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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda W_||6LbZy  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qJ;jfh!  
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, +vvv[  
;QWIsVz  
dpJ_r>NI  
m/Oh\KlIl  
  class filler RdWRWxTn8+  
  { d^ Inb!%w  
public : u_hD}V^x4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b+,' ;bW  
} ; }e!x5g   
N+++4;  
2gc/3*F8  
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: gaQdG=G8$  
48c1gUw oP  
.|hf\1_J  
0x'#_G65y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ZNJ@F<  
%+f>2U4I  
>,TUZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zer%W%  
vBRQp&YwX  
YHkn2]^#A  
n\QgOSr<  
二. 战前分析 |h-QP#]/  
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。 0Z~p%C<LW  
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 Z?}dq-Vh&  
0vFD3}~>  
FQm`~rA~zt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >go,K{cK6  
  /* --------------------------------------------- */ 7"aN#;&  
vector < int *> vp( 10 ); `2'#! -  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); SFO({w(  
/* --------------------------------------------- */ RzBF~2 >i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _XG/Pp)  
/* --------------------------------------------- */ .>CPRVuVI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H!?c\7adX  
  /* --------------------------------------------- */ U@g4w!$r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !HrKXy 0{  
/* --------------------------------------------- */ l9}3XI.=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }&/o'w2wY  
t5[ #x4 p  
;fsZ7k4]do  
&7<TAo;O  
看了之后,我们可以思考一些问题: `JOOnTenQ  
1._1, _2是什么? yXz*5W_0D  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 mX_a^_[G  
2._1 = 1是在做什么? ^.KwcXr  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ?>hPO73{  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 MJOz.=CbhR  
 ;hY S6  
6;u$&&c(  
三. 动工 }M1`di4e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: '3_]Gu-D  
Ge2q%  
Z8zmHc"IH  
]or>?{4g  
template < typename T > e^d0zl{  
class assignment W=vG$  
  { TFH\K{DM  
T value; mk1bcK9  
public : SNfr"2c'h~  
assignment( const T & v) : value(v) {} Px$/ _`H  
template < typename T2 > 0TCBQ~"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +,2:g}5  
} ; plUZ"Tr  
RM K"o?  
eb.O#Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vk+VP 1D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |rJ=Ksc  
t0o`-d(  
a d.3A{  
=x!2Ak/)  
  class holder .uuO>:  
  { 4xk|F'6K  
public : uv=.2U46  
template < typename T > } E0,z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /]=C{)8  
  { wp#'nO  
  return assignment < T > (t); 9S-Z& 2L  
} TatpXN\  
} ; >SML"+>  
TcIcS]w%  
[K9'<Qnu  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 2Or'c`|  
n1~o1  
  static holder _1; xgpi-l  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9^,Lc1"M>  
fG}tMSI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '$|[R98  
而不用手动写一个函数对象。 *+-}P|S:  
&{>cZh}\  
~p1j`r;  
~KW,kyXBnD  
四. 问题分析 +s,Qmmb7)  
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。 g6Q!8  
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。 7N-w eX  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Fz1_w$^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f#?fxUH~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I|>^1kr8w  
94+KdHAo^M  
五. 问题1:一致性 IIg^FZ*]_  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| LNrX;{ Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j<u@j+V  
vg D77  
struct holder SF&BbjBE0  
  { *"D3E7AO  
  // 5"HV BfFk  
  template < typename T > )#.<]&P}  
T &   operator ()( const T & r) const #>%X_o-o23  
  { X=hYB}}nu  
  return (T & )r; BDq%'~/^  
} Fb^:V4<T  
} ; RnhL< Ywu  
pcYG~pZ9  
这样的话assignment也必须相应改动: zRq-b`<7V  
{P{bOe  
template < typename Left, typename Right > V>R8GSx  
class assignment [* @5\NWR}  
  { > `n,S  
Left l; |55N?=8  
Right r; /G5d|P  
public :  AT9q3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T-5nB>)  
template < typename T2 > h&`e) a>+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } hg+X(0  
} ;  :@%4  
y>72{  
同时,holder的operator=也需要改动: W0epAGrB  
Ys,{8Y,7  
template < typename T > 3jlh}t>$l  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /RHo1  
  { /[Z,MG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); GG@ md_  
} o3I Tr';  
F{eU";D  
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。 LUC4=kk4   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^j" .  
