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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5<PNl~0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~Oq _lM  
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, z-gMk@l  
N(4y}-w$  
a~LA&>@  
B6IKD  
  class filler aeN #<M&$<  
  { _p:n\9k  
public : e'$[PF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} hq {{XQ  
} ; 7$%G3Q|)L  
IowXVdm@6  
80Hi v  
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: $[`rY D/.  
].J;8}  
Gu$J;bXVj  
8 f~x\.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *8,W$pe3  
xP>cQELot  
b6k_u9m^E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Vv(buG  
:X}SuM ?c  
/hqn>t  
cOdRb=?9  
二. 战前分析 7NT} Zwf  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 U'F}k0h?\'  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Pi5MFw'v  
WynTU?  
bl>W i@GL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Jy}~ZY  
  /* --------------------------------------------- */ @a]cI  
vector < int *> vp( 10 ); NX%1L! #  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tik*[1it  
/* --------------------------------------------- */  N{g7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &uE )Vr4R  
/* --------------------------------------------- */ FEu}zt@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,_(=w.F   
  /* --------------------------------------------- */ AKjobA#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); QChWy`x  
/* --------------------------------------------- */ +pT;; 9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zP0<4E$M`  
=/a`X[9vI  
l]&A5tz3  
yw+]S  
看了之后,我们可以思考一些问题: vA:ZR=)F  
1._1, _2是什么? ~.^:?yCA  
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。 'q;MhnU+  
2._1 = 1是在做什么? 8iD7K@  
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。 AaB1H7r-  
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。 <Tgubv+J  
L''VBY"?  
={cM6F}a@  
三. 动工 ;8vB7|54.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ) C~#W  
3v3cK1K@oE  
W?E01"p  
e^~dx}X  
template < typename T > Y'P^]Q=}_#  
class assignment @+M1M 2@Xz  
  { 2Q(ZW@0  
T value; LC=M{\  
public : V]Ccj\Oi  
assignment( const T & v) : value(v) {} emJZ+:%  
template < typename T2 > w_`;Mn%p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]5*H/8Ke7  
} ; S`mB1(h  
;6 d-+(@  
`xv Uq\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o\W>$$EXD  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7?k3jDK  
[W[awGf  
?6vGE~ MuR  
%<Qv?`B  
  class holder nw*a?$S3  
  { NA@Z$Gy  
public : !T)_(}|6}  
template < typename T > !7]^QdBLY  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2|exY>`w  
  { 23=wz%tF  
  return assignment < T > (t); Tp~Qg{%Og  
} m>[G-~0?kI  
} ; F @t\D?  
fRk'\jzT  
kW%wt1",  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: It3@ Cd>  
HWou&<EK  
  static holder _1; hP[/xe  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2^5RQl/  
P%w!4v ~"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rwwyYIlEg  
而不用手动写一个函数对象。 kp?_ir  
@Py'SH!-  
`7`` 1TL  
_,Q -)\  
四. 问题分析 I L&PN`#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 0 >(hiT y<  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =y?Aeqq\fl  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A5}N[|z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <[gN4x>'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }DvT6  
)h(=X&(d  
五. 问题1:一致性 ij_5=4aZ-  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ffOV7Dxy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >"zN`  
&ML-\aSal  
struct holder ]REF1<)4z  
  { c; 1 f$$>b  
  // >^@~}]L  
  template < typename T > +WxD=|p;  
T &   operator ()( const T & r) const (c3O> *M  
  { Xa U ^^K  
  return (T & )r; 4Dd]:2|D  
} FYg{IKg  
} ; /5>A 2y  
`apCu  
这样的话assignment也必须相应改动: dHn,;Vv^6  
L1SZutWD?  
template < typename Left, typename Right > p{0rHu[  
class assignment D|C!KF (  
  { `Z@qWB<  
Left l; )\izL]=!t  
Right r; <{HV|B7  
public : ,F|49i.K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DnB :~&Dw  
template < typename T2 > c`)[-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8(:O5#  
} ; |)ALJJ=+  
UtB~joaR  
同时,holder的operator=也需要改动: .Jc<Gg  
NrcxuItkYn  
template < typename T > N/B-u)?\:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w[;5]z  
  { AHP;N6Y6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j;&su=p"  
} 1|7t q  
ZlL]AD@  
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。 _/}/1/y$Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #t&L}=G{%  
_GL:4  
return l(rhs) = r; Gl>*e|}  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 to] ~$~Q|>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: GUvEOD=p  
h}GzQry1  
template < typename Tp > p}a0z?  
