  
~HOy:1QhE=  
struct holder oE#d,Z  
  { GrUCZ<S  
  // `c<;DhNO  
  template < typename T > _%5R o6  
T &   operator ()( const T & r) const ]]Cb$$Td  
  {  GB$;n?  
  return (T & )r; GGnpjwXeH  
} \"X!2  
} ; bGc~Wr|  
C:PMewn  
这样的话assignment也必须相应改动: O3I8k\`  
:<}=e@/~|  
template < typename Left, typename Right > >-H {Z{VDd  
class assignment :x tXQza"-  
  { ?VP8ycm  
Left l; N5a*7EJv+  
Right r; ?OkWe<:4  
public : a)wJT`xu  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  ,%uo6%  
template < typename T2 > eeyHy"@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1oc3$A  
} ; |&RU/a  
N<~t3/Nm  
同时,holder的operator=也需要改动: Ney/[3 A  
8C*c{(4  
template < typename T > SHe49!RA'{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const z^'gx@YD*v  
  { S:h{2{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xai*CY@cQ  
} _f$^%?^  
YB-h.1T-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 d3D] k,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \ExMk<y_&  
r"P|dlV-  
return l(rhs) = r; KET2Ws[w  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 7S}_F^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0*f)=Q'  
[ucpd  
template < typename Tp > '.:z&gSqx0  
class constant_t 6}d.5^7lr  
  { wne,e's}   
  const Tp t; LDPUD'  
public : `aciXlqIF  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Lm%:K]X  
template < typename T > Tf'hc]`vS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G3Z)Z) N  
  { %J+E/  
  return t; KrQ1GepJ  
} P)P*Xq r#:  
} ; &litXIvT>  
y*qVc E  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #d6)#:uss  
下面就可以修改holder的operator=了 hb}+A=A=+  
ynthDE o  
template < typename T > ;lE%M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?8'*,bK  
  { F(>Np2oi6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .+$ Q<L  
} <3LbN FP  
32&;`]C  
同时也要修改assignment的operator() M/b Sud?@%  
a<^v(r  
template < typename T2 > ~E17L]ete  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6 (]Dh;gC  
现在代码看起来就很一致了。 _852H$H\  
p{T*k'  
六. 问题2:链式操作  y3@H/U{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 '=b/6@&  
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。 ;r<^a6B  
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。 F1*>y  
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。 IxY|>5z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d3\qKL!~  
pM4 :#%V  
template < typename T > Mk"^?%PxT  
struct result_1 H?yK~bGQ  
  { l9{hq/V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "\w 7q  
} ; g6j?,c|y  
9jM}~XvV  
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: H\ F :95  
KcWN,!G  
template < typename T > m| n  
struct   ref | )K8N<n  
  { V% rzk*LA  
typedef T & reference; TM%| '^)  
} ; ]cHgleHQ  
template < typename T > +r2+X:#~T  
struct   ref < T &> ]d$8f  
  { "@V Y  
typedef T & reference; j()7_  
} ; (ZUHvvL  
oB(?_No7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,Vc6Gwm  
wr$("A(  
template < typename T > 6m}Ev95  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const rV` #[d  
  { J,'M4O\S  
  return l(t) = r(t); 'j#*6xD  
} C0T;![/4A  
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。 (KjoSN( K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 igCZ|Ru\  
W=N+VqK  
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 5-:?&|JK;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rBQ_iB_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3dg1DR;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^O?/yV?4c  
最后的布局是: n@<YI  
                Add 1+_`^|eK  
              /   \ t% d Z-Ym  
            Divide   5 P78g /p T  
            /   \ Ytn9B}%o  
          _1     3 NVkV7y X]  
似乎一切都解决了?不。 ~[t[y~Hup  
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。 g|o,uD  
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。 E>6MeO  
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: KjD/o?JUr  
pC#E_*49  
template < typename Right > ; 5*&xz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \j$&DCv   
Right & rt) const =/@D8{pU  
  { zYH&i6nj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x+\`gK5  
} /2&c$9=1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )v'WWwXY>  
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。 )HEa<P^kJl  
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。 Akq2 d;  
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。 0Um2DjTCG  
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。  on4HKeO  
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? _P!m%34|  
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: 3/P1!:g9  
=}~hWL  
template < class Action > Na<pwC  
class picker : public Action f[]dfLS"W  
  { C"y(5U)d  
public : 1y:-N6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Fn wJ+GTu  
  // all the operator overloaded 0 j^Kgx  
} ; n*h)'8`Ut  
n'"/KS+_  
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。 kXViWOXU^  
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: 0Fq} N  
~]sc^[  
template < typename Right > `~cqAs}6]Q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9[#pIPxNK  
  { W<'m:dq  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [|v][Hwv  
} Xu{1".\  
t^&Cxh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r-,%2y?  