o'W5|Gy  
return l(rhs) = r; QAvir%Y9Q  
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。 ]@uE #a:[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0JlZs]  
r:F  
template < typename Tp > / C>wd   
class constant_t COW}o~3-4  
  { Q\cjPc0y  
  const Tp t; ~.UrL(l=  
public : 4eikLRD,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0%m)@ukb  
template < typename T > $% 1vW=d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <Wp QbQM  
  { ow_djv:,  
  return t; 5m9*85Ib  
} {@tv>!WW  
} ; )yTm.F  
QNA RkYY~|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 iMs5zf <M  
下面就可以修改holder的operator=了 hRty [  
>B2:kY F  
template < typename T > W Dg+J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $OP7l>KZY  
  { >2,Gy-&"0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }; f#^gz'  
} VUhbD  
SQqD:{#g"  
同时也要修改assignment的operator() uO=aaKG  
+"8,Mh  
template < typename T2 > \ gLHi~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #|*F1K  
现在代码看起来就很一致了。 Q($Z%1S  
:{oZ~<  
六. 问题2:链式操作 ~-PjW#J%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :cGt#d6  
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。 Q8 DQlqHm  
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。 ;_^fk&+  
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。 |b-]n"}c>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Eh|]i;G%  
G.( mp<-  
template < typename T > |37 g ~  
struct result_1 *,Za6.=  
  { w9o^s5n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e_/b2"{  
} ; j{NNSi3  
f|R"u W +  
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: u%/goxA  
#*TEq  
template < typename T > [o.B  
struct   ref 3bDQk :L  
  { Fd#m<"  
typedef T & reference; cOPB2\,  
} ; "dI;  
template < typename T > (y M^  
struct   ref < T &> T'LIrf  
  { 7c~u=U"  
typedef T & reference; +reor@h  
} ; ~i21%$  
v@wb"jdFi$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [+OnV&  
"R3d+p  
template < typename T > kI:}| _  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?c7*_<W5  
  { |]aE<`D  
  return l(t) = r(t); KyzFnVH3)  
} ~_s{0g]B  
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。 HW7; {QMg  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *X4PM\ck  
!}4MN:r  
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 ,:`ND28V7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: JB>b`W9   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 A0fFv+RN3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =IUUeFv +r  
最后的布局是: ZKXo-~=>  
                Add !>>f(t4  
              /   \ .VkbYK  
            Divide   5 Dgx8\~(E'  
            /   \ J]q%gcM  
          _1     3 8,atX+tc  
似乎一切都解决了?不。 7{xh8#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。 lRv eHB&V  
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。 g7&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: E=cwq"  
;s~X  
template < typename Right >  :<Fe  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gq"gUaz  
Right & rt) const Y;)dct  
  { Dc+'<"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <a[Yk 2  
} r YF #^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }=|!:kiE  
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。 qY >{cjo  
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。 tqy@iEz+  
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。 eYC^4g%l(  
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,xxh  
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? h(F<h_  
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: =i(?deR  
hRq3C1 mR  
template < class Action > l27\diKPJ  
class picker : public Action TuW/N L|  
  { 6: ]*c[7  
public : 06Gt&_Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} JKX_q&bUw  
  // all the operator overloaded w=}uwvn NX  
} ; Nr0 (E   
nwN@DqO  
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。 M{$j  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: )LdyC`S\c  
.-JCwnP  
template < typename Right > Z(ZiFPx2Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &<+ A((/i  
  { 3mSXWl^?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &E M\CjKv"  
} <&!v1yR  
7Su#Je]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *A~ G_0B  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ;3 F"TH  
>+mD$:L  
template < typename T >   struct picker_maker )NO<s0?&  
  { M gC:b-&5_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T<I=%P)  
} ; m] W5+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cS.-7  
  { (4@lKKiU%H  
typedef picker < T > result; 5o/&T"]@  
} ; gZEi]/8_  
8`b`QtGf  
下面总的结构就有了: .7 asW(  
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。 *c)uGz'cD  
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。 /1 RAAa  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \V>?Do7  
至此链式操作完美实现。 +`sv91c  
gt\MS;jMa  
:d8W +|1u  
七. 问题3 cv(PP-'\  
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。 Q.Aw2  
<jS~ WI@  
template < typename T1, typename T2 > tV9L D>3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lKkN_ (/j  
  { S2>c#BQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s!9dQ.  
