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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0@PI=JZ%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e't1.%w  
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, ( G#W6  
\{M/Do:  
&IgH]?t  
gpzZs<ST  
  class filler 2*@.hBi  
  { H;rLU9b  
public : ?>o|H-R~5Z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b&Go'C{p  
} ; 7F D.3/  
F {T\UX  
Pi:=0,"XOp  
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: b_j8g{/9  
H g;;>  
04cNi~@m  
0] $5jW6]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \mp5G&+/Q  
1*J#:|({(  
9J'3b <  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h9L/.>CX  
>n^[-SWJCT  
>On"BP# U  
QHuh=7u)  
二. 战前分析 nH^RQ'19  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 i@ XFnt  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 |Zrkk>GW:  
v\?J$Hdd  
`OmYz{*r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =c(3EI'w  
  /* --------------------------------------------- */ [v$NxmRu  
vector < int *> vp( 10 ); gC qQ~lWZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); lKF<]25  
/* --------------------------------------------- */ [r5k8TB1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #yVMC;J?W  
/* --------------------------------------------- */ z7P] g C$\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,dIo\Lm  
  /* --------------------------------------------- */ hPHrq{YZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _{5t/^w&!  
/* --------------------------------------------- */ P?P))UB5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X@n\~[.B  
8^Ov.$rP  
j,/t<@S>  
`F<[\@\d5  
看了之后,我们可以思考一些问题: B =`"!?we  
1._1, _2是什么? ^."HD(  
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。 Ut xe  
2._1 = 1是在做什么? K2GcU_*t  
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。 H^no&$2`1  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 h8MkfHH7{  
]XH}G9X^  
JrdH6Zg  
三. 动工 ].eY]o}=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Xqac$%[3  
\!tS|h  
:>t? ^r(  
@GiR~bKZ  
template < typename T > U 0M>A  
class assignment T?Dq2UW  
  { ohA@Zm8O  
T value; mxRe2<W  
public : d^w*!<8  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^:RDu q  
template < typename T2 > CXs i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } RO"*&o'K'  
} ; 9$xEktfV  
E+&]96*Lby  
c[Mz#BWG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Nv iPrp>c  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X; gN[  
-e{H8ro  
DvuL1Me Ko  
Vo%UiVHy  
  class holder LQMVC^ G  
  { d\ &jl`8*  
public : pP'-}%  
template < typename T > JAA P5ur  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const IP1|$b}sq  
  { N[$(y} !s  
  return assignment < T > (t); ^j2:fJOU#  
} QsmG(1=  
} ; )W@H  
tc{23Rf%  
>oc7=F<8lS  
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: P-~Avb  
z^4\?R50yO  
  static holder _1; n^/,>7J   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rrSA.J{  
 <C4^Vem  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l!ye\  
而不用手动写一个函数对象。 T T0O %  
MjU>qx::  
e<^tY0rR&  
$Mx.8FC +  
四. 问题分析 P|.KMtG  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 9w Kz p  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 s=huOjKL]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 q9Y0Lk  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nWZrB s _  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d1j v>tu  
=]E1T8|  
五. 问题1:一致性 aG |)k,  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| CSU>nIE0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7k3":2 :  
#G#gB   
struct holder %h%r6EB1F  
  { TF^]^XS'  
  // 73xI8  
  template < typename T > 33Mr9Doon  
T &   operator ()( const T & r) const PfrW,R~r  
  { Iz{AA-  
  return (T & )r; v2@M,xbxF:  
} l:@.D|(o3  
} ; Q)a*bPz  
k5xirB_  
这样的话assignment也必须相应改动: 1*-58N*  
Q|G[9HBI  
template < typename Left, typename Right > <E\BKC%M  
class assignment ;pB?8Z  
  { |E7]69=P  
Left l; E$G "R =  
Right r; 6 *8Ge  
public : jEO;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kD; BwU[  
template < typename T2 > eB]ZnJ2^=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "J{,P9P6  
} ; 4t8 Hy  
f CVSVn"o  
同时,holder的operator=也需要改动: ;%82Z4  
#-V Kk  
template < typename T > vRY4N{v(<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const aVtwpkgZ  
  { OQsH,'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1%=,J'AH  
} )US) -\^  
a,tP.Xsl  
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。 (Pu*[STTT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ):[[Ch_  
n+i}>3'A  
return l(rhs) = r; HxM-VK '  
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。 !9N%=6\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QTyl=z7  
%Mu dc  
template < typename Tp > g+CH F?O  
class constant_t eeX>SL5'i  
  { ``\H'^{B  
  const Tp t; L`p[Dq.  
