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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gRBSt M&hU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q`XW5VV{K  
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, ;W]D ~X&  
&!ED# gs  
p6`Pp"J_tr  
z< z*Wz  
  class filler 0y)}.'  
  { o4$Ott%Wm  
public : gfi AK%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _eGT2,D5r  
} ; R)ERx z#  
w{pUUo:<  
<lUOJV{&\  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: _ `H.h6h  
K&*iw`  
<"W?<VjO  
[+;qWfs B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {@?G 9UypA  
Ck: 9gn  
Rj^7#,993  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 / /'Tck  
:z]}ZZ  
{jjSJIV1  
MhNFW'_  
二. 战前分析 j`O7=-  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 }.p<wCPy6  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 + :Vrip  
/D<"wF }@J  
_5mc('  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P}0*{%jB  
  /* --------------------------------------------- */ *l{yW"Su  
vector < int *> vp( 10 ); g?B3!,!9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); MU'@2c  
/* --------------------------------------------- */ zF8'i=b&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); PocYFhWQ`  
/* --------------------------------------------- */ []|;qHhC~(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); syv$XeG=}  
  /* --------------------------------------------- */ x[QZ@rGIW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \i!Son.<  
/* --------------------------------------------- */ ,|+Gls  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vv6?V#{  
j Fma|y  
EM@ ;3.IO  
n"6;\  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2#3^skj  
1._1, _2是什么? v!H:^!z  
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。 #Z\ O}<  
2._1 = 1是在做什么? FXV`9uq}Z  
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。 $6T3y8  
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。 Zk&h:c  
BYi)j6"  
UNDi_6Dy   
三. 动工 XF}rd.K:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q_ %cbAcD  
$+cAg >  
c8{]]  
YD\]{,F|  
template < typename T > pQMtj0(y  
class assignment Q/ZkW  
  { vfcb:x  
T value; jij<yM8$g  
public : DdSSd@,x*  
assignment( const T & v) : value(v) {} |9Yi7.  
template < typename T2 > F[saP0 *  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } n,j$D62[  
} ; /4$4h;_8  
M\oTZ@  
#D*r]M  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jTb-;4 N'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g%xGOA  
)4R:)-"f  
fr[3:2g-_  
r[_4Lo @G  
  class holder R^*K6Ad  
  { dRI^@n  
public : -h#mn2U~3r  
template < typename T > zP!J/}z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >O7~h[FN  
  { kS :\Oz\  
  return assignment < T > (t); JN'cXZJPn  
} G^wtE90  
} ; w~Ff%p@9  
5Y\!pf7SQ|  
V-!"%fO.s  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Kmz7c|  
DNkWOY#{  
  static holder _1; uS+k^ #  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J:j<"uPm  
T[?6[,.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PUdM[-zjh  
而不用手动写一个函数对象。 M2@b1;  
-x`G2i  
M+`H g_#Q  
R}:KE&tq  
四. 问题分析 !}KqB8;  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~u87H?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 [zkikZy  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -n5 B)uw=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }-@4vl x$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z5(enTy-  
Ad$n4Ze  
五. 问题1:一致性 is?2DcSl5  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| =Z G:x<Hg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 S/[E 8T"  
2; `=P5V  
struct holder #~L h#  
  { 9\;|x  
  // 4~z?"  
  template < typename T > ?BA^YF  
T &   operator ()( const T & r) const Pw0Ci  
  { ?=;qK{)37  
  return (T & )r; ^Q+i=y{W  
} i/So6jW  
} ; ]@^coj[  
Xz 4 x  
这样的话assignment也必须相应改动: Yw; D:Y(  
5 BtX63  
template < typename Left, typename Right > [5$w=u"j  
class assignment S8, Z;y  
  { sJ z@7.  