class constant_t =i Wn T  
  { gp]T.ol  
  const Tp t; U!524"@%U`  
public : Cfst)[j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SGLU7*sfd  
template < typename T > ?Lquf&`vP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const AKUmh  
  { m+dJ3   
  return t; ks(BS k4  
} 6tBe,'*  
} ; Jw -3G3h  
sK|+&BC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B5/"2i  
下面就可以修改holder的operator=了 qbD[<T  
I73=PfS:m  
template < typename T > o+FDkqEN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /9@ VnM  
  { 7SJtW`~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !TPKD  
} <2fgao&-n  
cFloaCz  
同时也要修改assignment的operator() t'bhA20Z\  
*L#\#nh7  
template < typename T2 > ')KuLVE}S  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }6 Mo C0  
现在代码看起来就很一致了。 h%>yErs  
[ih^VlZ  
六. 问题2:链式操作 vW`[CEm^X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9 kLA57  
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。 'Em633  
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。 v1\/dQK  
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。 irKM?#h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e3]v *<bj  
+W}6o3x~  
template < typename T > rE9Nt9}  
struct result_1 L_R(K89w  
  { 4>(rskl_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; K5}0!_)G  
} ; i&\ c DQ 3  
o&#!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: zx;~sUR;  
j},3@TFh  
template < typename T > WSOz^]  
struct   ref |?4NlB6  
  { cng166}1A  
typedef T & reference; j. mla  
} ; q:u,)6  
template < typename T >  a S ,  
struct   ref < T &> #i=k-FA)H  
  { YZ^mH <  
typedef T & reference; kt7x}F(?<  
} ; y1 a1UiHGP  
 N}KL'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: lwm 9gka  
/-Z}=  
template < typename T > *g[MGyF "  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /o9 0O&  
  { hr3<vWAD  
  return l(t) = r(t); 1\-r5e; BE  
} N."x@mV  
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。 QAX3*%h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i7%`}t  
%{ory5  
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 y'(a:.%I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I %|;M%B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 moL3GV%]Gq  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zJo?,c  
最后的布局是: YFP<^y=  
                Add BJKv9x1jK  
              /   \ H h35cj  
            Divide   5 C%H?vrR  
            /   \ i(> WeC+  
          _1     3 q1Mt5O}  
似乎一切都解决了?不。 ]EdZ,`B4  
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。 y% O^Zm1  
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。 K%1`LT5:~  
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: a9NIK/9  
UjS+Ddp  
template < typename Right > 6B+?X5-6DH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y=t? "E  
Right & rt) const hR~&}sxN  
  { 2}15FXgN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zwk& 3  
} hDXaCift  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9 !$&1|,*  
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。 %<fs \J^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。 `\GR Y @cg  
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。 xxA^A  
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。 #4<=Ira5  
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? u;+8Jg+xH/  
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: oU se~  
|K9*><P?)2  
template < class Action > y?U@F/^}N  
class picker : public Action q1v7(`O  
  { "z*.Bk  
public : 2MmHO2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'x5p ?m  
  // all the operator overloaded EP^qj j@M  
} ; q;*'V9#  
k(o(:-+x  
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。 QAAuFZs  
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: X ]W)D S  
*,t/IA|  
template < typename Right > `vz7 }TY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const X}Om)WCr  
  { 5h|aX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z_fwvcZ?05  
} |=07n K2  
Jg)( F|>o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t2Jf+t_B7  
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。 h=\1ZQKC)  
}ice*3'3  
template < typename T >   struct picker_maker $B7c\MR j  
  { .)=*Yr M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <B>hvuCoH  
} ; pU'${Z~b  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }zxf~4 1  
  { -v-kFzu  
typedef picker < T > result; #!E`%' s]  
} ; x)Zb:"  
Hzj8o3  
下面总的结构就有了: <$K=3&:s8q  
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。 !#~KSO}zW2  
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。 RyU8{-q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /KNR;n'  
至此链式操作完美实现。 $gN\%X/n"1  
,]nRnI^  
X)6G :cD  
七. 问题3 P3-O)m]jv  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ^/$dSXKF  
S=lCzL;j"  
template < typename T1, typename T2 > lJN#_V0qW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0|J9Btbp  
  { )+|wrK:*v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _KKux3a  
} cMF)2^w}  
;Z`a[\i':  
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: +H?g9v40  
I'^XEl?   