} |8bq>01~  
fgj^bcp-  
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: '<R>E:5  
{} Bf   
template < typename T1, typename T2 > uHIiH@ S  
struct result_2 KIeT!kmDl  
  { 5*\\J&H  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kSc{^-<R  
} ; ^ZM0c>ev=l  
a,Gxm!  
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? %hN.ktZ/s  
这个差事就留给了holder自己。 4 V1bLm  
    ,+;:3gRk9  
@R m-CWa  
template < int Order > D{v8q)5r  
class holder; `p'Q7m2y/b  
template <> 7n o5b] \  
class holder < 1 > XM<KF &pVB  
  { x"4} isp<  
public : \7z^!m  
template < typename T > Ke-)vPc  
  struct result_1 Wy]^Ub gW  
  { ,&Wn [G<2  
  typedef T & result; rtQHWRUn  
} ; J4=_w  
template < typename T1, typename T2 > 81%8{yn!$"  
  struct result_2 =V97;kq+v  
  { dJ:MjQG`W  
  typedef T1 & result; |xoF49  
} ; XCsiEKZ_i  
template < typename T > IkzTJ%>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OquAql:   
  { 3K@@D B6  
  return (T & )r; dV?5Q_}  
} 0)m8)!gj  
template < typename T1, typename T2 > {m8+Wju}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i{^Z1;Yl  
  { ^O^:$nXhYy  
  return (T1 & )r1; h5kPn~  
} /$"[k2 N  
} ; QFPfIb/  
O;HY%  
template <> GO! uwo:  
class holder < 2 > fWGOP~0  
  { ~Cc.cce5  
public : % p?b rc  
template < typename T > r$wZt  
  struct result_1 +]:2\TTGI  
  { *FR$vLGn  
  typedef T & result; qP*}.Sqk7  
} ; utlpY1#q/  
template < typename T1, typename T2 > ZiFooA  
  struct result_2 JM.XH7k  
  { 'rb'7=z5  
  typedef T2 & result; .r+hERcB  
} ; (IbW; bV  
template < typename T > [O ",  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vQ@2FZzu>  
  { iO1nwl !#  
  return (T & )r; aH_6s4+:  
} hbOnlj4  
template < typename T1, typename T2 > rAdacnZV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jY!ZkQsVe  
  { >i,iOx|E-  
  return (T2 & )r2; %ICglF R  
} )<4_:  
} ; \nrP$  
G&eP5'B4i  
qu6DQ@ ~YC  
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> >。 $t rAC@3O@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: r!N]$lB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~<qt%W?  
C.!_]Pxs  
return l(i, j) = r(i, j); o=fgin/E\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;%q39U}  
Bz2'=~J  
  return ( int & )i; %1McD{  
  return ( int & )j; ts9pM~_~  
最后执行i = j; ,je`YEC  
可见,参数被正确的选择了。 J#3{S]* v_  
7|D|4!i2Y  
}B!cv{{  
M?:\9DDd  
9k2,3It  
八. 中期总结 6n w&$I  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ,a(O`##Bn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )@ PnTpL*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0g(6r-2)7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [Z }B"  
T[Q"}&bB  
!ng\` |8?  