public : Gce_gZH7{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %q!nTG U~  
template < typename T > /;>EyWW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bVrvb`0  
  { Ar$LA"vu4  
  return t; p*'?(o:=  
} OL=bhZ  
} ; 2-6-kS)c  
K4tX4U[Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i}YnJ  
下面就可以修改holder的operator=了 .KD07  
_1Eyqh`oh  
template < typename T > G@(7d1){  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _\<M58/z  
  { Owr`ip\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $ S49v  
} (+@.L7>m+t  
BKTsc/v2>:  
同时也要修改assignment的operator() _`(g?  
-/</7I  
template < typename T2 > 83 n: h08  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } F,bl>;{[{  
现在代码看起来就很一致了。 p)ONw"sb  
68SM br  
六. 问题2:链式操作 OwEz( pj@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 w*}9;l  
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。 f0F$*"#G  
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。 Q&J,"Vxw  
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。 y/ FisX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bODl q  
gM*s/,;O"  
template < typename T > x0d+cSw  
struct result_1 zaZnL7ZJX  
  { 2*M*<p=v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u%pief  
} ; x EBjfn  
=~h54/#[I  
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: !2Orklzd1  
EDo (  
template < typename T > x6t;=  
struct   ref |}`5< a!6U  
  { Vo%d;>!G\;  
typedef T & reference; qj1z>,\  
} ; nqBu C  
template < typename T > cC4T3]4l'  
struct   ref < T &> @K9T )p]  
  { ff#-USK^R  
typedef T & reference; z)%1i  
} ; =(ZGaZ}  
 q0~_D8e,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $c}0L0  
6fkr!&Dy7  
template < typename T > `9ox?|iJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 'm|m +K83  
  { {#,FlR2  
  return l(t) = r(t); sYXS#;|M  
} qC )VT3  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 R*X2Z{n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i.sq^]j  
{Fi@|'  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 RY{tX`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O[ !o1.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j;)6uia*A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9HX+sB M  
最后的布局是: eEQ[^i  
                Add [fp"MPP3  
              /   \ (5~C _Y  
            Divide   5 B$l`9!,  
            /   \ A ? M]5d  
          _1     3 3ZlI$r(  
似乎一切都解决了?不。 W[Bu&?h$  
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。 7g)3\C   
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。 @@wx~|%  
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: <^U(ya  
G+uiZ (p>  
template < typename Right > [.X%:H+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ozC!q)j  
Right & rt) const t\i1VXtO  
  { (L$~ zw5gr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Nz*sD^SJa  
} U*Qq5=dqD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Hc]1mM  
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。 W(h8!}  
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。 ;YDF*~9u  
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。 Eap/7U1Q  
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。 pFTlhj)1  
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? IY6_JGe_w  
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:  7E`(8i  
</gp3WQ.  
template < class Action > | ",[C3Jg  
class picker : public Action 9T2A)a]0  
  { c^O#O  
public : WEtA4zCO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} UglG!1L  
  // all the operator overloaded ;9 ,mV(w  
} ; y?n2`l7f  
`t0f L\T  
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。 {|Ki^8h/p  
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: -'[(Uzj  
$-Pqs ^g  
template < typename Right > *xg`Kwl5Kl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,|X+/|gm  
  { 1Xr"h:U_X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oL'1Gm@X?  