template < typename T1, typename T2 > 6" Lyv  
struct result_2 )P?Fni}  
  { ]kx<aQ^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^;h\#S[%  
} ; TB?'<hD:  
U, 7  
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? 7w" !"W#  
这个差事就留给了holder自己。 FyWf`XTO  
    `?.6}*4@_A  
ezbk@no  
template < int Order > |bSAn*6b  
class holder; G7|d$!%  
template <> qTRP2rH,L&  
class holder < 1 > m1j Eky(  
  { N\&VJc  
public : d*e8P ep  
template < typename T > 1%vE7a>{  
  struct result_1 $H.U ~  
  { <*z'sUh+}  
  typedef T & result; h*D -Vo  
} ; F.x7/;  
template < typename T1, typename T2 > 568M4xzi  
  struct result_2 }Hg\ tj}i  
  { 9S17Lr*c  
  typedef T1 & result; 2]Cn<zJ  
} ; m <z?6VC  
template < typename T > {+cx}`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M,p0wsj;  
  { yK"\~t[@X:  
  return (T & )r; #K@!jh)y^  
} 5wh(Qdib  
template < typename T1, typename T2 > FZ<6kk4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k~:(.)Nr  
  { )'g4Ty  
  return (T1 & )r1; YGM7?o  
} ]j,o!|rx7  
} ; g8&& W_BI  
% q!i  
template <> 5xnEkg4q4  
class holder < 2 > j|o/>^ 'e  
  { >YXb"g@.  
public : Y>FLc* h  
template < typename T > @ YWuWF  
  struct result_1 Pq35w#`!  
  { rfQs 7S;G  
  typedef T & result; FMn|cO.vEP  
} ; ^-s7>F`jx  
template < typename T1, typename T2 > #')] ~Xa  
  struct result_2 \8a014  
  { Yz0HB EA  
  typedef T2 & result; }3XjP55  
} ; ^i WGGnGS  
template < typename T > y,Bj,zw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @W(,|xES  
  { ~e,K  
  return (T & )r; d/3&3>/  
} >2}*L"YC  
template < typename T1, typename T2 > <b\.d^=B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Qd% (]L[N.  
  { F{7 BY~d  
  return (T2 & )r2; R*LPwJuv  
} XM?c*,=fu  
} ; p>pAU$k{O  
U'5p;j)_  
z=jzr=lP  
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> >。 PiR`4Tu  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2%fkXH<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 98<^!mwF  
WYCDEoqU2  
return l(i, j) = r(i, j); 436SIh  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :t+Lu H g  
Z,XivU&  
  return ( int & )i; I] m&h!  
  return ( int & )j; 5=8_Le  
最后执行i = j; ND 8;1+3  
可见,参数被正确的选择了。 \vj xCkg{  
l`JKQk   
u<j.XPK  
b%X}{/n  
?f:\&+.&  
八. 中期总结 ;Oqbfl#%  
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: c1f`?i}.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^'sOWIzeiY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /h&>tYVio  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J/vcP  
 :KRe==/  
yaX%<KBa\  
.N#grk)C  
uk.x1*0x  
3URrK[%x`  
九. 简化  _8z  
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。 !-gOqo  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $:DhK  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: U:IeMf-;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 u/?;J1z:  
  +-*/&|^等 =OA7$z[  
2. 返回引用。 mO\=# Q>  
  =,各种复合赋值等 (W`=`]!  