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。 59LG{R2  
~-k9%v`  
template < typename T >   struct picker_maker BT !^~S%w  
  { <|HV. O/!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e+EQ]<M  
} ; F~-(:7j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > IW5,7.  
  { 0S"mVZ*P  
typedef picker < T > result; *;W+>W  
} ; Q3'llOx  
poE0{HOU  
下面总的结构就有了: RbB.q p  
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。 aj='b.2)  
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。 cZ,b?I"Q%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ./Xz}<($8  
至此链式操作完美实现。 3l~^06D  
 1~gnc|?  
RH W]Z Pr<  
七. 问题3 )D O?VRI  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 =IZT(8  
'@v\{ l  
template < typename T1, typename T2 > @?sRj&w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E:68?IJ  
  { @mCEHI{P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !)f\%lb  
} .^`{1%  
~12EQacOT  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 9c bd~mM{  
"Fr.fhh'~  
template < typename T1, typename T2 > gjyYCjF  
struct result_2 B`)BZ,#p  
  { >58YjLXb  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [>I<#_^~  
} ; +fB5w?Rg  
LH.]DVj  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? uh0VFL*@  
这个差事就留给了holder自己。 ;?Tbnn Wn  
    LVM%"sd?  
n` _{9R  
template < int Order > ,&A7iO  
class holder; ,_ H:J.ik  
template <> mthA4sz  
class holder < 1 > n&4N[Qlv,  
  { C}j"Qi`  
public : N{!i=A  
template < typename T > 5{WE~8$  
  struct result_1 UW={[h{.|@  
  { KfEx"94  
  typedef T & result; Y1\}5k{>  
} ; `,(4]tlL  
template < typename T1, typename T2 > B:Oa}/H   
  struct result_2 QO:!p5^:  
  { /{J4:N'B>  
  typedef T1 & result; d'gfQlDny  
} ; F~vuM$+d  
template < typename T > R_cA:3qc~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x;KOqfawv  
  { ! I:%0D  
  return (T & )r; Tk[ $5u*,  
} p$c6<'UqH  
template < typename T1, typename T2 > EWhK0Vej=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }-{H  Y  
  { 8NJqV+jn)t  
  return (T1 & )r1; oCv.Ln1;Z  
} a5"D@E  
} ; C==hox7b  
net@j#}j-  
template <> &m7]v,&  
class holder < 2 > Xu'&ynID  
  { 8 FK/~,I  
public : P`+{@@  
template < typename T > H2 {+)  
  struct result_1 u~:y\/Y6  
  { 05#1w#i  
  typedef T & result; PdFKs+Z`  
} ; F,F4nw<W  
template < typename T1, typename T2 > m 9WDT  
  struct result_2 & ywPuTt  
  { ~Ffo-Nd-  
  typedef T2 & result; :RTC!spy  
} ; 4Z=_,#h4.  
template < typename T > >2)OiQ`zg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  DPxM'7  
  { r,3DTBe  
  return (T & )r; ?3,:-"(@p  
} jOunWv|  
template < typename T1, typename T2 > CsR$c,8X.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZU4nc3__  
  { L#{S!P,"  
  return (T2 & )r2; re?,Wext\  
} IPKbMlV#d  
} ; f*% D$Mqg  
SM#]H-3  
i>A s;*  
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> >。 I*{ nP)^9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d L 1tl  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4[r0G+  
uBKgcpvTs  
return l(i, j) = r(i, j); 5lmHotj#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kCF>nt@  
dq6m>;`  
  return ( int & )i; _/$Bpr{R  
  return ( int & )j; (N6i4 g6  
最后执行i = j; k Z .gO  
可见,参数被正确的选择了。 }'V5/>m[  
[PM 2\#K  
(Z q/  
%nZo4hnr$r  
6I4\q.^qw  
八. 中期总结 ]@c+]{  
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: ^ogt+6c  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 GW@;}m(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YUD`!C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor BO ;tCEV?  