Left l; LjB;;&VCn  
Right r; 8Q{9>^  
public : l8h&|RY[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >q~l21dUi  
template < typename T2 > ,Gk}"w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mTNVU@TY=  
} ; 2[fN\e{  
MZJ]Dwt]  
同时,holder的operator=也需要改动: HO)/dZNU  
p&-'|'![l  
template < typename T > WQNE2Q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f:B>zp;N  
  { ;Lm=dd@S:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  '1^B +m  
} X^9d/}uTa  
fq[;%cr4  
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。 ;a{:%t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  Ez~'^s@  
Z?Hs@j  
return l(rhs) = r; dsx]/49<  
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。 `#-P[q<v-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Zk8|K'oHx  
6]zd.W  
template < typename Tp > C[!MS5  
class constant_t wCf~O'XLw  
  { {O<l[|Ip  
  const Tp t; r7]zQIE  
public : c#IYFTz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }N0Qm[R  
template < typename T > PQKaqv}N  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .`<@m]m-  
  { SUKxkc(  
  return t; )Or  .;  
} :'F}Dy  
} ; 38DT2<qC  
!+)AeDc:j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z@Q@^ &0Mr  
下面就可以修改holder的operator=了 5 < wnva  
,j:|w+l  
template < typename T > +ISz?~8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h7*W *Bd  
  { `Q3s4VEC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |tR OL 9b  
} v:Tzv^  
r_e7a6  
同时也要修改assignment的operator() =0;}K@(J  
4'4\ ,o  
template < typename T2 > iy.2A!f^.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I+>%uShm  
现在代码看起来就很一致了。 $N :Vo(*  
N,2s?Y_!  
六. 问题2:链式操作 yme^b ;a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {!|}=45Z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 DrnJ;Hi"  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 m-^ 8W[r+_  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 i wxVl)QL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )[mwP.T=  
5zFR7/p{  
template < typename T > \I"Z2N>^z  
struct result_1 ]?x: Qm'yo  
  { <<=WY_m}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *BuUHjTv  
} ; @/ZF` :   
g;$Xq)Dd  
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: ;S0Kh"A  
ae:zWk'!  
template < typename T > }ENR{vz$A  
struct   ref 8Og_W8  
  { P=3RLL<l  
typedef T & reference; W^3uEm&l!)  
} ; 322jR4QGr  
template < typename T > C2Xd?d  
struct   ref < T &> |-V&O=!^+  
  { 1]IQg;q  
typedef T & reference; l]~n3IK"  
} ; `wF8k{Pb  
WDFjp  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: FnJ?C&xK  
dq[Mj5eC  
template < typename T > V=fEPM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <mi-}s  
  { S= _vv)6+4  
  return l(t) = r(t); 2z\zh[(w  
} \U|ZR  
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。 HB Iip?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Og=*R6i  
z1^gDjkZ  
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 8 k3S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: btdb%Q*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 K\XH4kic  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s w39\urf  
最后的布局是: EkGQ(fZ1|  
                Add F(na{<g};  
              /   \ h?bb/T+'  
            Divide   5 +w=AJdc  
            /   \ o9cM{ya/>  
          _1     3 5M9 I,  
似乎一切都解决了?不。 &WNf M+  
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。 JaB<EL-9r2  
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。 Gmf B  
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: [<'-yQ{l\  
Us+pc^A  
template < typename Right > J'N!Omz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sdQkT#%y  
Right & rt) const ]4;PR("aU  
  { j"AU z)x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r}uz7}z %"  
} z25m_[p2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 wywQ<n  
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。 ^ bEc6`eE  
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。 [s&$l G!  
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。 t |~YEQ  
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。 o.q/O)'V u  
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? :n /@z4#  
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: |&Ym@Jyj  
6252N]*  
template < class Action > wn)JXR  
class picker : public Action TEDAb >  
  { rj6#1kt  
public : $H+VA@_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} e["2QIOe  
  // all the operator overloaded LBF 1;zjK  
} ; =m5SK5vLKT  
gn3jy^5  
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。 Nbp!teH6  
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: ?B :a|0pf  
X^WrccNX  
template < typename Right > JPGzrEaZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7"8hC  
  { +[5.WC7J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Qx[t /~  
} qIld;v8w"g  
-WYAN:s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P;k0W>~k  
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。 B/` !K  
i86>]  
template < typename T >   struct picker_maker E*jP87g  
  { ?s:d[To6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 44-R!  
