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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #<^ngoOj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #7wOr78  
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 } L3//  
*58`}]  
"CS {fyJ  
=*ZQGM3w  
  class filler qQL]3qP  
  { ZO`{t1   
public : !!WSGZUR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "cK@Yo  
} ; m/2LwN  
Hl@)j   
#D{jNSB  
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: dc ]+1 A  
zsQhydTR  
Wq4>!|  
A;pVi;7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ujo3"j[b  
L`fDc  
sz5&P )X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g?(h{r`  
`ViFY   
L(a){<c  
3C=|  
二. 战前分析 yAge2m]<B  
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。 ~@3X&E0S  
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 q- U/JC  
ac/=%om8u  
ql|ksios  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kt.y"^  
  /* --------------------------------------------- */ m{U+aqAQK  
vector < int *> vp( 10 ); !9$xfg }  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r9x.c7=O  
/* --------------------------------------------- */ Sdc yL%6!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Nb))_+/  
/* --------------------------------------------- */ n1X.]|6'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rv(Qz|K@  
  /* --------------------------------------------- */ Lyx \s;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?A[q/n:K  
/* --------------------------------------------- */ E(5'vr0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Zcaec#  
_x.!, g{  
l.DC20bs  
E1atXx  
看了之后,我们可以思考一些问题: LK "47  
1._1, _2是什么? L*A9a  
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。 XJ3 5Z+M  
2._1 = 1是在做什么? $)L=MEdx  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 mN_KAln  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m=Z1DJG  
NH?q/4=I0W  
|.A#wjF9  
三. 动工 CM; r\,o  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: E~=`Ac,G2  
BE54^U  
vd@ _LcK  
pRt=5WZ  
template < typename T > 67Z.aaXD1  
class assignment <2cl1Fb  
  { 8vhg{L..  
T value; AE:IXP|c  
public : 82w='~y  
assignment( const T & v) : value(v) {} &E@8 z&  
template < typename T2 > #d+bld\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } dtK[H+  
} ; n'<FH<x  
 V~V_+  
[m>kOv6>^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,_K /e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;\N{z6  
Q@]QPpe  
}i32  
B~/:["zTh&  
  class holder (#Vkk]-p  
  { CzP?J36W^  
public : ?Y:>Ouv*z'  
template < typename T > _f9XY  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8IErLu}  
  { )aW;w|#n  
  return assignment < T > (t); d!+8  
} ),#%jc2_^  
} ; 3$fzqFo  
3)jFv7LAU  
_#6_7=g@s6  
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: ))y`q@  
uJQ#l\t  
  static holder _1; h n:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (vX+ Yw  
)<_e{_ h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !(:R=J_h  
而不用手动写一个函数对象。 5Jo><P a  
UY@^KT]  
{)E)&lL  
q~*9A-MH  
四. 问题分析 ,{"%-U#z  
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。 *VJT]^_  
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。 T%GdvtmS>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W(^R-&av  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X?m"86L  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  T06BrX  
nVkPYeeT  
五. 问题1:一致性 3v~804kWB  
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?| o:`>r/SlL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u4 ##*m  
S8 +GM  
struct holder 99GzhX_  
  { /oA=6N#j  
  // $ yd "bJK  
  template < typename T > G/l 28yt  
T &   operator ()( const T & r) const (XF"ckma  
  { uBdS}U  
  return (T & )r; {s]yP_  
} X~m*`UH  
} ; TR@*tfS  
t0^chlJP$  
这样的话assignment也必须相应改动: 1N8:,bpsT  
7x 6q:4Ep\  
template < typename Left, typename Right > K)e;*D  
class assignment :Z(w,  
  { 2)_Zz~P^f  
Left l; _J|cJ %F>%  
Right r; 9j[lr${A  
public : Z/ Vb_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} adi^*7Q] )  
template < typename T2 > y7iHB k"^:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d7g3VF<j  
} ; y `)oD0)Fj  
#0;H'GO?c  
同时,holder的operator=也需要改动: /' +GYS  
hn$l<8=Q_  
template < typename T >  1rnbUE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |j?iD  
  { rMV<}C ^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AeQIsrAHE  
} o@o0V  
hxt,%al  
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。 p\>im+0oh  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pwu8LQ3b{O  
erhxZ|."P  
return l(rhs) = r; >~+'V.CNW  
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。 DK\Ud6w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e!eUgD  
1Tb'f^M$  
template < typename Tp > 0j'H5>m"  
class constant_t t<UtSkE1  
  { ZUkrJ'  
  const Tp t; mVSaC  
public : In3},x +$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0=WZ 8|R  
template < typename T > }]fJ[KbDp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ])v,zp"u  
  { Zze(Ik  
  return t; != @U~X|cu  
} E/<5JhI9~  
} ; E0SP  
nQ\)~MKd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _0razNk  
下面就可以修改holder的operator=了 6Cdc?#&  
@,=E[c 8  
template < typename T > l^LYSZg'R8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vX9B^W||x  
  { ^GS,4[)H  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); | e&v;48  
} @u4q\G\  
.q!U@}k.  