D,*3w'X!K  
S~bOUdV Z  
_ QI\  
l`{\"#4  
$y&E(J  
九. 简化 '~<m~UXvD#  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 B\=8_z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 X1|njJGO1  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: DB|Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 KnQ*vM*VM  
  +-*/&|^等  .Wj;%|  
2. 返回引用。 B$ PP&/  
  =,各种复合赋值等 J.b9F:&}  
3. 返回固定类型。 ~d4 )/y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )gIKH{JYL  
4. 原样返回。 0B/,/KX  
  operator, Su7?;Oh/yI  
5. 返回解引用的类型。 ;>yxNGV`  
  operator*(单目) &*,#5.  
6. 返回地址。 ]EBxl=C}D  
  operator&(单目)  .-c4wm}  
7. 下表访问返回类型。 =E4LRKn  
  operator[] u#$]?($}d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y|f[bw  
  operator<<和operator>> mt{nm[D!Xp  
0/MtYIYk  
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。 pfDc9PMj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: - t'jNR'  
Y'S%O/$  
template < typename Left > - q1?? u  
struct value_return 5h-SCB>P  
  { Tod&&T'UW  
template < typename T > &\WSQmtto  
  struct result_1 BC#C9|n  
  { uAJx.>$b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NZLxHD]mp  
} ;  I<mV+ex  
 :D6 ON"6  
template < typename T1, typename T2 > m)t;9J5  
  struct result_2 b9J_1Gl]  
  { ]"hFC<w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; OJuG~euy  
} ; wj^3N7_:w  
} ; V)HG(k  
kR-SE5`Jk  
O7m(o:t x3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait mb TEp*H  
i {NzV  
下面我们来剥离functor中的operator() }<v@01  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 36Zf^cFJ  
9@(PWz=`?  
return l(t) op r(t) /sx&=[ D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) JN-y)L/>  
return op l(t) %K lrSo  
return op l(t1, t2) ]Kt6^|S$a  
return l(t) op C=L>zOZ  
return l(t1, t2) op v\gLWq'  
return l(t)[r(t)] Bi3<7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] rNWw?_H-H(  
$oID(P  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: |`2RShu  
单目: return f(l(t), r(t)); !}#8)?p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); WUe{vV#S'0  
双目: return f(l(t)); qs6]-  
return f(l(t1, t2)); p Z|V 3  
下面就是f的实现,以operator/为例 x_N'TjS^{  
x;P_1J%Q  
struct meta_divide .\ULbN3Z  
  { 2ozax)GY  
template < typename T1, typename T2 > XFHYQ2ME2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yiXSYD  
  { S]e|"n~@  
  return t1 / t2; mP~QWx![N  
} ;;OAQ`  
} ; eCU:Q  
"Y =;.:qe  
这个工作可以让宏来做: .PIL +x*]N  
BDW^7[n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X8a/ `Y,  
template < typename T1, typename T2 > \ s^G.]%iU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A@!qv#'  
以后可以直接用 45@ I*`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n?!">G  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 u^ +7hkk  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) VGy<")8D/  
N]Y d9tn{  
,Bi.1 %$  
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 dC3o9  
Z*]9E^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vAF "n  
class unary_op : public Rettype ,F8Yn5h  
  { K( c\wr\6  
    Left l; ,i?nWlh+  
public : D[[|")Fn  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r"gJX  
^B.5GK)!  
template < typename T > p?%y82E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c \J:![x  
      { Y1W1=Uc uk  
      return FuncType::execute(l(t)); K,;E5  
    } ~tS Z%q  
J9--tJ?[>o  
    template < typename T1, typename T2 > G#q@v(_b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TTX5EDCrC  
      { i4Q@K,$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O'p9u@kc  
    } 5,lEx1{_  
} ; hP%M?MKC  
y{B=-\O]  
e\`&p  
同样还可以申明一个binary_op MC&` oX[  
Tj` ,Z5vy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5K1)1E/Fu  
class binary_op : public Rettype bivuqKA  
  { .,|G7DGH]  
    Left l; m/@wh a  
Right r; k<nZ+! M  
public : ,GhS[VJjR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,hm\   
YlJ@XpKM  
template < typename T > lV3x*4O=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e{'BAj  
      { Fc)@,/R"v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \g`\`e53?  