} HDVl5X`j'  
x$GsDV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rA1r#ksQ  
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。 yW^IN8fm  
dAr)%RZ  
template < typename T >   struct picker_maker !UoU#YU  
  { 0sDwTb"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !I5~))E  
} ; 1N9< d,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,p!B"# ot  
  { i*CQor6|z  
typedef picker < T > result; [z%?MIT  
} ; `{U%[$<[W  
{^2W>^  
下面总的结构就有了: {HHh.K  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 :X1cA3c!  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 - ~\.n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T5S g2a1&  
至此链式操作完美实现。 4b2mtLn_  
6 W;?8Z_1  
58&{5YpS  
七. 问题3 j\'+wVyo  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 AL]h|)6QpC  
+K;Y+ K&;2  
template < typename T1, typename T2 > n<?SZ^X{,/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wfDp,T3w7  
  { DVl[t8K!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YxEbg(Y  
} C~{NKMeC/m  
Fkc x+d  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 2K]IlsMO&  
M_h8#7{G  
template < typename T1, typename T2 > `M?v!]o  
struct result_2 O:;OR'N9  
  { Y  .  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4r1<,{gCS  
} ; >; &s['H  
K[uY+!'1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? JFRpsv  
这个差事就留给了holder自己。 "($Lx  
    dU oWo3r=  
9DOkQnnc  
template < int Order > -c+>j  
class holder; F1gt3 ae  
template <> q Vm"f,ruo  
class holder < 1 > {gFAvMj #  
  { d"B@c;dD  
public : P>*Fj4 Z~  
template < typename T > @s%X  
  struct result_1 ]<27Sw&yaG  
  { Aq V09 $  
  typedef T & result; Nfv="t9e  
} ; ^W Y8-6  
template < typename T1, typename T2 > @[MO,J&h  
  struct result_2 U~uwm/h  
  { x37/cu  
  typedef T1 & result; s0cs'Rg  
} ; nJFk4v4:2  
template < typename T > .E+OmJwD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "jL1. 9%"  
  { wJ6_I$>  
  return (T & )r; RX:R*{]-  
} O!;H}{[dg  
template < typename T1, typename T2 > {!L=u/qs"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l+%Fl=Q2em  
  { U+-F*$PO+  
  return (T1 & )r1; pvlDjj}  
} yahAD.Xuo@  
} ; lM>.@:  
%/51o6a  
template <> _B)s=Snx  
class holder < 2 > G'u|Q mb1  
  { k@S)j<  
public : p"2m90IO  
template < typename T > tl|ijR  
  struct result_1 S+r^B?a<oM  
  { ".gNeY6)x  
  typedef T & result; W!t{rI72  
} ; ;AKwx|I$g  
template < typename T1, typename T2 > $]C=qM28-  
  struct result_2 z) :ka"e  
  { tZbFvk2  
  typedef T2 & result; 80C(H!^  
} ; *ot> WVB  
template < typename T > `?l3Ct*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GMl"{ Oxo&  
  { (~JwLe@a  
  return (T & )r; A_Rrcsl4  
} 0LdJZP  
template < typename T1, typename T2 > ~(P&g7u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OVZP x%a  
  { H9U .lb  
  return (T2 & )r2; oe9lF*$/  
} Or7 mD  
} ; [ 7g><  
SrFx_n  
6#U^< `  
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> >。 lCR!:~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 802H$P^ps  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zEj#arSE4  
)n>+m|IqY(  
return l(i, j) = r(i, j); V7EQ4Om:It  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,[* ;UR  
\|.7-X  
  return ( int & )i; Huc|6~X  
  return ( int & )j; `rlk|&T1  
最后执行i = j; -\4zwIH  
可见,参数被正确的选择了。 7b,(\Fm  
H]&gW/=  
le8 #Z}p  
O(c@PJem  
a7#?h%wf  
八. 中期总结 RO.U(T  
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: vQ1 v# Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5!(?m~jJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2z\e\I  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor | &7S8Q  
-R b{^/  
^AL2H'  
GSi>l,y'  
eM2|c3/  
T]9m:z X9s  
九. 简化 1& ^?U{  
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。 uOd& XW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0 ipN8Pg+  
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: eTbg7"waA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r|eZv<6  
  +-*/&|^等 v-Qmx-N  
2. 返回引用。 $!B}$I;cd  
  =,各种复合赋值等 r@kP*  
3. 返回固定类型。 l1'6cLT`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ok{!+VCB5  
4. 原样返回。 bm# (?  
