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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r?Z8_5Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *.i` hfRc  
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, my*/MC^O  
WJg?R^  
QU\|RX   
,Z52d ggD  
  class filler bx5X8D  
  { (IEtjv}D  
public : 9cj:'KG)!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \Hy~~Zh2  
} ; p~M^' k=d  
S(rA96n  
hsVWD,w  
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: 3|@Ske1%Y  
pET5BMxGG  
<)"Mi}Q[)p  
gE:qMs;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); v'DL >Y  
XRaq\a`=:  
#5'9T:8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sYp@.?Tz  
ya|7hz{  
 C9*'.~  
VV?KJz=,W=  
二. 战前分析 tTP"*Bb  
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。 %pV/(/Q  
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 n*'|7#;  
v+Ooihxl  
/tV)8pEj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PCD1I98  
  /* --------------------------------------------- */ Pirc49c  
vector < int *> vp( 10 ); 4m%_#J{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); b~cN#w #  
/* --------------------------------------------- */  @4H*kA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); WzZb-F  
/* --------------------------------------------- */ :~g=n&x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0h$23.  
  /* --------------------------------------------- */ mNs&*h}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7zy6`O P  
/* --------------------------------------------- */ >D*L0snjV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +]Ydf^rF  
NbfV6$jo  
*R8q)Q  
qM]eK\q 1  
看了之后,我们可以思考一些问题: up`!r;5-  
1._1, _2是什么? /Wk\ 6  
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。 LUJKR6oT{>  
2._1 = 1是在做什么? l*/I ; a$  
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。 @@_f''f$  
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。 @Vc*JEW  
H}X3nl\]  
k%Jw S_F  
三. 动工 q]<cn2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: gNN{WFHQX:  
@e+QGd;}  
aQw?r  
mZ*!$P:vy"  
template < typename T > t&0pE(MO/  
class assignment mmEr2\L  
  { Qnph?t>  
T value; e=TB/W_  
public : b6Dve]  
assignment( const T & v) : value(v) {} kW5g]Q   
template < typename T2 > De\&r~bTW9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ll%[}C?~]?  
} ; 0I& !a$:  
{_l@ws  
!{"{(h)+@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 GuNzrKDr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8 <EE4y  
~[isR|>  
kC0F@'D  
)"wWV{k  
  class holder -AJe\ J 2  
  { 591Syyy  
public : "{j4?3f)  
template < typename T > eDgRYa9\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?nCG:\&;'=  
  { mKQ !@$*  
  return assignment < T > (t); LZ}C{M{=5A  
} tLJ"] D1w  
} ; V- Oy<  
>2,x#RQs  
+|KnO  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Ztr,v$  
AWc7TW  
  static holder _1; YrL:!\p.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,QdUfM  
"i(k8+i K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bc`jkO.q  
而不用手动写一个函数对象。 2 D>WIOX  
5iwJdm  
L "P$LEk  
g%Sl+gWdJ  
四. 问题分析 V*2uW2\}  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 kR3g,P{L  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 VkZrb2]v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >/Gz*.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 db'Jl^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Zchs/C 9{  
2X!O '  
五. 问题1:一致性 &2d^=fih  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| K}L-$B*i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bb`GV  
I>B-[QEC  
struct holder 4U*J{''L  
  { 2I* 7?`  
  // Q &<:W4N*  
  template < typename T > O=?WI  
T &   operator ()( const T & r) const J 6D?$  
  { wKIQK!B)mF  
  return (T & )r; gu7mGHn-  
}  pQKR  
} ; vT#zc)j  
Ep>3%{V  
这样的话assignment也必须相应改动: s{4|eYR  
]v{f!r=}  
template < typename Left, typename Right > ;!v2kVuS]  
class assignment R'`q0MoN1  
  { n*D-01v YP  
Left l; XXBN Nr_CK  
Right r; ) wtVFG  
