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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U`qC.s(L  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [8sYEh  
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, (6ga*5<  
S9Yzvq!(  
Qq`S=:}~x  
H@ 1'El\9  
  class filler ?Te#lp;`~  
  { Za{O9Qc?D|  
public : yogavCD9b/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} //2O#Fg{/  
} ; -K =.A* }  
M=liG+d  
.Q!d[vL  
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: e+lun -  
A r]*?:4y[  
]{6/6jl  
h$'6."I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %@Gy<t,  
w<`0D)mQ  
MRt"#CO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mBErU6?X,A  
~-A"j\gi"  
Ux=~-}<-w  
LRu,_2"  
二. 战前分析 =;0-t\w!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 l|WFS  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 (uvQ/!  
nKm# kb  
k5Cy/gR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RD:G 9[  
  /* --------------------------------------------- */ :1*E5pX0n  
vector < int *> vp( 10 ); yk8b>.Y\A  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0!3. .5==  
/* --------------------------------------------- */ Pb'(Y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); S<i1t[E @W  
/* --------------------------------------------- */ }?,?2U,8:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {OEjITm  
  /* --------------------------------------------- */ kku<0<(N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >;MJm  
/* --------------------------------------------- */ RdPk1?}K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^_ch%3}Im  
dB_0B .  
3UUdJh<~  
`Jc/ o=]  
看了之后,我们可以思考一些问题: 'd$RNqe  
1._1, _2是什么? H\Qk U`b  
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。 53:~a  
2._1 = 1是在做什么? =\.*CY|;N  
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。 U)8yd,qG[%  
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。 ]_h 3  
1jd{AqHl  
AZQQge  
三. 动工 ar<8wq<4G  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -NJpql{Cb  
FB?~:7+'  
)9`HO?   
cK1^jH<|  
template < typename T > T>asH  
class assignment )=Z;H"_  
  {  c`xNTr01  
T value; 5\pS8<RJ;  
public : Br9j)1;  
assignment( const T & v) : value(v) {} d2UidDU5qa  
template < typename T2 > JhFn"(O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qhY+<S9  
} ; E'a OHSAg  
_+B y=B.'  
teS>t!d  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yo#r^iAr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Hq}g1?b  
tG$O[f@U6  
D-/6RVq0m  
&"%Ws{Qn]  
  class holder ! :]_-DX  
  { X "7CN Td  
public : 3tf_\E+mIi  
template < typename T > 89:nF#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g,\kLTg  
  { i)e6 U(H  
  return assignment < T > (t); r[!~~yu/o  
} } 9\_s*  
} ; h7+"*fN  
 <)TIj6  
tAN!LI+w  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: }oZ8esZU2  
Hy3J2p9.  
  static holder _1; vE )N6Ss  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l{7}3Am6  
6HCg<_j]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )(G<(eiD  
而不用手动写一个函数对象。 @LI;q  
R7Qj<,  
Dh`&B   
/}@F q  
四. 问题分析 E9\"@wu[d  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 IQ<G .  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 01@ WU1IN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  d\ #yWY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Nmx\qJUR(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 M@es8\&S.  
4|_xz; i  
五. 问题1:一致性 ^4`x:6m  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ynA_Z^j  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X i"9y @  
}T.>p#z  
struct holder p|->z  
  { Kc[^Pu  
  // 3Y#  
  template < typename T > Q(<A Yu  
T &   operator ()( const T & r) const _XZK2Q[  
  { ?M'CTz}<\  
  return (T & )r; ;cf$u}+  
} \{<ml n  
} ; ?jMM@O`Nu  
5*2hTM!  
这样的话assignment也必须相应改动: 8WDL.IO  
Byw EoS  
template < typename Left, typename Right > #8t=vb3  
class assignment a"P & 9c  
  { 'E#L6,&  
Left l; ,9G'1%z,  
Right r; -}TP)/ !,*  
public : {G=>WAXo  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4}D&=0IZ  
template < typename T2 > fV4eGIR&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0>j0L8#^p  
} ; z}J~X%}e  
Mm8_EjMp  
同时,holder的operator=也需要改动: -ioO8D&!  