3. 返回固定类型。 e=Kr>~q=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) MS%h`Ypo  
4. 原样返回。 SY2((!n._  
  operator, <{1 3Nd'o  
5. 返回解引用的类型。 FCYZ9L5uF  
  operator*(单目) +(hr5  
6. 返回地址。 X@B,w_b  
  operator&(单目) Zxv{qbF  
7. 下表访问返回类型。 cFG%Ew@  
  operator[] S#7.y~e\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'P-FeN^  
  operator<<和operator>> g\,HiKBXd  
m=I A/HOR^  
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。 Dr"F5Wbg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: C  F<  
z#| tl/aP9  
template < typename Left > >E(IkpZ  
struct value_return r|7hm:F)  
  { ^`!EpO>k9  
template < typename T > 7Y'.yn  
  struct result_1 C[(Exe  
  { b*qC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; T k>N4yq  
} ; ^ )/oDyO  
uH!;4@ uI  
template < typename T1, typename T2 > Wj. _{  
  struct result_2 v~>4c<eG  
  { Eq/%k $6#1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %!1:BQ,p,i  
} ; X'>]z'0W  
} ; CpICb9w  
yq>3IS4O  
e c`3Qw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M0%):P?x  
eJ!a8   
下面我们来剥离functor中的operator() "eal Yveu  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y 1vSwS%{T  
7uRXu>h  
return l(t) op r(t) ve / Q6j{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8aD4 wc  
return op l(t) ';!02=-@  
return op l(t1, t2) fXYg %  
return l(t) op KArnNmJ9  
return l(t1, t2) op 5ff66CRw  
return l(t)[r(t)] hzc2c.gcF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] iwfv t^  
1]v.Qu<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ]E)gMf   
单目: return f(l(t), r(t)); .HG0%Vp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5X-cDY*|  
双目: return f(l(t)); l>M&S^/s j  
return f(l(t1, t2)); /Et:',D  
下面就是f的实现,以operator/为例 2,<!l(X  
.yF7{/  
struct meta_divide RxkcQL/Le  
  { I=pT fkTT  
template < typename T1, typename T2 > sT3O_20{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?ei7jM",  
  { Ydu=J g5u7  
  return t1 / t2; lG;sDR|)(  
} mi3yiR  
} ; m`-{ V<(M  
avk0pY(n  
这个工作可以让宏来做: [N925?--S  
K$\]\qG6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3%xj-7z W  
template < typename T1, typename T2 > \ o% !a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dd>stp   
以后可以直接用 .t0Q>:}&b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ut8yA"Y~  
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 Pd\S{ Y~wk  
(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。。。) ;e_n7>'#%  
xq.,7#3  
>t O(S  
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 <D pi M`  
#tdI;x3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uQ{ &x6.1  
class unary_op : public Rettype ,`MUd0 n  
  { 5B@+$D[0?3  
    Left l; $ T.c>13  
public : $v+Q~\'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {KE858  
=x9zy]  
template < typename T > Y:/z)"u,C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uG2Hzav  
      { 9dr\=e6) C  
      return FuncType::execute(l(t)); {o4m3[C7=}  
    } s 7iguFQ  
Qhsh{muw(  
    template < typename T1, typename T2 > +hRAU@RA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }i ./,  
      { ^c!"*L0E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +glT5sOk  
    } Je[wGF:%:$  
} ; -S OP8G  
egxh  
)VID ;l;4  
同样还可以申明一个binary_op Tz]t.]!&E  
(qnzz!s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xg k~y,F  
class binary_op : public Rettype fn(KmuNA  
  { DDyeN uK  
    Left l; 6SIk?]u  
Right r; {A2(a7vV  
public : t{| KL<d]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )'KkO$^&  
vX;WxA<  
template < typename T > Q}2aBU.f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h W6og)x  
      { D$d8u=S  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $+!/=8R)  
    } V<Q''%k  
;"$Wfy  
    template < typename T1, typename T2 > R$IxR=hMx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Va"Q1 *"  
      { /qa{*"2Qo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); DpH+lpC  
    } /-)\$T1d  
} ; X]d;x/2  
1%68Pnqk  
sa$CCQ  
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 _o/LFLq  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SK t&]H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) j\iE3:94$  