public : >7[. {Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;Kob]b  
template < typename T2 > 01uMbtM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y?a*-"  
} ; ]d=SkOq  
L<'3O),}  
同时,holder的operator=也需要改动: dbQUW#<Q  
BT.;l I  
template < typename T > ;P3sDN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const jCa%(2~iQ7  
  { rXPq'k'h#-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w7 @fiH{  
}  G?AZ%Yx  
ze@NqCF  
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|Gb2X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 DK;p6_tT  
D~E1hr&Vd>  
return l(rhs) = r; a|Io)Qhr  
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。 tpOMKh.`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h,o/(GNnW  
j6]+ fo&3  
template < typename Tp > EnnT)qos  
class constant_t YBqu7&  
  { uLX5khQ  
  const Tp t; veIR)i@dx  
public : azF|L"-RP  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (L}  
template < typename T > v10p]=HmO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _H@Y%"ZHJ6  
  { 5N<f\W,  
  return t; 78zjC6}`  
} mN Hd  
} ; v6(Yz[  
5G"LuA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +RW P;rk  
下面就可以修改holder的operator=了 <+I^K 7   
qDHiyg^u  
template < typename T > 03$-U0.;-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ky>0  
  { 3NAU|//J  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _ZX"gH x  
} G|MjKe4}  
]wFKXZeK  
同时也要修改assignment的operator() ?@8[1$1a  
.@KpN*`KH  
template < typename T2 > hqrI%%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } C%_^0#8-0  
现在代码看起来就很一致了。 Ww-%s9N<  
mC OJ1}  
六. 问题2:链式操作 uTgBnv(Y*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f'P}]_3(  
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。 =2!AK[KxX  
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。 {uH 4j4)2  
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。 `2`Nu:r^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l`=).k   
65X31vU  
template < typename T > jR-DH]@y  
struct result_1 &U q++f6  
  { o_; pEe  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o (fZZ`6Y  
} ; g-lF{Z  
WvSh 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: e[_W( v  
, Fo7E  
template < typename T > dJID '2a  
struct   ref ;]YQ WK  
  { F[m"eEX  
typedef T & reference; oz $T.  
} ; mw0#Dhyy1=  
template < typename T > jusP aAdW  
struct   ref < T &> 4bXAA9"  
  { tTrUVuZ  
typedef T & reference; bL*;6TzRK  
} ; ^@f%A<  
0w^\sf%s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ZK,}3b{  
M7z>ugk"  
template < typename T > 3l5rUjRwj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const kB_uU !G  
  { 5c6CH k`:  
  return l(t) = r(t); gNk x]bm  
} $[9,1.?C  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 c*MSd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +9Z RCmV  
d.y2`wT  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 eveGCV;@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]}z;!D>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :(tSL{FO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lOp/kGmn+  
最后的布局是: E-h`lDoJ  
                Add lsmzy_gV7  
              /   \ s)Sa KE*d  
            Divide   5 G#n99X@-  
            /   \ `L0aQ$'>z  
          _1     3 DDxNqVVt4  
似乎一切都解决了?不。 <jd S0YT  
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。 &We1i &w  
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。 u*_I7.}9  
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: UJ' +Z6d  
g*$ 0G  
template < typename Right > bm1+|gssn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cGSoAK  
Right & rt) const !1<x@%  
  { ,Yhy7w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tV2SX7N  
} o?A/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .UNh\R?r  
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。 t6 :;0[j  
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。 tm\ <w H  
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。 wqDRFZ1*P  
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。 ^9T6Ix{=  