} ; V*W;OiE_ 3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3>Y 6)  
  { gks{\H]  
typedef picker < T > result; CZ nOui  
} ; $z+8<?YD  
b, :QT~g=  
下面总的结构就有了: `F/Tv 5@L  
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。 f%V4pzOc"  
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。 }!6\|;Qsz,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?wO-cnl  
至此链式操作完美实现。 y.[Mnj  
e^O(e  
kYLM&&h  
七. 问题3 8>7& E-  
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。 "_`F\DGAZu  
$^@)  
template < typename T1, typename T2 > wQRZ"ri,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^$ t7+g  
  { 6oBfB8]:d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?:w1je7  
} E8-P"`Qba  
8jyG" %WO  
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: Sv  &[f}S  
J9=m]R8T  
template < typename T1, typename T2 > 3;a<_cE*@  
struct result_2 }Q";aU0^  
  { zL\OB?)5J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *6} N =Z  
} ; hcyM6:}  
/c,(8{(O  
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? -=(!g&0  
这个差事就留给了holder自己。 Dq)j:f#QM  
    z`\F@pX%wC  
e6!LSx}y  
template < int Order > tzs</2 G,  
class holder; yV"ZRrjO'Z  
template <> f4BnX(1u  
class holder < 1 > "I QlVi  
  { 'D @-  
public : O)"gS!,  
template < typename T > 9D4NX<_  
  struct result_1 J&T.(  
  { ca>Z7qT!  
  typedef T & result; 0X^Ke(/89  
} ; ;g~TWy^o  
template < typename T1, typename T2 > /r=tI)'$  
  struct result_2 ~ {Mn{  
  { n(el]_d  
  typedef T1 & result; pZeE61c/  
} ; k68F-e[i^  
template < typename T > .B\5OI,]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FHC \?Cg  
  { LGl2$#x  
  return (T & )r; (<)]sp2   
} AhNq/?Q Q~  
template < typename T1, typename T2 > xe*aC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AW,53\ 0  
  { 5:kH;/U  
  return (T1 & )r1; 0$-xw  
} HvVts\f  
} ; Lliq j1&  
mL4]l(U  
template <> A$w4PVS  
class holder < 2 > !U5Wr+83  
  { ,%)6jYHRw  
public : T,VY.ep/  
template < typename T > &cu lbcz  
  struct result_1 )4&cph';  
  { -UD\;D?$  
  typedef T & result; qv@$ZLR  
} ; ;vIrGZV<  
template < typename T1, typename T2 > Y_QH&GZ  
  struct result_2 [3!~PR]  
  { d.P\fPSD  
  typedef T2 & result; u07pq4Ly  
} ; WoBo9aR  
template < typename T > =X.9,$Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M6}3wM*4  
  { rW0FA  
  return (T & )r; 'UYR5Y>  
} kbMYMx.[  
template < typename T1, typename T2 > DrO2y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  ?!`=X>5  
  { s%W<dDINl  
  return (T2 & )r2; L\#<JxY$p  
} W]5USFan  
} ; P<f5*L#HD  
6C+"`(u%V  
) lZp9O  
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> >。 ?G -e](]^<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _C`K*u 6Z<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sUU{fNC6|  
x(eb5YS  
return l(i, j) = r(i, j); ruazOmnn~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mzf+Cu:` v  
FG) $y[*  
  return ( int & )i; l@ap]R  
  return ( int & )j; oD$J0{K6  
最后执行i = j; >`%'4<I  
可见,参数被正确的选择了。 J;f!!<l\  
7IjQi=#:  
)-`;1ca)s  
>J>b>SU=-  
yn/rW$  
八. 中期总结 %,k] [V  
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: ^)W[l!!<)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ()3O=!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 iX4Iu3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  z~>pVs  
|K|h+fgG6*  
g'|MA~4yB  
3dRr/Ilc  
cJL'$`gWf  
I;1lX L  
九. 简化 ?A )hN8  
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。 &[ ;HYgp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6A=8+R'`F  
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: 1M}&ZH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :G<E^<M\)^  
  +-*/&|^等 !1G."fo  
2. 返回引用。 S!sqbLrBn  
  =,各种复合赋值等 W<E47  
3. 返回固定类型。 h@LHRMO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jWYV#ifs2  
4. 原样返回。 n2I V2^ "  
  operator, 17OH]  
5. 返回解引用的类型。 4~N[%>zJ  
  operator*(单目) C|o`k9I#  
6. 返回地址。 tT79 p.z B  
  operator&(单目) rrCNo^W1  
7. 下表访问返回类型。 wW/7F;54  
  operator[] P:N1#|g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0s>/mh;  
  operator<<和operator>> Vb'7>  
Q;D0<Bv  
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。 U_{Ux 2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <!pvqNApg  