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。 @&p:J0hbp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d(9ZopJrQ  
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。。。 $ (/=Wn  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 z{Z4{&M  
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) Z:9xf:g *  
下面是修改过的unary_op >zFk}/  
\9j +ejGf  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^)oBa=jL4  
class unary_op /j46`F  
  { .}!"J`{ W  
Left l; OGW,[k= 2{  
  BdBwfH%:  
public : #t N9#w[K{  
(iQ< [3C=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D$@5$./  
nSY3=Edx=  
template < typename T > LtIp,2GP&_  
  struct result_1 B' }h6ZH  
  { \#Md3!MG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >NLG"[\  
} ; |H-%F?<{  
jN))|eD0x  
template < typename T1, typename T2 > s krdL.5  
  struct result_2 h</,p49gM  
  { HiAj3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B&:9uPRzZ  
} ; X83,f CCl5  
{A^3<=|  
template < typename T1, typename T2 > |wbXu:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u@&e{w~0  
  { J9aqmQj('  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m\zCHX#n  
} a]H&k$!c  
5&)T[Q X`  
template < typename T > }2xgm9j<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +O$`8a)m  
  { gXJtk;  
  return OpClass::execute(lt(t)); /{6&99SJcc  
} P^(uS'j)+  
t@X{qm:%Z  
} ; ~8JOPzK  
%f)%FN . S  
B*Z}=$1j  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug h2jrO9  
好啦,现在才真正完美了。 n4XEyCrD  
现在在picker里面就可以这么添加了: t,NE`LC  
pTB1I3=.u  
template < typename Right > %Ev)Hk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Kz~E"?  
  { (N"9C+S}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [_T6  
} ]ZR}Pm/CA  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 J,G/L!Bp  
M{z&h>  
rS>@>8k2,  
:>C D;  
V~#8lu7;  
十. bind ppuJC ' GW  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ilRPV'S^  
先来分析一下一段例子 ECsb?n7e  
t5CJG'!ql  
~@#s<a,%;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ddh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 XqLR2 d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ? KDg|d  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 T O&^%d  
我们来写个简单的。 7aS%;EU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :jy}V'bn$  
对于函数对象类的版本: s .@Szq  
(fYYcpd,k  
template < typename Func > FwE<_hq//  
struct functor_trait !eHQe7_  
  { 5KNa-\  
typedef typename Func::result_type result_type; ),>whCtsI  
} ; !a4`SjOgu  
对于无参数函数的版本: `z^50Vh|  
kXWC o6?  
template < typename Ret > |H(i)yu"5'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \WqC^Di  
  { z57q |  
typedef Ret result_type; ~Qd|.T  
} ; ta@fNS4  
对于单参数函数的版本: Y .E.(\  
[{0/'+;9  
template < typename Ret, typename V1 > _VB;fH$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B qo#cnlG  
  { DoNN;^H  
typedef Ret result_type; 8M0<:p/  
} ; _H@8qR  
对于双参数函数的版本: eNK6=D|  
nf-6[dg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (Z0.H3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > BI<(]`FP;s  
  { hh$i1n  
typedef Ret result_type; g* -}9~  
} ; T2A74>Nw  
等等。。。 &p+2Vz{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &k`/jl;u  
~<}?pDA}~  
template < typename Func > Ld'3uM/  
struct func_return YkQ=rurE  
  { UhXVeGO  
template < typename T > 5k c?:U&  
  struct result_1 C,8@V`  
  { ^U^K\rq 1u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a *bc#!e  
} ; Z1h6Y>j  
*c( J4  
template < typename T1, typename T2 > "HLh3L~  
  struct result_2 S] 4RGWn  
  { x}f)P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -aDBdZ;y  
} ; iA4VT,  
} ; cef:>>6_  
w[uw hd  
Pk8(2fAYk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eH9-GGr  
V oyRB2t  
template < typename Func, typename aPicker > m:g%5' qDZ  
class binder_1 ;`Sn66&  
  { i7?OZh*f  
Func fn; }]pOR&o  
aPicker pk; h  m(  
public : F3nPQw{;  
yg%T{hyzH  
template < typename T > 08$l=  
  struct result_1 @iVEnb.'  