同时也要修改assignment的operator() A_:YpQ07@  
|Z"5zL10  
template < typename T2 > 0EA<ip  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L\`uD  
现在代码看起来就很一致了。 z 8w&;Ls  
%wc=Mf  
六. 问题2:链式操作 x|TLMu=3=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t 7(#Cuv-  
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。 6)@Y41H]C  
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。 GadZ!_.f  
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。  GD]yP..  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "b#L8kN  
V~9s+>  
template < typename T > DGQGV[9%4C  
struct result_1 YNRorE   
  { mvCH$}w8&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ['G@`e*\  
} ; P:p@Iep  
KA"D2j9wn  
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: 9"#,X36  
2v;F@fUB.  
template < typename T > gbl`_t/  
struct   ref Bq20U:f  
  { ]P5|V4FXo  
typedef T & reference; [VsTyqV a  
} ; rEM#J"wF  
template < typename T > {dbPMx  
struct   ref < T &> 4"=(kC~~  
  { }H>}v/  
typedef T & reference; nO{m2&r+  
} ; !^,<nP  
1&wI*4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sK&[sN33  
#cZ<[K q6  
template < typename T > K).Gj2 $  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :M |<c9I  
  { @u.%z# h"1  
  return l(t) = r(t); y1FE +EX[  
} HqZ3]  
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。 zS6oz=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^e 1Ux  
Pr!H>dH8o  
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 \'BA}v &/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 15 /lX  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _tJm0z!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 y\M Kd[G7  
最后的布局是: }3Mnq?.-  
                Add BwpSw\\?@  
              /   \ \d,wcL  
            Divide   5 4$wn8!x2|  
            /   \ DC5^k[m  
          _1     3 3T|xUY)G4  
似乎一切都解决了?不。 n@`:"j%s_  
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。 O\"k[V?.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。 iz0GL&<  
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: |@+/R .l  
n'42CE  
template < typename Right > @rV|7%u  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $r'PYGn  
Right & rt) const Kz>Bw;R(  
  { 0?{Y6:d+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Sp2<rI  
} /4!.G#DLQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 mbS`+)1=l  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 FD+y?UF  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 [`]h23vRW  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 'T7=.Hq<4  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 bh~"LQS1  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? \%! t2=J!  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: h5do?b v!  