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? ^Q8m) 0DP  
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: n =v4m_e  
E\!:MCL  
template < class Action > oH~ZqX.3  
class picker : public Action M (dVY/ i  
  { QrDrd A  
public : B.fLgQK0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} FxOhF03\=[  
  // all the operator overloaded q|m8G  
} ; 9R.IYnq  
t!^FWr&  
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。 3}O.B r|  
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: g3{)AX[Uy  
;aYPv8s~,:  
template < typename Right > &8t?OpB =h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o:C:obiQbu  
  { 6suB!XF;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z5~dU{XsT  
} WH :+HNl1d  
QC>I<j& `!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'qLk"   
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。 E&0A W{  
: 4$Ex2  
template < typename T >   struct picker_maker oQ!}@CaN|  
  { uF5d ]{Qt  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2^Gl;3  
} ; ;@K,>$ur-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G[u_Uu=>  
  { /1++ 8=  
typedef picker < T > result; gUDd2T#  
} ; EVmQ"PKL'  
e 1{t qNJ  
下面总的结构就有了: QQ@, v@j5  
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。 BXueOvO8  
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。 A`u04Lm7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }4xxge?r  
至此链式操作完美实现。 THQ W8 V  
]OY6.m  
RLY Ae  
七. 问题3 k1 >%wR  
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。 {npKdX  
(omdmT%D  
template < typename T1, typename T2 > r5[om$|*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q p|T,D%  
  { ><OdHRh@#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z2t;!]"'l  
} lj%8(Xu  
)<4o"R:*  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: W"Dj+/uS  
$V?zJ:a>L  
template < typename T1, typename T2 > eG # (9  
struct result_2 d%9I*Qo0,  
  { sAk~`(:4!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S|;a=K&hS  
} ; Ed #%F-1sX  
!_<.6ja  
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? 6f 6_ztTL  
这个差事就留给了holder自己。 .&7=ZY>E  
    3f's>+,#%  
Pb} &c  
template < int Order > f&`v-kiAn=  
class holder; =Cs$0aA  
template <> pvy;L[c  
class holder < 1 > PGT!HdX#{  
  { Tv3ZNh  
public : I>/`W  
template < typename T > 3D\.S j%  
  struct result_1 e^~t52]  
  { 9b]*R.x:$&  
  typedef T & result; SfJ/(q  
} ; k;zb q  
template < typename T1, typename T2 > 0x# 6L  
  struct result_2 F)e*w:D  
  { "+nURdicO  
  typedef T1 & result; hv*n";V   
} ; oZ6xHdPc4  
template < typename T > F&lc8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ScGmft3A  
  { ygpC1nN  
  return (T & )r; d;lp^K M  
} MBcOIy[&A  
template < typename T1, typename T2 > XP2=x_"y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2!68W X  
  { w])~m1yW  
  return (T1 & )r1; >4M_jC.  
} N _pJE?  
} ; q(.%f3(  
`H/HLCt  
template <> Cy6[p  
class holder < 2 > 6El%T]^  
  { m_rRe\  
public : .e.vh:Sz  
template < typename T > ~ezCE4^&  
  struct result_1 -<z'f){gb  
  { " "a+Nc  
  typedef T & result; :Yz.Bfli  
} ; yvDzxu  
template < typename T1, typename T2 > Arp4$h  
  struct result_2 @D"|Jq=6P  
  { [9(B;;R@  
  typedef T2 & result; L$jyeFB5  
} ; ;SC|VcbyH  
template < typename T > DvOg|XUU0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const njUM>E,'  
  { {z F  
  return (T & )r; I}:>M!w  
} RB &s$6A  
template < typename T1, typename T2 > ? !~au0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =:"@YD^a4  
  { &u=FLp5  
  return (T2 & )r2; mz\ m^g3  
} >MQW{^  
} ; -IX;r1UD  
MeplM$9  
{{EQM +  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 q6_1`Ew  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: STOE=TC>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q^39Wk@  
IwH ,g^0\  
return l(i, j) = r(i, j); Jb tbW &EH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f4tia .  
n<hwstk  
  return ( int & )i; m9e$ZZG$  
  return ( int & )j; ! h4So4p  
最后执行i = j; pu>LC6m3a  
可见,参数被正确的选择了。 ~Q%QA._R?  