  operator, ++jAz<46  
5. 返回解引用的类型。 tU :EN;H  
  operator*(单目) k XrlSaIc  
6. 返回地址。 &%mXYj3y5  
  operator&(单目) ^5; `-Ky  
7. 下表访问返回类型。 Nd@~>&F  
  operator[] z~{&}Em ~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :J/M,3  
  operator<<和operator>> oD.r `]k  
~ G6"3"  
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。 2=iH$v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: yZ kyC'/  
8gy_Yj&{P  
template < typename Left > . (}1%22  
struct value_return y[?-@7i  
  { ~xLJe`"JUx  
template < typename T > OI}cs2m  
  struct result_1 7.g [SBUOG  
  { = ieag7!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jE\Sm2G9  
} ; &--ej|n  
0#cy=*E  
template < typename T1, typename T2 > '#/G,%m<!i  
  struct result_2 >>{FzR  
  { ;j8 )KC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; hr GH}CU"  
} ; YXo|~p;=Y  
} ; v <Kmq-b  
-E"GX  
wU\s; dK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \QE)m<GUe  
}g7]?Ee  
下面我们来剥离functor中的operator() `n5"0QRd  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  rl2&^N  
wV\gj~U;P  
return l(t) op r(t) f"1>bW>R+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \*f;Xaa  
return op l(t) !V 2/A1?  
return op l(t1, t2) mtz#}qD66  
return l(t) op L2Pujk  
return l(t1, t2) op ^z6_Uw[  
return l(t)[r(t)] { FZ=olZ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jw<pK4?y  
1K,1X(0rL8  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ,L bBpi=TJ  
单目: return f(l(t), r(t)); UhA"nt0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); VA *y|Q6  
双目: return f(l(t)); +5VLw  
return f(l(t1, t2)); xj5;: g#!  
下面就是f的实现,以operator/为例 Sf5X3,Uw  
LI2&&Mw  
struct meta_divide '52~$z#m  
  { ]$b[` g&  
template < typename T1, typename T2 > g<{xC_J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $un?0S  
  { )XcOl7XLN  
  return t1 / t2; 5%sE] Y#  
} _4^R9Bt  
} ; A+hT3;lp  
~ .;<  Bj  
这个工作可以让宏来做: ]BR,M4   
M@0;B30L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7$h#OV*@,  
template < typename T1, typename T2 > \ P) 3mX.(}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2^8%>,  
以后可以直接用 T)r9-wOq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6G=j6gK%P  
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 ~ vqa7~}m  
(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。。。) g8PTGz  
r@ZJ{4\Q  
=s<( P1|"  
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 qucq,Yw  
jH_JmYd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \hCH>*x<  
class unary_op : public Rettype [jmd  
  { &x3VCsC\|  
    Left l; lRXK\xIP ,  
public : RjN{%YkXe  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GvBHd%Ot  
g)-bW+]q  
template < typename T > JQ"U4GVp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !"Oh3 6  
      { ,c NLkoN  
      return FuncType::execute(l(t)); `]%|f  
    } -Z's@'*  
thhwN A  
    template < typename T1, typename T2 > Fi0GknQ+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S\;V4@<Kn  
      { %$b:X5$Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); '3g[]M@M  
    } 55z]&5N  
} ; [UH||qW  
F]<Xv"  
EVGt 5z  
同样还可以申明一个binary_op  P Y  
T:; 2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P?k0zwOlBl  
class binary_op : public Rettype :5{wf Am  
  { ')$+G152  
    Left l; 2 O%`G+\)  
Right r; #)nSr  
public : 76`8=!]R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u?}(P_9  
nR-YrR*k  
template < typename T > _WRFsDZ'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -[wGX}}  
      { <_-hRbS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r8xv#r1  
    } ojan Bg   
@"^0%/2-  
    template < typename T1, typename T2 > 4GX-ma,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9J2NH|]c  
      { H["`Mn7j2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]jo1{IcI  
    } uo@n(>}EL  
} ; TIQkW,  
;;#qmGoE  
 @fl-3q  
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 Tu).K.p:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~=uWD&5B4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) AT2nVakL  
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。 x$6^R q>2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d^{RQ   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 aWR}R>E  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,X`)ct  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) `)T13Xv  
下面是修改过的unary_op e,W%uH>X  
ww], y@da  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~f$|HP}  
class unary_op |#]@Z)xa  
  { ^\4h<M  
Left l; wAf\|{Vn  
  i OW#>66d  
public : NQJq6S4@  
RO 4Z?tz  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CxwoBuG=?  