1e'Ez4*  
template < class Action > ?c;T4@mB  
class picker : public Action ?}tWI7KI  
  { .Z0$KQ'iy  
public : Z.iQm{bI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;L{#TC(]J]  
  // all the operator overloaded m,"N 4a@  
} ; Ul`~d !3zH  
#j?SdQ  
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。 WCpCWtmy  
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: _^(}6o  
@7fx0I'n  
template < typename Right > KIeTZVu$%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \{RMj"w:  
  { wyVQV8+&>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ol@ssm  
} }nO[;2Na  
VOY#Y*)g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `-J$7)d@  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 )}[:.Zg,3/  
2`ED?F68gH  
template < typename T >   struct picker_maker VGPBD-6)  
  { Tx|}ke~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uHNh|ew21  
} ; ?L'4*S]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > D rMG{Yiu  
  { l[cBDNlrC;  
typedef picker < T > result; 9cO m$  
} ; yE6EoC^  
1/l;4~p7'  
下面总的结构就有了: [Dv6z t>  
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。 KXtc4wra  
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。 (oiF05n h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8!!iwmH{  
至此链式操作完美实现。 ,];4+&|8kW  
#dKHU@+U"  
Vjc*D]  
七. 问题3 D{J+}*y  
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。 [tP6FdS/M=  
"92Z"I~1  
template < typename T1, typename T2 > j_I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TX%W-J _  
  { ENEnHu^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m K);NvJ!  
} <jnra4>  
:AzP3~BI  
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: eT4+O5t  
*a2 y  
template < typename T1, typename T2 > \i +=tGY  
struct result_2 dl%KD8  
  { #G/ _FRo`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &M6cCT]&M  
} ; =)p/p6  
;44?`[oP  
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? qDPpGI-Y2e  
这个差事就留给了holder自己。 l Zq`,E_L  
    ^&|$&7  
8r 4 L4  
template < int Order > HxgH*IMs  
class holder; 3XeCaq'N  
template <> | gou#zi  
class holder < 1 > 5nhc|E)C  
  {  B3Yj  
public : CL U[')H0  
template < typename T > ua'dm6",:  
  struct result_1 lYz$~/sd  
  { x!<?/I)X  
  typedef T & result; R^i8AbFW  
} ; z [qO5z~I  
template < typename T1, typename T2 > wJb\Q  
  struct result_2 2yFXX9!@  
  { _*.Wo"[%[X  
  typedef T1 & result; 8+b ?/Rn0  
} ; =}12S:Qhj  
template < typename T > gXR1nnK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rdL>yT/A  
  { |c]Y1WwDx  
  return (T & )r; A#"AqNVWv  
} 3j2% '$>E^  
template < typename T1, typename T2 > p:,(r{*?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9 J$z/j;X  
  { igV4nL  
  return (T1 & )r1; bB^SD] }C  
} _a"\g9{%*  
} ; D\:~G}M  
/}]Irj4m  
template <> 8^H <dR  
class holder < 2 > 0 w"&9+kV  
  { <3!jra,h  
public : XZaei\rUn)  
template < typename T > #nL&x3  
  struct result_1 k^pf)*p  
  { l6X\.oI  
  typedef T & result; ?hu$  
} ; nl7=Nhh  
template < typename T1, typename T2 > "[.adiw  
  struct result_2 &oWdBna"_  
  { /lQGFLZL  
  typedef T2 & result; /^E2BRI  
} ; 3 *o l  
template < typename T > W@^O'&3d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o3hsPzOQx  
  { -Kj^ l3w  
  return (T & )r; zL @ZNH  
} (R*K)(Nw[  
template < typename T1, typename T2 > bP`.teO\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `N~;X~XFk  
  { Ojx1IL  
  return (T2 & )r2; |wKC9O@%  
} ,%+i}H,3  
} ; @)>9l&  
eI@LVi6<b  
C?e1 a9r  
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> >。 'H<0:bQ=I  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [YY[E 7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: C>q,c3s5  
|?CR|xqT  
return l(i, j) = r(i, j); LYPjdp2>"o  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) he0KzwBF  
-MV</  
  return ( int & )i; 4tTK5`7N  
  return ( int & )j; K.?~@5%  
最后执行i = j; r5XG$:$8\  
可见,参数被正确的选择了。 ]Cpd`}'  
bv`gjR  
D!kv+<+  
W!pLk/|ls  
/Fej)WQp  
八. 中期总结 dg/OjiD[P  
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: _ETG.SYq  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r+fR^hv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8jW{0&ox)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor y*A#}b*0  
%;kr%%t%  
}18}VjC!  