  { s ~i,R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^izf&W.j!  
} ; ^56#{~%^?  
Tt{ft?H71  
template < typename T1, typename T2 > AVp"<Uv  
  struct result_2 v8THJf  
  { ,*wj~NE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |H8UT S X+  
} ; (k %0|%eR  
?nozB|*>ut  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <h~_7Dn  
*%dWNvN4X  
template < typename T > a@-!,Hi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L_AQS9a^D  
  { %U$%x  
  return fn(pk(t)); o&E2ds3  
} 1c $iW>0K  
template < typename T1, typename T2 > KkZo|\V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3]/Y= A  
  {  ePI)~  
  return fn(pk(t1, t2)); pB79#4  
} T(bFn?  
} ; "\kr;X'  
4!<[5+.  
M+\LH  
一目了然不是么? NZ~"2~Hh  
最后实现bind 7A>glZ/x  
ZQDw|*a@  
JZ0u/x5  
template < typename Func, typename aPicker > 9Dx9alJR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 12yX`9h>  
  { C9 cQ} j:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O0> ^?dsL  
} b~m|mb$  
f<( ysl1[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W_G'wU3R  
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。 *mXs(u  
zI3Bb?4.  
十一. phoenix TWJ%? /d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,46k8%WW  
J9/}ZD^  
for_each(v.begin(), v.end(), ZIM 5$JdCv  
( {AqPQeNgz  
do_ hlTM<E  
[ SgPvQ'\  
  cout << _1 <<   " , " 9!oNyqQ  
] mGqT_   
.while_( -- _1), giz#(61j^  
cout << var( " \n " ) ].<B:]:,  
) ]Syr{|  
); ) %&~CW+  
)]5}d$83  
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: 7q[a8rUdh  
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 !5K9L(gqb  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .`K<Iug1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "i;c)ZP  
k),.  
|\MgE.N  
template < typename Cond, typename Actor > $,~D-~-  
class do_while 0? QTi(  
  { ix]t>2r  
Cond cd; s!j[Ovtx  
Actor act; rt[w yz8  
public : WD7IF+v  
template < typename T > "?UBW5nM#  
  struct result_1 jRP9e  
  { F"<TV&xf  
  typedef int result_type; Ma,2_oq+  
} ; OWRT6R4v  
VgO:`bDF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~SRK}5E  
LJ Aqk2k  
template < typename T > 93*MY7j}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OF)G 2>t  
  { lef,-{X-  
  do 6RLYpQ$+  
    { hY@rt,! 8  
  act(t); kgV_*0^  
  } :q0TS>l  
  while (cd(t)); 0//?,'.  
  return   0 ; [Grd?mc#  
} "[rChso  
} ; %9!, PeRe  
M;\iL?,  
N%k6*FBp~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1webk;IM  
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。 |KHaL?  
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。 AUm"^-@x#>  
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。 e bSG|F  
下面就是产生这个functor的类: 6{ql.2 Fa  
W/3,vf1  
+EZ Lic  
template < typename Actor > ur,!-t(~t  
class do_while_actor d@a FW  
  { 1gwnG&  
Actor act; ok"v`76~f5  
public : .S l{m[nV8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^}+qd1r  
p=7{  
template < typename Cond > jo8hVWJ7V*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L|wD2iw  
} ; BB?vc( d  
H6Mqy}4W  
mUmU_L u8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #E?TE  
最后,是那个do_ i|]Kw9  
ET_a>]<mv  
csceu+ IA  
class do_while_invoker Uq:WW1=kh  
  { 4&}V3"lg  
public : ^usZ&9"@P  
template < typename Actor > CEwMPPYnD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A{[joo  
  { u?(@hUV.  
  return do_while_actor < Actor > (act); >tUi ;!cQ  
} %V,2,NCd  
} do_; Rqi= AQ  
 I~'%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $>PXX32  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0zQ^ 6@  
最后来说说怎么处理break和continue _2eRH@T  
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。 [Eeanl&x>  
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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