R*&3i$S  
;QE Gr|(  
-5>g 0o2  
T@vVff  
八. 中期总结 uo%O\} #u9  
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: \pPq ]k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T2(+HI2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]iNSa{G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor El+]}D"  
54^hBejQ  
,~4(td+R7  
dO8Z {wfs  
6 w ]]KA  
1gm{.*G  
九. 简化 V&}Z# 9Dx  
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。 f Fz8m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jcG4h/A  
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: XqwdJND  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n&V(c&C  
  +-*/&|^等 dF?pEet?2  
2. 返回引用。 4@W.{|2~  
  =,各种复合赋值等 <'vM+Lk  
3. 返回固定类型。 \Fe5<G'v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zO\"$8q*  
4. 原样返回。 X0P$r6 ;  
  operator, PCIC*!{  
5. 返回解引用的类型。 LnyA5T  
  operator*(单目) v0xi(Wu  
6. 返回地址。 6R,;c7Izhd  
  operator&(单目) 9,>M/_8>  
7. 下表访问返回类型。 #M>E{w9  
  operator[] b QeYFY#^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~,guw7F  
  operator<<和operator>> "yz@LV1  
 9q5[W=|  
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。 .s9Iymz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kN) pi "  
*lTu-  
template < typename Left > JC+VG;kcs  
struct value_return w'e enIX^^  
  { ;s!H  
template < typename T > 07MLK8jS  
  struct result_1 #nxx\,i>  
  { u4nXK <KL|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; xAO ]u[J  
} ; wvYxL c#p0  
Bl1I "B  
template < typename T1, typename T2 > ]fc:CR  
  struct result_2 q>X:z0H  
  { tsa6: D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |% kK?!e+-  
} ; )- \w  
} ; JjCf<ktE.  
*w6N&  
*Xo f;)Z^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8]L.E  
R.QcXz?d  
下面我们来剥离functor中的operator() Eg:p_F*lr  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y\=:j7'  
3k(?`4JJ  
return l(t) op r(t) S`^W#,rj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9c6V&b  
return op l(t) Qp54(`  
return op l(t1, t2) \r 2qH0B  
return l(t) op 2u:j6ic  
return l(t1, t2) op Ue7W&N^E  
return l(t)[r(t)] g\Z k*5(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aD^MoB3  
@88 efF  
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: SM<kE<q#  
单目: return f(l(t), r(t)); C G7 LF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ",+uvJT1O  
双目: return f(l(t)); 2=|IOkY  
return f(l(t1, t2)); GwV FD%  
下面就是f的实现,以operator/为例 @W,Y_8:  
IY:O?M  
struct meta_divide ;0 *^98K  
  { !RD,:\5V  
template < typename T1, typename T2 > Y^G3<.B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) IO'Q}bU4vs  
  { ^`7t@G$ D  
  return t1 / t2; t<7WM'2<y  
} 7 AiCQWf9  
} ; [ b W=>M  
3{z|301<m  
这个工作可以让宏来做: r?TK@^z  
K6U>Qums  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {Vm36/a  
template < typename T1, typename T2 > \ i<?4iwX%i*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6. jZy~  
以后可以直接用 Hn~1x'$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6b|`[t  
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 E~P 0}'  
(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。。。) $5IrM 7i  
QhUr aZ  
@FV;5M:I  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 .g~@e_;):  
a\w | tf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aiHr2x6  
class unary_op : public Rettype [ lW "M  
  { \_E.%K  
    Left l; fz3*oJ'  
public : /WfVG\NF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;`B35K  
4:']'E  
template < typename T > xNkY'4%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (0Cszm.  
      { hl:eF:'hm  
      return FuncType::execute(l(t)); { 1%ZyY  
    } >B  
d@tr]v5 B  
    template < typename T1, typename T2 > `[CJtd2\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <3 }l8Z  
      { AF$o >f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M<unQ1+wh  
    } W6T&hB  
} ; 5KR|p Fq  
6hK"k  
ea0tx3'  
同样还可以申明一个binary_op o3qv945  
D3xaR   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CE,O m^  
class binary_op : public Rettype @U{M"1zZe  
  { 8 36m5/kH[  
    Left l; _vH!0@QFU  
Right r; hH}/v0_jb  
public : e9_+$Oo  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6sl<Z=E#  
VWy:U#;+8  
template < typename T > XB-|gPk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j*4S]!  