0UpRSh)#  
template < typename T > W:<2" &7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K @&c  
  { #vK99 S2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T#rUbi>""  
} x!I@cP#O  
)X#$G?|Hn  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Z-t qSw8n  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rk=w~IZJ3  
^Mm%`B7W  
return l(rhs) = r; vB7]L9=@"  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Se??E+aX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |(x%J[n0+  
-"yma_  
template < typename Tp > 71(ppsHk  
class constant_t i`9}">7v~  
  { -;Mh|!yg  
  const Tp t; _Hq)@A I   
public : E\4ZUGy0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} FFwu$S6e  
template < typename T > %QDAog  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r8y,$Mv<)0  
  { A5fzyG   
  return t; ?aaYka]  
} ,|+{C~Ojx  
} ; ~E DO< O>3  
5#_GuL%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sAX4giaLD  
下面就可以修改holder的operator=了 !k 'E  
Ki :98a$  
template < typename T > *Q -uE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Jk<b#SZ[b  
  { [mUC7Kpi  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *bcemH8f  
} :d<F7`k H  
SX?hu|g_r  
同时也要修改assignment的operator() w &^Dbme  
#B$_ily)  
template < typename T2 > yaC_r-%U&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } O St~P^1  
现在代码看起来就很一致了。 w(%$~]h  
wuqB['3  
六. 问题2:链式操作 &~)1mnv.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z[+pN:47  
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。 5zJ#d}%}S"  
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。 QUdF`_U7  
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。 (a|Wq{`[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Gnqun%  
y9GaxW* &  
template < typename T > #Nv0d|0\  
struct result_1 Ga"<qmLMc  
  { IrP6Rxh  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; W<H^V"^  
} ; OB+I.qlHP  
HX:^:pF}  
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: f;W>:`'  
;Uj=rS`Q  
template < typename T > \xtmd[7lb<  
struct   ref !B*d,_9 c  
  { /#4BUfY f  
typedef T & reference; WB|SXto%4D  
} ; ~gbq^  
template < typename T > VV~Kgy  
struct   ref < T &> <+7-^o _  
  { ]?2&d[  
typedef T & reference; cM+s)4TPL  
} ; T EqCoeR  
\C E8S+Z%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $30lNZK1m8  
%xI,A'#  
template < typename T > GfT`>M?QGK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DadlCEZv  
  { 9k!#5_ M  
  return l(t) = r(t); ]2B=@V t,  
} 9G}Crp  
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。 A&QO]8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )0Lv-Gs  
,a,coeL  
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 ;GxKPy  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /7<l`RSr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +-OqO3R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -^LEGKN  
最后的布局是: :<Y, f(c  
                Add k GzosUt  
              /   \ vSy#[9}  
            Divide   5 6<<ihm+  
            /   \ gG.b=DvzY  
          _1     3 hpJi,4r.d  
似乎一切都解决了?不。 eu|cQ^>  
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。 sP5\R#  
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。 [SJ*ks,]  
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: 'Nv*ePz  
vrD]o1F  
template < typename Right > Yl#r9TM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  Ju#t^P  
Right & rt) const !bG%@{WT  
  { u%vq<|~-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [,TuNd  
} Fh4kd>1 D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C. Hr  
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。 ga~C?H,K  
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。 n`krK"Ii  
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。 EnGVp<6R  
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。 Wo@0yF@  
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? Rb~NX  
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: ?HBNd&gZ1G  
;|f|d?Q\  
template < class Action > Mg0[PbS  
class picker : public Action /MB3w m  
  { J]A!>|Ic  
public : Vs)Pg\B?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2WRa@;Tj  
  // all the operator overloaded +KV`+zic+  
} ; /L8Q[`;.  
tB_GEt2M  
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。 wtCz%!OYB  
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: Ap{p_~~iJ  
)V<ML7_?  