    } d`=MgHz  
FJ GlP&v<  
    template < typename T1, typename T2 > `!3SF|x&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @|Cz-J;D  
      { hn7# L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >W=,j)MA  
    } ;LKkbT 5  
} ; 64 wv<r]5j  
IYE~t  
,B*EVN  
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 [: n'k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +5g_KS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a_^\=&?'  
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。 xC?6v '  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]Grek<  
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。。。 B-Ll{k^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 s0TORl6Z|  
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) :%_LpZ  
下面是修改过的unary_op 7J D' )  
WH#1 zv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /Iu 1L#  
class unary_op P[G)sA_"  
  { kf\PioD8  
Left l; q<x/Hat)  
  R^8o^z['6u  
public : + B,}Qr  
G=s}12/Z"{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Pf")e,u$  
M!siK2  
template < typename T > 58}U^IW  
  struct result_1 6IN e@  
  { hIYNhZv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y1jCg%'H  
} ; )W,aN)1)  
5zK4Fraf  
template < typename T1, typename T2 > K(e$esLs-  
  struct result_2 1SQ3-WU s  
  { Ljm[?*H#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V@.Ior}w  
} ; ih-#5M@  
gMi0FO'  
template < typename T1, typename T2 > //up5R_nx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kYE9M8s;  
  { >4x(e\B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); { T/[cu<  
} Pa>AWOG'  
\i>?q   
template < typename T > Fk&c=V;SU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \Gef \   
  { /* (Kr'c  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5ORo3T%  
} }?$F}s-  
E<rp7~#  
} ; ; }I:\P  
2"v6 >b%  
rET\n(AJ  
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 6$hQ35  
好啦,现在才真正完美了。 M5 LfRBO  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~gJwW+  
LRxZcxmy  
template < typename Right > MVpGWTH@F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~p6 V,Q  
  { u4cnE"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dM.f]-g  
} (' (K9@}  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 GhAlx/K  
N@4w! HpJ  
B&M%I:i  
SBu"3ym  
4!{KWL`A  
十. bind RXMISt3+{y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 /aCc17>2V{  
先来分析一下一段例子 8L=HW G!1  
YR\faVk  
@-07F,'W,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @(w@e\Bq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {f_={k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7DogM".}~Q  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 5+4IN5o]=  
我们来写个简单的。 >a<.mU|#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b}$+H/V  
对于函数对象类的版本: oi7@s0@  
E:_ZA  
template < typename Func > n t;m+by  
struct functor_trait 3)wN))VBX  
  { b<[Or^X ]  
typedef typename Func::result_type result_type; f].h^ ~.q  
} ; PA{PD.4Du  
对于无参数函数的版本: dw>C@c#"  
4&lv6`G `  
template < typename Ret > (*9$`!wS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C\3rJy(VJ  
  { FW;?s+Uyx  
typedef Ret result_type; 'T;P;:!\  
} ; _IHV7*u{;  
对于单参数函数的版本: :1Xz4wkWS*  
>0y'Rgfe  
template < typename Ret, typename V1 > ;3coP{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wYXQlxdy  
  { :wyno#8`-  
typedef Ret result_type; Vi$~-6n&  
} ; bTNgjc  
对于双参数函数的版本: |fJ};RLI"  
yf.~XUk^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sRR( `0Zp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8P\G }  
  { 9 RgVK{F  
typedef Ret result_type; 6dr%;Wp  
} ; PcMD])Z{G  
等等。。。 y3Qsv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ha<[b ue  
1Faf$J~7|  
template < typename Func > @Ns Qd_e  
struct func_return J7$5s  
  { @Sn(lnlB  
template < typename T > mfn,Gjt3O  
  struct result_1 %)8}X>xq  
  { ./Zk`-OBT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Lnl(2xD  
} ; K hR81\  
@l5"nBs<_:  
template < typename T1, typename T2 > (UD@q>c  
  struct result_2 k/_ 59@)  
  { H [\o RId  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oG?Xk%7&\  