      { `uA&w}(G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Nh9!lBm*]  
    } ]ECZU   
e0HP~&BRs  
    template < typename T1, typename T2 > !d .>r 7w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !^fR8Tp9  
      { sVd_O[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z|*6fFE   
    } L0b] ^_ tI  
} ; `YNC_r#tG  
%E"/]!}3  
"NH+qQhs  
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 7RE6y(V1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 B:4qW[U#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) J.2]km  
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。 ZHlin#"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \)ZX4rs{8  
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[,T}BCy.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ddDJXk)!0  
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) Y&f[2+?2NK  
下面是修改过的unary_op o%PoSZZ  
YwWTv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }#*zjMOz  
class unary_op G@EjWZQ  
  { sFCs_u1tNN  
Left l; j :Jdwf  
  E)wT+\  
public : zl 0^EltiU  
{mnSTL`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dG>Wu o  
8/?uU]#Q  
template < typename T > l=~9 9mE  
  struct result_1 }|"*"kxi!  
  { `OReSg 2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %GCd?cFF  
} ; D.R|HqZ  
8sF0]J[g{  
template < typename T1, typename T2 > TL{pc=eBo  
  struct result_2 .N5R?fmD  
  { rbun5&RCyW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gc7:Rb^E5t  
} ; Rn(F#tI  
I+?$4SC  
template < typename T1, typename T2 > 2mU-LQ1WN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zGd*Q5l  
  { , gr&s+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |ezO@  
} mRnzP[7-\)  
ae#HA[\0G  
template < typename T > Qn)[1v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1fhK{9#  
  { \BcJDdL  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]AA*f_!  
} r]EZ)qp^@  
}:l%,DBw  
} ; $4*E\G8  
?CW^*So  
P}WhE  
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 X`v79`g_  
好啦,现在才真正完美了。 FlA\Ad;v  
现在在picker里面就可以这么添加了: l)PFzIz=V  
vua1iN1  
template < typename Right > aco}pXz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l^y?L4hg)  
  { 6dR-HhF  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); m>-^ K  
} u3i| }`  
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。 "ko?att~  
M3;v3 }z<-  
? ]:EmP  
g yH7((#i  
;/^]|  
十. bind - Zoo)  
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。 y7IbE   
先来分析一下一段例子 (zro7gKked  
?r'TH/>  
nh&J3b}B!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -k[tFBl w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e5>5/l]jsg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 v6DxxE2n  
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。 )"c]FI[}  
我们来写个简单的。 k5%0wHpk=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MV;Y?%>  
对于函数对象类的版本: GKsL~;8"  
)bCG]OM7<  
template < typename Func > Rw ao5l=x  
struct functor_trait >&Ui*  
  { 0@e}hv;  
typedef typename Func::result_type result_type; {Fp`l\,  
} ; s8yTK2v2\  
对于无参数函数的版本: PxVI {:Uz  
6v2RS  
template < typename Ret > !%RJC,X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #9hXZr/8  
  { x [{q&N!"`  
typedef Ret result_type; QOh w  
} ; mLk6!&zN  
对于单参数函数的版本: XAULD]Q  
Fb{`a[&  
template < typename Ret, typename V1 > >upXt?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Aiks>Cyi23  
  { ~ut& U  
typedef Ret result_type; ug6f   
} ; xlPcg7  
对于双参数函数的版本: K.iH  
Yr"!&\[oz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q{De&Bu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > " ,aT<lw.  
  { qp~4KukL  
typedef Ret result_type; 1nlE3Y?AV  
} ; sRe#{EuJ  
等等。。。 Q!2iOvK  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy JPTI6"/  
s?G'l=CcKu  
template < typename Func > sAjKf\][  
struct func_return $G-N0LV  
  { WP% {{zR$  
template < typename T > Xx y Bg!R  
  struct result_1 & L.PU@  
  { _^xh1=Qr}n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |p8"9jN@}c  
} ; =6Kv`  
=S[FJaIu7  
template < typename T1, typename T2 > 6Er0o{iI  
  struct result_2 e2-70UvW^  
  { (9YYv+GGd*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eA*Jfb  
} ; v-7Rb )EP  
} ; rz[uuY7  
EDgob^>  
8W1K3[Jj<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .y;\puNq  
9OQ0Yc!3  
template < typename Func, typename aPicker > kP}hUrDX5  
class binder_1 Fyh?4!/.  