template < typename Right > K"O+`2$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]E\o<"#t/  
  { |?=K'[ 5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xG JX~)  
} B\,pbOE?#  
RG9YA&1ce  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "/e:V-W   
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。 G'oMZb ({=  
XjL)WgQ{i  
template < typename T >   struct picker_maker 82.::J'e  
  { d|!FI/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l&@]   
} ; )_eEM1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  $^F L*w  
  { iYi3x_A`  
typedef picker < T > result; ALVHKL2  
} ; kQ5mIJ9(  
ToWiXH)4  
下面总的结构就有了: .tv'`  
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。 RjC3wO::  
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。 {Jf["Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 04`2MNfxG  
至此链式操作完美实现。 =]k0*\PS  
A}Q6DHh26  
SJg4P4|  
七. 问题3 "]1 !<M6\i  
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。 ,Jm2|WKH  
$]v=2j  
template < typename T1, typename T2 > @]v}& j7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =hZ#Z]f  
  { ws1io.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); HjCWsQM  
} 37OU  
<$6r1y*G  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: b.mcP@  
Nm;yL  
template < typename T1, typename T2 > <'n'>@  
struct result_2 B bU%p  
  { "DN0|%`M/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -BQoNEh  
} ; MI^@p`s  
oT7 6)O  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? M]c"4 b;  
这个差事就留给了holder自己。 ''t\J^+&  
    WP*xu-(:  
6T"4<w[  
template < int Order > 3K;V3pJ].  
class holder;  cs+;ijp  
template <> S2y_5XJ<D  
class holder < 1 > C K#^`w  
  { bwrM%BL  
public : onqifQ  
template < typename T > s#Os?Q?  
  struct result_1 dC'8orFG+  
  { k4N_Pa$}\  
  typedef T & result; 6zbqv6  
} ; zR@4Z>6   
template < typename T1, typename T2 >  }?eO.l{  
  struct result_2 !uZ)0R  
  { ={'3j  
  typedef T1 & result; 6!39t  
} ; CvOji 1  
template < typename T > \wZ 4enm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hs;YMUA"  
  { ;AH8/M B9  
  return (T & )r; 7sX#6`t  
} ^;8dl.;  
template < typename T1, typename T2 > 5q^5DH_;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "?*B2*|}`  
  { |*fi!nvk@  
  return (T1 & )r1; vRhI:E)So#  
} q1^bH 6*fl  
} ; FOyANN'  
:$=]*54`T  
template <> /wi*OZ7R  
class holder < 2 > */_$' /q V  
  { /KTWBcs 7  
public : WJlJD*3  
template < typename T > m2a [ E0  
  struct result_1 q _INGCJ  
  { w#d7  
  typedef T & result; $6l^::U  
} ; $RA+StF!]  
template < typename T1, typename T2 > u<U8LR=)V5  
  struct result_2 BCmKzv  
  { YB+My~fw{l  
  typedef T2 & result; M7fPaJKL  
} ; ]>/oo=E  
template < typename T > 1rIL[(r4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )%JjV(:  
  { @ N@ !Q  
  return (T & )r; 1f+z[ad&^  
} !ra,HkU'  
template < typename T1, typename T2 > **CGkL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HGao}@'  
  { lqcPV) n  
  return (T2 & )r2; *qA:%m3  
} oe*fgk/o9  
} ; v =_Ds<6n  
[Mk:Zz%  
Bdcs}Ga  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ,`ba?O?*G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: WR9-HPF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l h?[wc  
v'Pbx  
return l(i, j) = r(i, j); cte Wl/v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Hf +oG  
)+Yu7=S  
  return ( int & )i; +V9(4la  
  return ( int & )j; J'%W_?wZ  
最后执行i = j; )43z(:<  
可见,参数被正确的选择了。 #h#_xh'  
n0FzDQt26  
Byh!Snoe  
j|>^wB  
. )E1|U[L  
八. 中期总结 ?^ R"a##  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: CHVAs9mrNB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~ Zw37C9J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +Mb}70^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sVH w\_F$  
l\TL=8u2c  
@zJiR{Je-U  
.7+"KP:  
zhe~kI  
_U o3_us  
九. 简化 or"9I1o  
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。 ^SbxClUfw!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 NOFH  
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: tlYB'8bJY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ny0]Q@  
  +-*/&|^等 psuK\ s  
2. 返回引用。 w3;T]R*  
  =,各种复合赋值等 S rhBU6K  
3. 返回固定类型。 5^{I}Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h(i_'P?  