R,CFU l7Q  
ucQ2/B#'4l  
$lmbeW[0  
九. 简化 u"r~5  
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。 4*W ??(=j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Y<M,/Y_ !  
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: k`Nc<nN8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a9PSg/p  
  +-*/&|^等 I`kaAOe  
2. 返回引用。 tbD>A6&VM}  
  =,各种复合赋值等 J<Di2b+  
3. 返回固定类型。 $},Y)"mI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N%!8I  
4. 原样返回。 YlD ui8.N  
  operator, [_6_A O(Z  
5. 返回解引用的类型。 mw)KyU#l,:  
  operator*(单目) @'`!2[2'?  
6. 返回地址。  b=v  
  operator&(单目) ~F?s\kp6  
7. 下表访问返回类型。 T8E=}!68w}  
  operator[] XL>v$7`#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (3YCe{  
  operator<<和operator>> :iJ+ImBpK  
ocBfs^ aW  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 _cdrz)T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X[b=25Ct  
W|J8QNL?jm  
template < typename Left > ?}"$[6.  
struct value_return tZmo= 3+:  
  { q15t7-Z6  
template < typename T > |F z/9+I  
  struct result_1 NXsDn&&O  
  { j*@^O`^v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Xdj` $/RI  
} ; c jfYE]  
!Kr|04Qp#x  
template < typename T1, typename T2 > >aXyi3B  
  struct result_2 . (G9mZFV  
  { ||3%REliC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; % LeG.~?  
} ; -(9>{!",J  
} ;  ZaJg$  
}SYR)eE\  
7/QQ&7+NkS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N9hs<b+N_  
| Qo`K%8  
下面我们来剥离functor中的operator() vgY ) L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9/3gF)I}  
.lnyn|MVb  
return l(t) op r(t) NrH2U Jm  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) o1<Y#db[  
return op l(t) Z.6M~  
return op l(t1, t2) +{U0PI82  
return l(t) op 3lzjY.]Pgv  
return l(t1, t2) op "8}p>gS  
return l(t)[r(t)] Hhx"47:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @9_H4V  
J'c]':U  
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: _N!L?b83P  
单目: return f(l(t), r(t)); JDPn   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); IcmTF #{D  
双目: return f(l(t)); Kn-cwz5  
return f(l(t1, t2)); A|>~/OW=@  
下面就是f的实现,以operator/为例 Er/h:=  
V4I5PPz~  
struct meta_divide buV {O[  
  { Tbf't^Ot$  
template < typename T1, typename T2 > | 4/'~cYV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <q@/ Yy32  
  { mQEE?/xX;  
  return t1 / t2; {l$DNnS  
} }e$^v*16  
} ; /+^7lQo\]  
(gW#T\Eln  
这个工作可以让宏来做: 7{jB!Xj  
l~ 3H"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [+ ,%T;d;  
template < typename T1, typename T2 > \ SURbH;[   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~N "rr.w  
以后可以直接用 Z;M}.'BE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %L;z~C  
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 Cj{+DXT  
(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。。。) VF#2I %R*  
,Dh+-}  
6.#5Ra   
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 `FS)i7-o6  
%[3?vX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >O0z+tj  
class unary_op : public Rettype /%qw-v9qPV  
  { 2;8I0BH*'  
    Left l; WFHS8SI  
public : 7 2Zp%a=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zNTcy1Sthk  
GFA D  
template < typename T > .T!R&#]n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kT7x !7C  
      { [\i0@  
      return FuncType::execute(l(t)); {?X#E12vf  
    } 6?B'3~ r  
1=U(ZX+u  
    template < typename T1, typename T2 > cXcrb4IKD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k[_)5@2  
      { o`tOnwt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gteG*pi  
    } BH`%3Mw  
} ; ~Qg:_ @@\  
0cGO*G2Xr  
m!'moumL;  
同样还可以申明一个binary_op fRcs@yZnS  
dSdP]50M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `Zdeq.R]  
class binary_op : public Rettype Re[x$rw  
  {  !' }  
    Left l; Fa"/p_1  
Right r;  _%r+?I  
public : c@|!0 U%j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O {hM  
!sTOo  
template < typename T > W't?aj I|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K^z u{`S  
      { i>*|k]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?cyBF*o  
    } b-/8R|Mem  
|qOoL*z  
    template < typename T1, typename T2 > E*B6k!:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  }q$6^y  
      { OuZPgN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {fd/:B 7T  
    } Z 91{*?  