<bD>m[8,  
template < typename Left > EVNY*&p  
struct value_return L^{|uP15N  
  { PtTHPAKj  
template < typename T > 5=1^T@~#&  
  struct result_1 nM0[P6p  
  { Zw~+Pb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6HlePTf8  
} ; Q pmsOp|  
H/"lAXfb  
template < typename T1, typename T2 > <$hu   
  struct result_2 kn/Ao}J74z  
  { YXI'gn2b#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l3IWoa&sh  
} ; >(snII  
} ; bl'z<S, '  
<~)kwq'  
Y X_ gb/A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v$ub~Q6W  
$/7pYl\n  
下面我们来剥离functor中的operator() +Lnsr\BA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ku..aG`  
3q?\r` a  
return l(t) op r(t) T]?n)L,2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "hy.GWF|*  
return op l(t) :(H>2xS,s  
return op l(t1, t2) Zx d~c]n  
return l(t) op Z?O *'#yn  
return l(t1, t2) op {b@KYR9K  
return l(t)[r(t)] Glpe/At  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p^pOuy8  
OGY"<YH6  
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: chEn|>~  
单目: return f(l(t), r(t)); A=j0On  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Wn>@9"  
双目: return f(l(t)); MG?0>^F  
return f(l(t1, t2)); }E7:ihy  
下面就是f的实现,以operator/为例 i:l<C  
":nQgV\ 9  
struct meta_divide $*W6A/%O  
  { ~M(5Ho  
template < typename T1, typename T2 > _fwb!T}$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w` DW(hXJ  
  { bUY>st'  
  return t1 / t2; `w.AQ?p@  
} {Ixg2=E\  
} ; X7g3  
#"49fMi/  
这个工作可以让宏来做: raQ7.7  
E{2Eoj;gq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +GAf O0  
template < typename T1, typename T2 > \ "rAY.E]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; UG<79"\i  
以后可以直接用  ]@M5&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /o2P+Xr8"  
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 .uEPnzi  
(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。。。) 8j4z{+'TQ  
1c@} C+F+  
>g;kJe  
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 . ]8E7  
0W%@gs5d&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tM#lFmdd\P  
class unary_op : public Rettype @;?T~^nGj  
  { dHk{.n^p  
    Left l; GTJ{h  
public : {bPV)RL:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} HQ9X7[3  
Ea( ,aVlj  
template < typename T > &k8vWXMGk%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w ;e(Gb%9  
      { A4QcQ"  
      return FuncType::execute(l(t)); W8g' lqc|  
    } h},oF!,  
p\ Lq}tk<  
    template < typename T1, typename T2 > Mzd[fR5a8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $@i"un;  
      { `.2h jO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); BQ jK8c<  
    } ?J,AB #+  
} ; j.:h5Y^N  
x3zj ?-  
D\H/   
同样还可以申明一个binary_op ayBRWT0  
AE@NOM7u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Urgtg37  
class binary_op : public Rettype Krs2Gre}  
  { Y+qQIMZ  
    Left l; tW;:-  
Right r; s[Ur~Wvn  
public : 1J? dK|% b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "EV!>^Z  
dC<LDxlv  
template < typename T > vEG'HOP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fKtV '/X;Q  
      { c={Ft*N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HWm#t./  
    } n$(p-po  
:3$}^uzIq  
    template < typename T1, typename T2 > ]P[%Mhg^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0ji q-3V)  
      { ?U7) XvQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p#KW$OQ]8  
    } _P?\.W@  
} ; x#C@8Bxq=  
:|1.seLQ  
HvxJj+X9  
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 q_Lo3|t i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X _$a,"'~)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jw ,izxia  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 S. |FL%;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! dr q hQ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。  d^|0R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \ /|)HElKR  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) *U l*%!?D  
下面是修改过的unary_op 19q{6X`x  
@InZ<AW>|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !Ss HAE|  
class unary_op OU7 %V)X5  
  { mceG!@t  
Left l; 1t9.fEmT  
  l|V;Ys5f  
public : FP"$tt(  
c6Q(Ygc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ejq#~Zhr!  