4. 原样返回。 ~lbm^S}-  
  operator, 39x 4(  
5. 返回解引用的类型。 BnG{) \s  
  operator*(单目) ~ymSsoD^  
6. 返回地址。 O4!!*0(+91  
  operator&(单目) +E+I.}sOB  
7. 下表访问返回类型。 W]D+[mpgK  
  operator[] @vO~'Xxq!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !>WW(n07Ma  
  operator<<和operator>> @>F`;'_*z  
of'H]IZ  
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。 E?jb?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;+n25_9  
t'DIKug&  
template < typename Left > \*#E4`Y  
struct value_return =%{E^z>1  
  { T^g i^{  
template < typename T > C9j5Pd5q1L  
  struct result_1 p+;x&h)[l  
  { \wp8kSzC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~g *`E!2  
} ; w!RJ8  
kZQ$Iv+^(  
template < typename T1, typename T2 > 7 .xejz  
  struct result_2 6W'2w?qj?4  
  { XeXK~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; LufZ,  
} ; ?xt${?KP  
} ; <7oZV^nd *  
|99Z& <8f  
~{D:vj4>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait X'5+)dj  
[jF\"#A  
下面我们来剥离functor中的operator() &_Z8:5e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: NmV][0(BS  
yF1^/y!@  
return l(t) op r(t) =e]Wt/AQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @TnAO8Q>XD  
return op l(t) fQ,(,^!;  
return op l(t1, t2) #J4,mFMr  
return l(t) op C5oIl_t  
return l(t1, t2) op hN_,Vyf  
return l(t)[r(t)] dUpOg{I.x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >V3pYRA   
]TKM.[[  
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: 0"M0tA#  
单目: return f(l(t), r(t)); &?7+8n&+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P C  
双目: return f(l(t)); 0}aw9g  
return f(l(t1, t2)); %i`YJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 cH$Sk  
;AgXl%Q  
struct meta_divide h2edA#bub  
  { |h%fi-a:  
template < typename T1, typename T2 > f5QJj<@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qbdv  
  { Gnmxp%&}P|  
  return t1 / t2; 7ip(-0  
} ?HaUT(\j  
} ; !P b39[f  
[+v}V ,jb  
这个工作可以让宏来做: p uLQ_MNV  
& pS5_x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x kebel`%  
template < typename T1, typename T2 > \ oGi{d5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; kT6EHuB  
以后可以直接用 c6)q(zz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) TJp0^&Q  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 >|So`C3:e  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)  ~WG#Zci-  
D>Ph))QI  
e#$ZOK)`  
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 B%Sp mx8  
v><uHjP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y:8*!}fR  
class unary_op : public Rettype Zcn,_b7  
  { f<0nj?  
    Left l; p#dpDjh  
public : ;1 02ddRV  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vMOit,{  
,HdFE|  
template < typename T > N;6WfdA-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K) "cwk-  
      { ]n:)W.|`R  
      return FuncType::execute(l(t)); 3 # ua  
    } <ctn_"p Z  
)d6Ya1vJH  
    template < typename T1, typename T2 > (9J,Qs[;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =NzA2td  
      { *:}NS8hP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NwdA@"YQ|  
    } fH7o,U|  
} ; XK>/i}y  
-)tu$W*  
0VB~4NNR  
同样还可以申明一个binary_op |mfQmFF  
[$Ld>`3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v&B*InR?+  
class binary_op : public Rettype wK CHG/W  
  { rnVh ]xJ  
    Left l; ?1('s0s\,  
Right r; #<bt}Tht  
public : $Rsf`*0-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )BY\c7SG  
5xi f0h-`  
template < typename T > RTNUHz;{L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q- %Q7n'c  
      { v3+ \A q   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); PQsqi;=)  
    } RvYH(!pQ  
++:vO  
    template < typename T1, typename T2 > S"UFT-N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /}Y>_8 7  
      { jl=<Q.Mm7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n}qHt0N  
    } :xfD>K  
} ; Gv}*T w$  
oQ 5g0(J~  
;5A&[]@^^@  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 n< [np;\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 rO/mK$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #:Di1I9<O7  
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。 9/RbfV[)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! glh2CRUj  
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。。。 Roy0?6O  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 uRKCvsisX  
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) \@Gyl_6^  
下面是修改过的unary_op viAvD6e  
#JGy2Hk$^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _$By c(.c  
class unary_op ( =->rP  
  { Gu<3*@Ng  
Left l; |^Z1 D TAw  
  V# |#% 8  
public : K GkzE  
`pN"T?Pk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &~U8S^os  
S)z jfJR  
template < typename T > iqghcY)  
  struct result_1 *8U+2zgfC  
  { O%A:2Y79  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 52tIe|KwL  
} ; bc5+}&W  
, Z#t-?  