} ; "d5nVO/  
d:<</ah  
;#i$5L!*B  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 >$/<~j]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ce&Q}_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xr*%:TwCta  
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。 CjQ)Bu *4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! YK{E=<:  
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。。。 l-v(~u7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (GCeD-  
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) e> zv+9'Q  
下面是修改过的unary_op Wx8oTN  
Z&Qz"V>$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Y5/SbQYf1  
class unary_op uc~/l4~N  
  { w'r?)WW$  
Left l; av8\?xmo.$  
  ^ ,cwm:B@  
public : RV=Z$  
.="/n8B  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} V7gv@<1<y  
L vPcH  
template < typename T > &s{" Vc9]  
  struct result_1 yIq. m=  
  {  %"jp':  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [X&VxTxr  
} ; Yk^clCB{A(  
prdc}~J8{  
template < typename T1, typename T2 > sw\O\%^  
  struct result_2 u3k{s  
  { W"meH~[Cp  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G~+BO'U9'G  
} ; xwJ. cy  
`w(~[`F t  
template < typename T1, typename T2 > H6oU Ne  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /19ZyQw9  
  { >WZ_) `R  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6OPYq*|  
} [Yyb)Qf  
vVy X[ZZ  
template < typename T > x & ZW f?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0XzrzT"&  
  { AE@N:a  
  return OpClass::execute(lt(t)); CG0jZB#u  
} r7zS4;b  
9 *+X ^q'  
} ; ~lQ<#*wl  
B)`@E4i  
N?3BzI%?  
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 +EOd9.X\~  
好啦,现在才真正完美了。 RG8Ek"D@  
现在在picker里面就可以这么添加了: ' X9D(?O  
$&ZN%o3  
template < typename Right > l h]Q\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hM NC]  
  { GF/!@N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i.5?b/l0  
} +FBUB  
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。 5*hA6Ex7  
g;eoH  
1"fbQ^4`  
P 5_ l&  
;!9-I%e  
十. bind 0_f6Qrcj  
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。 Q1 5h \!u  
先来分析一下一段例子 it)!-[:bm  
5faY{;8  
Q13>z%Rge  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w7e+~8|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "/g\?Nce  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5<77o|  
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。 KM9)  
我们来写个简单的。 $gPR3*0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9NEL[J|  
对于函数对象类的版本: 40m>~I^q}  
-R BH5+SS2  
template < typename Func > vwIP8z~<  
struct functor_trait +\s&v!  
  { cKe{ ]a  
typedef typename Func::result_type result_type; ZD#{h J-  
} ; E5.@=U,c  
对于无参数函数的版本: 1=Y pNXX  
Z[%vO?,  
template < typename Ret > yk0#byW`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SLjSNuOP  
  { py%_XL=w,  
typedef Ret result_type; 5tUN'KEbN  
} ; ,xOOR   
对于单参数函数的版本: 2od 9Q=v~  
vD91t/_+  
template < typename Ret, typename V1 > Z~Vups#+f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nJr:U2d  
  { &<$YR~g5j$  
typedef Ret result_type; /s[D[:P_  
} ; 1MYA/l$  
对于双参数函数的版本: TO]7%aB  
9~|hGo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F- l!i/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =67tQx58  
  { E,gpi  
typedef Ret result_type; Bxf]Lu,\U@  
} ; v[!ZRwk4w3  
等等。。。 Xo/0lT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'FC#O%l  
}~+_|  
template < typename Func > Uy;e5<<  
struct func_return +2Wijrn  
  { H^J waF  
template < typename T > )9~-^V0A^>  
  struct result_1 %"=qdBuk  
  { ?>T (  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 17) `CM$<[  
} ; P0O=veCf  
9^2l<4^Z  
template < typename T1, typename T2 > ]MaD7q>+R  
  struct result_2 .3:s4=(f  
  { ~0T,_N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $(N+E,XB  
} ; wdLlQD  
} ; cIB[D.  