{xXsBh Y  
template < typename T > W*Zkc:{eB  
  struct result_1 W3MJr&p  
  { x!5'`A!W%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (|klSz_4LM  
} ; L~lxXTG\  
'>-gi}z7  
template < typename T1, typename T2 > -?V-*jI  
  struct result_2 nn@-W]  
  { f4 P8Oz  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ywGd>@  
} ; ,!#*GZ.ix  
4T|b Cs?e  
template < typename T1, typename T2 > v0z5j6)-1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J^SdH&%Z  
  { (l^3Z3zf&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 49GkPy#]L=  
} J8uLJ  
,|y:" s  
template < typename T > [j=yMP38!:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o<BOYrS  
  { X' H[7 ^W  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8']M^|1  
} hYPl&^  
a, k'Vk{  
} ; e:fy#,HEj{  
2@'oe7E  
BTGv N %  
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 ORe(]I`Z  
好啦,现在才真正完美了。 .}t~'*D  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8!O5quEc  
! h"Kq>9 T  
template < typename Right > UO0{):w>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]m g)Q:d,  
  { LClNxm2X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); YVQN&|-  
} ` Q|*1  
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。 C7lH]`W|/  
*X'Y$x>f  
60P#,o@G  
be]bZ 1f  
i UCXAWP  
十. bind g7}Gip}.>  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ;X?}x%$  
先来分析一下一段例子 RDW8]=uM  
4r>6G/b8*  
{@6= Q 6L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R Q vft  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2`7==?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >80;8\  
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。 z:8eEq3w  
我们来写个简单的。 d"}k! 0m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xSktg]u Se  
对于函数对象类的版本: .a O,8M  
#p P[xE"Y  
template < typename Func > aoMqSwF=  
struct functor_trait UtPLI al  
  { HJLu'KY }  
typedef typename Func::result_type result_type; +o\:d1y  
} ; ?k]2*}bz  
对于无参数函数的版本: d/PiiiFf,  
S>h;K`  
template < typename Ret > nxUJN1b!N  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mw_~*Nc'9  
  { rM`X?>iT+  
typedef Ret result_type; $bW3_rl%X  
} ; Ov 5"  
对于单参数函数的版本: (!ZM{Js%  
VCY\be  
template < typename Ret, typename V1 > OVm\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $;1#To  
  { 'qZW,],5  
typedef Ret result_type; gp5_Z-me  
} ; S?>HD|Z  
对于双参数函数的版本: zz+$=(T:M  
x.7]/)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r[2ILe  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > I;e=0!9U  
  { 6g|*`x{  
typedef Ret result_type; 4lr(,nPRD  
} ; _7H7 dV  
等等。。。 }=%oX}[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E)TN,@%  
#yI mKEYX  
template < typename Func > D&od?3}E  
struct func_return SG6kud\b  
  { 5*+!+V^?X  
template < typename T > tz5e"+Tz  
  struct result_1 d6'{rje(  
  { /M|2 62%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Jy)KqdkX+  
} ; xDG2ws=@D  
JW{rA6?   
template < typename T1, typename T2 > gbI^2=YT'  
  struct result_2 WlB  
  { 4A8;tU$&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y`\@N"Cf  
} ; YUx.BZf7  
} ; =T -&j60  
JG" R\2  
4.Q} 1%ZN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ySx>L uY#3  
G~Hzec{#tg  
template < typename Func, typename aPicker > {t0) q  
class binder_1 brW :C? }  
  { RZHd9v$  
Func fn; S4'   
aPicker pk; 6eT5ktf  
public : Hc>m;[M)l  
xfpa]Z  
template < typename T > $K]m{  
  struct result_1 Gcdd3W`O  
  { 3  ^>l\,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ] Bcp;D  
} ; PMN jn9d  
{l>yi  
template < typename T1, typename T2 > B.dH(um  
  struct result_2 &^#VN%{  
  { ]b\yg2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *]AdUEV?  