template < typename T1, typename T2 > Q$W0>bUP  
  struct result_2 ?b:J6(-  
  { |v}"UW(y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _$0<]O$  
} ; &7T0nB/)  
WYwsTsG{_  
template < typename T1, typename T2 > Rs{L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XY1NTo. =  
  { oGly|L>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8=T;R&U^M  
} WO)rJr!C  
BkJV{>?_+  
template < typename T > ss%ahs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S3:Pjz}t  
  { 1a| q&L`o  
  return OpClass::execute(lt(t)); f$iv+7<B^  
} ~kYUp5f  
R(=Lhz6R4  
} ; [E2afC>zrl  
%U)/>Z  
z* YkD"]B  
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 2K!3+D"  
好啦,现在才真正完美了。 L"1UUOKy  
现在在picker里面就可以这么添加了: *ZKI02M  
$=4T# W=m  
template < typename Right > Bra>C  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4!d&Zc>C4  
  { ['sj'3cW-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); F5wCl2I  
} *|Q'?ty(x  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 V? w;YTg  
jB:$+k|~.  
8V;@yzI ha  
3)T'&HKQ  
4gb2$"!  
十. bind \^iJv ~d  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 he wX)  
先来分析一下一段例子 X~sl5?  
I0(BKMp&  
+b.<bb6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7;#9\a:R?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M3odyO(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 JWr:/?  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6,G1:BV{K  
我们来写个简单的。 Q` 4=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZvpcjP  
对于函数对象类的版本: EQSOEf[  
 Mhm3u  
template < typename Func > <h4"^9hL  
struct functor_trait o=_:g >5  
  { 2BXpk^d5y  
typedef typename Func::result_type result_type; }7RR",w  
} ; @v ss:'l  
对于无参数函数的版本: {2vk<  
!lKO|Y  
template < typename Ret > L)a8W   
struct functor_trait < Ret ( * )() > K19/M1~  
  { 7cr@;%#  
typedef Ret result_type; 9JBPE  
} ; 5DK>4H:  
对于单参数函数的版本: \{t#V ~  
cTCo~Pk4  
template < typename Ret, typename V1 > #:s*)(Qn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )XmV3.rI  
  { ;n%SjQ'%  
typedef Ret result_type; ]|it&4l  
} ; P9p:x6  
对于双参数函数的版本: j2c -01}  
a|SgGtBtT4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > p~6/+ap  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  H;s  
  { z}.y ?#  
typedef Ret result_type; QO0}-wZR  
} ; 0vuL(W8)  
等等。。。 'DO^($N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7yD=~l\Bbs  
^hzlR[  
template < typename Func > 91qk0z`N  
struct func_return V>ML-s9  
  { {e\Pd!D?|  
template < typename T > :K>v F`SM  
  struct result_1 11[[Hk X@  
  { ^u&oS1U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1j0OV9-|  
} ; y=g9 wO  
gD10C,{  
template < typename T1, typename T2 > wwrP7T+d  
  struct result_2 8@]*X,umc  
  { 0D/u`-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hr_ 5D  
} ; s0uI;WMg  
} ; v,y nz'>)  
IROX]f}r(  
W2/FGJD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [zv>Wlf,%  
=F'p#N0_2  
template < typename Func, typename aPicker > J ^gtSn^  
class binder_1 :xJ]# t..  