kVS?RHR  
template < typename T > 23DJV);g8  
  struct result_1 s0hBbL0DH  
  { ;o<m}bGaT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Tx%VU8\?n  
} ; 6*@yE  
Vga-@  
template < typename T1, typename T2 > 2yo cu!4l  
  struct result_2 :1 )DqoAJ  
  { O''y>N9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [t0rfl{.  
} ; /b,TpuM^  
TQ9D68 ,  
template < typename T1, typename T2 > eX l=i-'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YW; Hk1  
  { N6Z{BLZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]|:uU  
} vs&8wbS)  
Dmdy=&G  
template < typename T > 8n?kZY$,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9j|gdfb%ml  
  { %zo= K}u  
  return OpClass::execute(lt(t)); l+y-Fo@  
} G.U 5)4_^  
4-v6=gz.  
} ; 5 ZfP  
Me:{{-V4  
?PPZp6A3L=  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug g2p"LWex-  
好啦,现在才真正完美了。 T,JA#Rk|1N  
现在在picker里面就可以这么添加了: UmKX*T9  
?HR%bn gK  
template < typename Right > X21dX`eMN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 84&XW  
  { gH:ArfC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Wf>^bFb"$  
} t0m*PJcF  
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。 W$?e<@  
'qv;sB.  
k<4P6?  
19d6]pJ5  
`Xo 4q3  
十. bind XY+y}D %  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ?$%%Mp(  
先来分析一下一段例子 RB3 zHk%  
yi!`V.  
keqcV23k  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >[*4Tjg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %(LvE}[RJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2'{}<9  
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。 </E>tMW  
我们来写个简单的。 ^abD !8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: i</J@0}y  
对于函数对象类的版本: 'dt\db5p  
4Nmea-!*  
template < typename Func > ( v#pj8aE  
struct functor_trait Rs$5PdH  
  { &/ ouW'oP  
typedef typename Func::result_type result_type; !E& MBAKy  
} ; =l`OHTg  
对于无参数函数的版本: W8aU "_  
U=!@Db5k~  
template < typename Ret > ^b53}f8H  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .RRlUWu  
  { ESDB[ O+`x  
typedef Ret result_type; :):zNn_>`  
} ; VO`"<  
对于单参数函数的版本: bsO@2NP'  
8sw,k   
template < typename Ret, typename V1 > HcJE0-"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *_)E6Y?9  
  { wq72% e  
typedef Ret result_type; W (& 6  
} ; 9 qH[o?]  
对于双参数函数的版本: 3ps,uozj  
C{Blqf3V0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D@vMAW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #@_ 1fE  
  { ^Rmoz1d  
typedef Ret result_type; ndOfbu;mf  
} ;  Tb#  
等等。。。 w:Q|?30  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2a[9h #  
En5!"w|j  
template < typename Func > KU2$5[~j  
struct func_return fI11dE9&?[  
  { $!`L"szqD*  
template < typename T > 5G? .T?  