j]> uZalr  
#Q6w+"  
CI^|k/  
九. 简化 B\<ydN  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ,w\ wQn>]K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6Dzs?P  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: LDX*<(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IKm&xzV-  
  +-*/&|^等 %jKH?%Ih  
2. 返回引用。 u(vw|nj`  
  =,各种复合赋值等 E[S':Q  
3. 返回固定类型。 @W9H9 PWv&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O3_B<Em  
4. 原样返回。 co]Gmg6p  
  operator, APHPN:v  
5. 返回解引用的类型。 h(:<(o@<  
  operator*(单目) VO9f~>`(  
6. 返回地址。 D!l8l49hLu  
  operator&(单目) g,?\~8-c  
7. 下表访问返回类型。 cF.mb*$K  
  operator[] Qb@eK$wo}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K\sbt7~  
  operator<<和operator>> fA XE~  
[@.B4p  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 NNX% Bq  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mU]s7` %<>  
r{"uv=,`  
template < typename Left > 'Oy5e@G+?  
struct value_return rt.[,m  
  { {E~l>Z88  
template < typename T > syFI$rf _  
  struct result_1 )fCMITq.|  
  { f'_ S1\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \!PV*%P  
} ; (t74a E pi  
)5i* /I\  
template < typename T1, typename T2 > p":@>v?  
  struct result_2 )k%M.{&bji  
  { u9}!Gq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \dNhzd#  
} ; "t+r+ipf])  
} ; hO;9Y|y  
`@\^m_!}  
{,v: GMsm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w a.f![  
%MNk4UsV  
下面我们来剥离functor中的operator()  ~^7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ((9YG  
[tN` :}?  
return l(t) op r(t) W"O-L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V85.DK!  
return op l(t) ?H0m<jO8~  
return op l(t1, t2) S-P{/;c@  
return l(t) op |KaR n;BM  
return l(t1, t2) op Xoi9d1fO  
return l(t)[r(t)] [Pqn 3I[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -7 L  
!&0a<~ Wi  
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: {9{J^@@  
单目: return f(l(t), r(t)); $O]^Xm3{@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g 2#F_  
双目: return f(l(t)); M\jB)@)  
return f(l(t1, t2)); G|V\^.f<  
下面就是f的实现,以operator/为例 (olLB  
TPqvp|~2  
struct meta_divide aZxO/b^j  
  { r$?Vx_f`Q  
template < typename T1, typename T2 > k) 3s?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \d$Rd")w  
  { /sH0x,V  
  return t1 / t2; yjR)Z9t  
} kraVL%72  
} ; %O Fj  
Nc"NObe  
这个工作可以让宏来做: X=#It&m%s  
AA_@\: w^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T8mY#^sW_  
template < typename T1, typename T2 > \ 'W+i[Ep5Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jRwa0Px(  
以后可以直接用 mCG;[4gM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F b2p(.  
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 XP4jZCt9  
(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。。。) jB/V{Y#y9@  
J2=*-O:  
/6smVz@O  
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 A{t"M-<  
Fi/jR0]e2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [{/$9k-aF?  
class unary_op : public Rettype ?0m?7{  
  { u<C $'V  
    Left l; h/{8bC@bi  
public : `_ 0)kdu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @%%bRY  
e+x*psQ  
template < typename T > GGp{b>E+ #  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `L;OY 4  
      { Bjtj{B  
      return FuncType::execute(l(t)); CJ:uYXJJ:z  
    } /xF 9:r  
#9INX`s-  
    template < typename T1, typename T2 > q:Wq8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qv\bLR  
      { :`;(p{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?|)rv  
    } gDMAc/V`l  
} ; 6g8M7<og9R  
?&XzW+(X  
E"ZEo9y@^  
同样还可以申明一个binary_op #[Z<=i~C  
(A2U~j?Ry}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -#daBx ?  