  { A}#]g>L  
Func fn; |?fW!y  
aPicker pk; CNpe8M=/3  
public : HV$9b~(  
z7@(uIl=X  
template < typename T > Ah"'hFY  
  struct result_1 /50g3?X,  
  { M]4=(Vv+5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S-M)MCL  
} ; V$-~%7@>;9  
1|l)gfcP  
template < typename T1, typename T2 > VT5cxB<  
  struct result_2 <>T&ab@dE(  
  { =;k+g?.@I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ni"$[8U  
} ; tkdBlG]!  
k binf  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :p\(y  
 zU4V^N'  
template < typename T > Mg a@JA"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C`yvBt40r  
  { 'd2qa`H'}B  
  return fn(pk(t)); } :RT,<  
} %EJ\|@N:  
template < typename T1, typename T2 > pT3X/ ra  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {w |dM#  
  { &sZ9$s:(^  
  return fn(pk(t1, t2)); _X,[]+ziu%  
} /slm ]'  
} ; *gM,x4Y  
EI=Naq  
V>FT~k_"  
一目了然不是么? LL= Z$U $  
最后实现bind Uw2,o|=O  
|b$>68:  
$S6HZG:N  
template < typename Func, typename aPicker > }XGMa?WR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z{,GZT  
  { 3wN?|N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Yo~LckFF  
} "wnpiB}  
;t;Y.*&=S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ? fbgU  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 @pF fpHq?>  
5|<yfk8*J  
十一. phoenix eK Z@ FEZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: C%}]"0Q1  
%]a @A8o0  
for_each(v.begin(), v.end(),  k#axt Sc  
( Snc; p  
do_ &v5G92  
[ ~ON1Zw[+  
  cout << _1 <<   " , " *#&k+{a^2  
] |^7f\.oF  
.while_( -- _1), 8sN#e(@  
cout << var( " \n " ) V=j-Um;  
) ID67?:%r  
); /9x{^  
g$*/ XSr(  
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: fm(mO%  
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 @4IW=V  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @~m=5C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <Rcu%&;i  
[[R7~.;  
!dU9sB2  
template < typename Cond, typename Actor > ]pW86L%  
class do_while ~7dM!g{W  
  { G'ij?^?  
Cond cd; R)0N0gH  
Actor act; \~JNQ&_o  
public : 403[oOj  
template < typename T > YBb)/ZghY  
  struct result_1 #O2wyG)oU  
  { vU=9ydAj?  
  typedef int result_type; "$XYIuT  
} ; :83,[;GO2  
FJP< bREQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $4Z+F#mx  
8F#osN  
template < typename T > 63W{U/*aao  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bGbqfO`  
  { 2t+D8 d|c<  
  do Fi mN?s  
    { ojHhT\M`  
  act(t); ~9Z h,p ;  
  } 9ky7r;?  
  while (cd(t)); +7,8w  
  return   0 ; DH 6q7"@  
}  n;wwMMBM  
} ; yL0f1nS  
f|OI`  
Vclr)}5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z&_y0W=t  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 PK_s#uC  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 otO j^xU  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 qAoAUD m  
下面就是产生这个functor的类: 'T\dkSJv;V  
)2xE z  
vxZg &SRK  
template < typename Actor > > 2#%$lX6  
class do_while_actor '"y}#h__T  
  { Yc^%zxub  
Actor act; R (G2qi  
public : +a%xyD:.?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3gAR4  
xq}-m!nX  
template < typename Cond > $9 K(F~/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Fh K&@@_  
} ; 4'',6KJ@  
yL6^\x  
nX|Q~x]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H@GE)I>^@  
最后,是那个do_ o\Uu?.-<  
1BJ<m5/1%  
6B0# 4Qrv  
class do_while_invoker 2-~|Z=eGW  
  { F/>*If s  
public : nZfs=@w:y  
template < typename Actor > U@'F%nHw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const owvS/"@  
  { (&jW}1D  
  return do_while_actor < Actor > (act); yub{8f;v  
} v5_7r%Hiw  
} do_; "+)K |9T#  
OO nX`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g+xw$A ou  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3X;{vO\a1  
最后来说说怎么处理break和continue 8'A72*dhX  
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。 >H>gH2qp  
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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