  { JTK>[|c9oE  
Func fn; wgfA\7Z  
aPicker pk; b~X^vXIv%%  
public : ~,+n_KST;  
5I/wP qR[  
template < typename T > WA}<Zme3[  
  struct result_1 mAMi-9  
  { nv&uhu/q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .w2QiJ  
} ; ]T|9>o!  
uw!  
template < typename T1, typename T2 > !`=ms1%U  
  struct result_2 ALvj)I`Al  
  {  W%LTcm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q|QVm,m  
} ; io :g ]g  
x{4Rm,Dxn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j1 _ E^  
)Y%>t  
template < typename T > [-o`^;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vp8t8X1`  
  { }L Q9db1  
  return fn(pk(t)); +Qy*s1fit  
} MuNM)pyxp  
template < typename T1, typename T2 > L9tjH C]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z'@j9vT  
  { ~RcI+jR)  
  return fn(pk(t1, t2)); 3TUW+#[Gu  
} 0dS}p d">k  
} ; g8^\|  
*9:oTN  
\b {Aj,6,  
一目了然不是么? KrO oxrDcp  
最后实现bind &qw7BuF  
vZV+24YWb  
C${{&$&  
template < typename Func, typename aPicker > m-f"EFmP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,w~0U  
  { ;>^oe:@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >55c{|"@L  
} whb|N2  
RjS;Ck@;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z;1y7W!v  
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。 y*2R#jTA  
n}==  
十一. phoenix (]7*Kq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: i`o}*`//  
n^|;J*rD  
for_each(v.begin(), v.end(), x_9<&Aj6  
( !:e|M|T'I*  
do_ (]wi^dE  
[ 4R!A.N9  
  cout << _1 <<   " , " Zu(eYH=Q  
] {zoUU  
.while_( -- _1), [c4.E"  
cout << var( " \n " ) vQrce&  
) *]2LN$  
); FFXDt"i2  
/UeLf $%ZW  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: "%~\kJ(G  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor j0J}d _  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z9:@~3k.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fr'M)ox1  
?]gZg[  
y e!Bfz>  
template < typename Cond, typename Actor > Li ,B,   
class do_while 1lyJ;6i6L  
  { A7U'>r_.  
Cond cd; 0z?b5D;  
Actor act; 3nuf3)  
public : k5G(7Ug=g~  
template < typename T >  [+$l/dag  
  struct result_1 <'A>7M~h?*  
  { *Yv"lB8  
  typedef int result_type; 4mOw[}@A  
} ; ga#,42)H  
9dA(f~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z+ubc"MVb  
U`q[5U"  
template < typename T > ZCPK{Ru QE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .fcU&t  
  { ulFU(%&  
  do -Nmf}`_  
    { 992;~lBu  
  act(t); XuJwZN!(  
  } .;WJ(kB\U  
  while (cd(t)); "@B! 5s0  
  return   0 ; mFayU w  
} mm$D1=h{|  
} ; ';V(sRU@  
cJA0$)JP&  
@RotJl/>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'R*gSqx~  
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。 n? "ti  
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。 IyG5Rj2  
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。 $m/-E#I #Z  
下面就是产生这个functor的类: `.;7O27A^%  
$}oQ=+c5  
]SrKe-*:U  
template < typename Actor > d;S:<]l'  
class do_while_actor ]Oc :x  
  { F$r8 hj`  
Actor act; mDE{s",q/  
public : el!Bi>b9c!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1 hZM))  
4W9!_:j(j  
template < typename Cond > j-gLX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7qE V5!  
} ; a2/r$Tgm  
=\4w" /Y  
X1<)B]y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .u7d  
最后,是那个do_ $ajw]2kx  
+^YV>;  
v ;MI*!E  
class do_while_invoker I#eIm3Y?  
  { u-UUF  
public : b("CvD8  
template < typename Actor > F/j=rs,*|D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CcY.8|HT  
  { $ O}gl Q  
  return do_while_actor < Actor > (act);  p<*-B  
} :^%s oEi  
} do_; j,/o0k,  
vCH>Fj"7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;x^&@G8W`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 OD\x1,E)I  
最后来说说怎么处理break和continue gY0*u+LF  
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。 ItM?nyA  
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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