} ; _Kf%\xg  
} ; 3AtGy'NTp  
q-2Bt,Y  
] IQ&>z}<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 YQvD|x  
V#$RR!X'  
template < typename Func, typename aPicker > A2Ed0|By  
class binder_1 ',@3>T**  
  { `:KY\  
Func fn; M#6W(|V/  
aPicker pk; 7hcYD!DS  
public : <oV(7  
7M~K,E(7~  
template < typename T > s WvBv  
  struct result_1 ,AFu C <  
  { lIS-4QX1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e{K 215  
} ; ;7V%#-  
L|7R9+ZG  
template < typename T1, typename T2 > c ( C%Hld  
  struct result_2 C`9+6T  
  { '@KEi%-^>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #&aqKV Y  
} ; 3z?> j]  
B%b4v  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} u'DRN,h+  
E7UU  
template < typename T > J/aC}}5D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8qTys8  
  { I"<\<^B<  
  return fn(pk(t)); _7 L-<  
} ?Ep [M:,q  
template < typename T1, typename T2 > K=k"a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n M*%o-  
  { }2.`N%[  
  return fn(pk(t1, t2)); WX?IYQ+  
} k$R-#f;  
} ; KwSqKI7]0  
HCs?iJ  
$a"Oc   
一目了然不是么? %T%sGDCV  
最后实现bind IfAZn_  
9}<ile7^  
<0&*9ZeD  
template < typename Func, typename aPicker > xF'EiX~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q dBrQC  
  { zKJ#`OhT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d#4**BM  
} 0@iY:aF  
IY\5@PVZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b9HtR-iR;  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 6j]0R*B7`Q  
]MitOkX  
十一. phoenix kfY}S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DU/]  
)_S(UVI5  
for_each(v.begin(), v.end(), Hk.TM2{w  
( ;))+>%SGCt  
do_ c9u`!'g`i  
[ | rtD.,m   
  cout << _1 <<   " , " oIzj,v8$  
] y I  
.while_( -- _1), ,f'CD{E  
cout << var( " \n " ) }@q`%uzi  
) FbFPJ !fb  
); 37.S\ gO]  
xr Jg\to{i  
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: $ >eCqC3  
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 j-}O0~Jz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YZ8>OwQz2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: P{>!5|k  
`e&Suyf4B  
Vv=. -&'  
template < typename Cond, typename Actor > y/7\?qfTk  
class do_while 21l;\W  
  { #r\4sVg  
Cond cd; wE`]7mA  
Actor act; "`e{/7I  
public : 6 V=9M:  
template < typename T > !M1"b;  
  struct result_1 qqY"*uJ'  
  { N5 6g+,w%)  
  typedef int result_type; Am|%lj+1z  
} ; j6 z^Tt12  
/7F:T[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xY(*.T9K  
N S[l/0F&  
template < typename T > >KhOz[Zg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bK&+5t&  
  { T:yE(OBf  
  do . 3T3E X|G  
    { hhc,uJ">!  
  act(t); Pu$Tk |  
  } y766; X:J  
  while (cd(t)); Fywv  
  return   0 ; +VOK%8,p  
} yYA$I'Bm\  
} ; 1\2no{Vh  
j'"J%e]  
#c.K/&Gc7j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Bn&ze.F  
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。 ; )@~  
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。 I:1C8*/  
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。 .|i.Cq8  
下面就是产生这个functor的类: [5Mr@f4I  
=W!/Z%^*8  
Cj lk  
template < typename Actor > ;+ hH  
class do_while_actor JOeeU8C  
  { M&9+6e'-F  
Actor act; ')<hON44EX  
public : MeZf*' J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} FP4P|kl/9'  
z[qDkL  
template < typename Cond > {8bSB.?R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V/9!K%y  
} ; &7tbI5na@  
w@w(-F!%l  
,UF_`|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <bEbweQrgm  
最后,是那个do_ k!'a,R:  
P.9>z7l{  
hf&9uHN%7m  
class do_while_invoker Em~>9f ?Q(  
  { _L=h0H l  
public : q9s=~d7  
template < typename Actor > hZt!/?dc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Qj3EXb  
  { )MTOU47U  
  return do_while_actor < Actor > (act); ds[|   
} cTTL1SW  
} do_; m^;f(IK5  
i?^L/b`H  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? R~ q]JSIC@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 g{&ui.ml&  
最后来说说怎么处理break和continue u;2[AQ.  
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。 0oIe> r  
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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