class binary_op : public Rettype YI/{TL8*KK  
  { h k/+  
    Left l; %5`r-F  
Right r; <TL])@da  
public : G}s;JJax  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (%Ng'~J\|  
{GAsFnZk  
template < typename T > $>EqH?EQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \A ;^ UxG  
      { C1n? ?Y[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ZHb7+  
    } F@Pem  
R2SBhs,+R  
    template < typename T1, typename T2 > 4Sqvhz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \I:UC %  
      { P`z7@9*j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (2cGHYU3N<  
    } ktU9LW~  
} ; n}+wd9J*!2  
?-4OfGN  
k"0%' Y  
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 ]}_p3W "Y9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @h!U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) cxL,]27Bu  
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。 s87 a %  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,!jR:nApE  
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。。。 >'ie!VW@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 f(^33k  
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) ^NY+wR5Sn  
下面是修改过的unary_op <\+Po<)3j  
fmtuFr^a1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yY'gx|\  
class unary_op pb~Ps#"Zg  
  { PkjT&e)  
Left l; -6(h@F%E  
  #)Ep(2  
public : PpW A f\  
RA! x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L,f^mX0<  
D`1I;Tb#  
template < typename T > Ml'bZLwq  
  struct result_1 Fp wlV}:  
  { [SKP|`I>I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $_ST:h&C  
} ;  =7*oC  
Dm&lSWW`/  
template < typename T1, typename T2 > e6Wl7&@6  
  struct result_2 f S(^["*G  
  { 6'S5sRA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YCtIeq%  
} ; ": mCZUt  
]kyle3#-~  
template < typename T1, typename T2 > pHq{S;R2G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YhEiN. ~  
  { =c :lS&B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Rc$=+K#  
} "(9=h@@Y"  
$0S.@wUG  
template < typename T > ,)0/Ec  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;4+qPWwq8W  
  {  ]H@v  
  return OpClass::execute(lt(t)); L&+% Wd~  
} 1"mnzbf8*  
AaJ,=eQ  
} ; @SX%? mk8G  
[GcA.ABz  
A}az m>  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug d,Im&j_Z  
好啦,现在才真正完美了。 !~6'@UYo  
现在在picker里面就可以这么添加了: z:0-aDe M  
K * xM[vO  
template < typename Right > m0dFA<5-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8A`p  
  { q g) Af  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6$xo# }8  
} \c5#\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。 'p4da2%  
BaNU}@  
jM|YW*zNZ  
PM#$H  
V\e13cL]  
十. bind iKR8^sj7S  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 g_-?h&W  
先来分析一下一段例子 H24ate?t,  
@g@ fL%  
f(w#LuW<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \i&vOH'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 f(@"[-[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7]<F>97  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 d()zW7}W  
我们来写个简单的。 =R"Eb1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M ,.0[+  
对于函数对象类的版本: )'/nS$\E:  
j\jL[hG_  
template < typename Func > x mrugNRg  
struct functor_trait WrIL]kJw^  
  { 6Zl.Lh  
typedef typename Func::result_type result_type; 8AC. 2 v?_  
} ; =:ya;k&  
对于无参数函数的版本: ,?7xb]h  
e0G}$ as  
template < typename Ret > lEVQA*u[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8Izn'>"  
  { V PLCic,T  
typedef Ret result_type; b7>,-O  
} ; [qjAq@@N#q  
对于单参数函数的版本: B6Wq/fl/  
aHVdClD2o  
template < typename Ret, typename V1 > hPEp0("  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > JsWq._O{/  
  { W>t&N  
typedef Ret result_type; 1DI"LIL  
} ; R9|2&pfm(M  
对于双参数函数的版本: 3_R   
3<~2"@J  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > QTrlQH&p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3& fIO  
  { /z.7: <gZ(  
typedef Ret result_type; {8*d;[X50  
} ; [EW$7 se~  
等等。。。 Npf7p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %Mb( c+7  
.5#tB*H  
template < typename Func > |R &3/bEr  
struct func_return $jUS[.S_|I  
  { b0zxT9  
template < typename T > U||w6:W5  
  struct result_1 7am/X.  
  { >TQBRA;'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b[&,%Sm+6  
} ; BC$;b>IUA  
&ttv4BC^r  
template < typename T1, typename T2 > "`$'tk[  
  struct result_2 7/U<\(V!g  
  { s&QBFyKtJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &Curvc1fm  
} ; TJ%]{%F  
} ; q|]0on~ ]  
W2W2WyPk  
U_ ?elz\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,SE$Rh  
DS,FVh".|  
template < typename Func, typename aPicker > >b!X&JU  
class binder_1 CL@h!h554_  
  { :+%h  
Func fn; 5sh u76  
aPicker pk; _ \y0 mc4  
public : y T1Qep  
/i~^LITH  
template < typename T > lu@>?,<  
  struct result_1 SJ WP8+  
  { 'Kso@St`o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E23 Yk?"  