  struct result_1 W/v|8-gcK  
  { `s}BXKIv}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "T*I|  
} ; #?m{YT{P  
-2lRia  
template < typename T1, typename T2 > *ro.mQ_  
  struct result_2 3A R%&:-  
  { ){tPP$-i=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |s`Kd-'|q  
} ; ?L`ZKRD  
} ; ~ hD{coVTI  
C ktX0  
.;slrg(5F  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ed=}PrE  
& s-VSu7  
template < typename Func, typename aPicker > $,P\)</ VR  
class binder_1 =>YvA>izE  
  { !`C%Fkq  
Func fn; e\~l!f'z  
aPicker pk; {8ECNQ[]  
public : Uh\]?G[G  
;o >WXw  
template < typename T > @ta?&Qf)  
  struct result_1 6z]`7`G   
  { %O/d4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5&qY3@I7l  
} ; #PH#2/[  
]BfR.,,  
template < typename T1, typename T2 > T?e9eYwS  
  struct result_2 k5s?lWH  
  { I{<;;;a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qT 0_L  
} ; ` @>ZGL:  
xA9V$#d|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lWlUWhLnP  
jZ/+~{<  
template < typename T > fKYKW?g;)Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %1Jd ^[W  
  { #Gp M22d'(  
  return fn(pk(t)); \^m.dIPdO  
} LJ l1v  
template < typename T1, typename T2 > =~$U^IsWA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /h-6CR Ka  
  { tGqQJT#mr7  
  return fn(pk(t1, t2)); (uT^Nn9L=  
} 4ac1m,Jlt  
} ; FpC~1Nau  
k -]xSKG  
zf7rF}  
一目了然不是么? [,nfAY  
最后实现bind %/md"S  
kdd7X bw-  
kDg{ >mf  
template < typename Func, typename aPicker > wXcMt>3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :o<N!*pT  
  { H8<m9zDvl  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !?n50  
} 7BK46x  
776 nWw)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !*8#jy  
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。 PAr|1i)mB  
3z$HKG  
十一. phoenix /evaTQPz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Z]p8IH%~92  
-sx-7LKi  
for_each(v.begin(), v.end(), VlV)$z_  
( excrXx  
do_ :SQ LfOQ  
[ L-MiaKcL  
  cout << _1 <<   " , " w0$R`MOR+  
] w@2~`<Hk'"  
.while_( -- _1), tNYJQ  
cout << var( " \n " ) u IF$u  
) 6_Fpca3L  
); UMv"7~  
:;<\5Oy ^  
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=ip ,D  
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 sD.6"w7}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $Llv p bl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: b_ypsGE]5!  
"u,sRbL  
tw]/,>\G  
template < typename Cond, typename Actor > {QW-g  
class do_while #,)P N @P  
  { 3^'#ny?l  
Cond cd; GU5W|bS  
Actor act; 6,a%&1_  
public : 4 ;^g MI9  
template < typename T > B6(h7~0(<  
  struct result_1 v<%]XHN  
  { XEa~)i{O  
  typedef int result_type; X+d&OcO=q  
} ; `)LIVi"(D  
/XjN%|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vB=;_=^i 1  
Bmmb  
template < typename T > ::0aY ;D2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G^ K*+  
  { AmgWj/>  
  do m&,bC)}  
    { #!wsD7;  
  act(t); m\1VF\  
  } ~NA1SZ{Y+  
  while (cd(t)); _jiQL66pY  
  return   0 ; m\/>C|f\  
} `3]Rg0g&Xe  
} ; tx gvVQ  
NYGmLbq  
uSH> $;a  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R&]c"cO L8  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 5FZ47m ~{Z  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 i1tVdbC]  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 2\DTJ`Y,  
下面就是产生这个functor的类: (y%%6#bd  
`:V}1ioX5  
uAc@ Z-  
template < typename Actor > IPwj_jvw  
class do_while_actor ZK%Kgk[\:~  
  { sbs[=LW4  
Actor act; o?;F.W_  
public : `8mD7xsg$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +}kO ;\  
%3ou^mcj  
template < typename Cond > 7s0)3HR}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Zlr{L]c  
} ; Sb'N];  
ULV)0SB  
G`9cd\^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \I'f3  
最后,是那个do_ +SAk:3.#CV  
~*jsB=XM/  
(s5<  
class do_while_invoker >6*(}L9  
  {  Y>xi|TWN  
public : nXv 7OEpTx  
template < typename Actor > w/?nUp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const aytq4Ts  
  { X!HDj<  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,:Rft  
} NG!>7$@RV  
} do_; 14mXx}O  
N>Vacc_[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P'-JbPXU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9Q,Msl4n  
最后来说说怎么处理break和continue ^fFtI?.6jI  
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。 s"pR+)jf1D  
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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