} ; X.Rb-@  
A Y*e@nk\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,{BaePMp  
F$ #U5}Q  
template < typename T > jBgP$g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EH256f(&  
  { L\@I*QP  
  return fn(pk(t)); [3(7  4  
} v3aYc:C  
template < typename T1, typename T2 > eO?p*"p"F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4Uphfzv3D  
  { P>s[tM  
  return fn(pk(t1, t2)); *1v[kWa?  
} >33=<~#n  
} ; hEBY8=gK  
vhpNpgz  
#~7ip\Uf[  
一目了然不是么? cki81bOT  
最后实现bind 2 lj'"nm  
5Ow[~p"l<  
U%<koD[,  
template < typename Func, typename aPicker > `(YxI  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g;2?F[8Th  
  { CDP U\ZG  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M}yDXJx  
} "JlpU-8[0@  
q(`/Vo4g(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t5y;CxL  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 RloK,bg  
iV&6nh(  
十一. phoenix &Xf^Iu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Fs9I7~L3  
, Wk?I%>  
for_each(v.begin(), v.end(), +kzo*zW$L  
( SKkUU^\#R`  
do_ ]ooIr Y8  
[ GBRa.;Kk  
  cout << _1 <<   " , " l)Crc-:}4j  
] 5]AC*2(  
.while_( -- _1), D;;!ODX$?  
cout << var( " \n " ) 4lKq{X5<  
) c_vqL$Dl  
); I@yCTl uV$  
xx#zN0I>-y  
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: _*1`@  
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 1Cgso`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 BT}!W`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: KX'{[7}m'  
>`A9[`$n  
AlAYiUw{  
template < typename Cond, typename Actor > &Low/Y'.jJ  
class do_while D/vOs[X o,  
  { FVaQEMZ^  
Cond cd; J&.{7YF  
Actor act; PIdikA  
public : ? 4q4J8j  
template < typename T > ;[=8B \?  
  struct result_1 Cjc6d4~  
  { auK?](U  
  typedef int result_type; L?WFm n  
} ; 19E 8'@  
MP_ ~<Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <vONmE a  
}bdmomV  
template < typename T > CGY]r.O*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =a@j=  
  { &#!4XOyB  
  do pe]A5\4c  
    { :,'wVS8"]  
  act(t); `(_s|-$  
  } NQ(1   
  while (cd(t)); 3%E }JU?MM  
  return   0 ; ca7=V/i_a{  
} Ju96#v+:  
} ; $$ Oey)*  
WvBc#s-  
a yCY~=i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y2n!>[[.  
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。 JBE!j-F  
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。 YQHw1  
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。 :N4t49i  
下面就是产生这个functor的类: oSy yd  
*h!28Ya(~  
gkES5Q  
template < typename Actor > \m(VdE  
class do_while_actor 1 *'HL#  
  { *>|gxM8  
Actor act; + +M$#Er&  
public : 'ig&$fzb  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5*lT.  
:S<f?* }:  
template < typename Cond > xe{ !wX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^l9N48]|?  
} ; i~I%D%;  
M+U9R@  
L ^q""[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5ymk\Lw  
最后,是那个do_ =Xi07_8Ic<  
=Je[c,&j$?  
=]6%G7T  
class do_while_invoker 7 n8"/0kc:  
  { ,w {e  
public : B8": 2HrW$  
template < typename Actor > 0AZ")<^~7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const c3 jx+Q  
  { ,?>s>bHV  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8K:y\1  
} ZA0mz 65  
} do_; j[`j9mM8  
n^Hm;BiE#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NQBpX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s}w{:Hk,x8  
最后来说说怎么处理break和continue h2Ld[xvCu%  
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。 9s\A\$("l  
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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