} ; >fZ/09&3  
\w0b"p  
template < typename T1, typename T2 > wMPw/a;  
  struct result_2 X\$W'^np  
  { (Q+:N;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BHJ'[{U*w  
} ; sY;gh`4h  
l SVW}t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @BHS5^|  
Sfoy8<j  
template < typename T > ap$ tu3j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %[\Ft  
  { x 1xj\O  
  return fn(pk(t)); $qUta< o2@  
} \gI:`>- x  
template < typename T1, typename T2 > h@m n GE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }fZ =T4r  
  { moJT8tb  
  return fn(pk(t1, t2)); :kiO  
} 64 \5v?C  
} ; :@@A  
1-NX>E5  
D>7_P7]y  
一目了然不是么? l;Wy,?p  
最后实现bind ,<P[CUD&&  
*A1TDc$  
}jY[| >z  
template < typename Func, typename aPicker > #!d^3iB2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R$;&O. 5M  
  { YT(1 "{:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); xm10  
} % 6hw  
Y7t{4P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hte9l)  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?'/5%f`  
ox=7N{+`J  
十一. phoenix F)5B[.ce  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !|:q@|- %@  
if!`Qid  
for_each(v.begin(), v.end(), ~j&:)a'^  
( k-ex<el)#  
do_ 6[2?m*BsN  
[ Y\z\{JW  
  cout << _1 <<   " , " cV_IG}LJ  
] o(>-:l i0  
.while_( -- _1), .kKwdqO+zB  
cout << var( " \n " )  ~!d)J  
) ,S0~:c:)  
); Mm7n?kb6  
q}F%o0  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: vBYT)S  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor CygV_q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v4>"p!_C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: x^O2Lj,w\  
7f Tg97eF  
HFx"fT  
template < typename Cond, typename Actor > eW*ae;-  
class do_while >eTgP._  
  { @oc%4~zl  
Cond cd; ]vkHU6d  
Actor act; .f<VmUca  
public : fYQi#0drn  
template < typename T > i`nw"8  
  struct result_1 ryp$|?ckJ  
  { Ce'2lo  
  typedef int result_type; .nF  
} ; k q.h\[  
vgW1hWmHJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l 75{JxZX  
O-lh\9{'R  
template < typename T > OZ14-}Lr5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U>-#('  
  { ;ld~21#m  
  do 2[&-y[1  
    { $~@096`QL<  
  act(t); PW//8lsR  
  } >Wit"p  
  while (cd(t)); Qp{-!*  
  return   0 ; 6ym)F!t8l  
} |wb(rua  
} ; ?| LB:8  
y'O{8Q8T  
8U:dgXz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $z,DcO.vz  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 VrE5^\k<a  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 1LIV/l^}f  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ftH%, /,  
下面就是产生这个functor的类: v_h*:c  
:;WDPRx  
Eg29|)qsz  
template < typename Actor > :aqskeT  
class do_while_actor wVJFA1  
  { eL?si!ZL^  
Actor act; yIf}b  
public : LqsJHG  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^r :A^q  
)9jQ_  
template < typename Cond > / lM~K:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (<JDD]J  
} ; :Fd9N).%  
^QQ NJ  
3X,{9+(F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `h3}"js  
最后,是那个do_ 9Zsb1 M!n>  
8si^HEQ8  
~[y+B0I3  
class do_while_invoker  de47O  
  { ({nSs5)$  
public : Od]xIk+E  
template < typename Actor > \` ^Tbn:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T|2%b*/  
  { V@'S#K#  
  return do_while_actor < Actor > (act); sLqvDH?V  
} Rs[]i;  
} do_; LhRe?U\  
*+Q*&-$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E(LE*J  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Vot+gCZ  
最后来说说怎么处理break和continue %ys}Q!gR  
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。 @5G7bY7Nz  
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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