<-s5 ;xwtS  
D]*<J"/]d  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q 7aH=dhw  
m5kt O^EU  
template < typename Func, typename aPicker > kx6-8j3gD7  
class binder_1 /;V:<mekf  
  { b6ui&Y8z  
Func fn; ,4Qct=%L_  
aPicker pk; :#nv:~2]  
public : PsOu:`=r  
K<~J*k<v  
template < typename T > ^/:G`'  
  struct result_1 4fgYO]  
  { %=<Kb\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `#y?:s ]e  
} ; Ojs ^-R_  
[`_-;/Gx2  
template < typename T1, typename T2 > ?a{es!  
  struct result_2 9 6j*F,{  
  { !UF (R^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mb#&yK(h  
} ; *jrQ-'<T  
bTJ l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3.@ I\p}  
:Lh`Q"a  
template < typename T > 7CV}QV}G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p$!Q?&AV/  
  { P>[,,w  
  return fn(pk(t)); c^ W \0  
} HWOOw&^<  
template < typename T1, typename T2 > x/,(G~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qm5Sf=E7Q  
  { zTb,h  
  return fn(pk(t1, t2)); /A"UV\H`f  
} bd[%=5  
} ; uj^l&"  
df@G+v0_1  
:7 OhplI  
一目了然不是么? "C'T>^qw*  
最后实现bind u3])_oj=  
~=i<O&nai  
jPA^SxM  
template < typename Func, typename aPicker > "fZWAGDBO\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `R@b`3*%v  
  { aZB$%#'vR  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); o@ W:PmKW  
} ^rssZQKY[  
,!Q^"aOT:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j@C*kj;-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 b5t:" >wC  
?CO..l  
十一. phoenix D'Y=}I)8Dn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xG~7kj3  
Rr"D)|Y;C(  
for_each(v.begin(), v.end(), *z6m644H  
( 1vUW$)?X  
do_ 0.lOSAq  
[ PsCr[\Ul  
  cout << _1 <<   " , " AroYDR,3+  
] |Wz`#<t  
.while_( -- _1), *e%(J$t  
cout << var( " \n " ) Gf\u%S!%  
) 8}>s{u;W  
); 6 TSC7jO  
1/<Z6 ?U  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 6hAMk<kx?i  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &T2qi'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6:3F,!J!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;'P<#hM[$  
Z[G:  
(M nK \^Y  
template < typename Cond, typename Actor > qfa[KD)!aB  
class do_while o7 1f<&1  
  { M TOZ:b  
Cond cd; H`EsFKw\%  
Actor act; hYY-Eq4TC  
public : U8GvUysB!  
template < typename T > !7y:|k,ac  
  struct result_1 gSt'<v  
  { X].Igb)2  
  typedef int result_type; 7kq6VS;p  
} ; [&K"OQ^\2h  
Bl*.N9*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ZP;WXB`  
t^SND{[WcM  
template < typename T > gQ=l\/ H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G[ gfD\  
  { w .+B h  
  do |jJ9dTD8/  
    { ? H7?>ZE  
  act(t); aa,^+^J  
  } dO|n[/qL0  
  while (cd(t)); |nT+ W| 0U  
  return   0 ; #1<Jwt+  
} ;`:A(yN]T  
} ; /`VrV{\/!  
KvkU]s_  
A_}6J,*u  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0S$6j-"  
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。 {<L|Z=&k`  
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。 '/ *;g#W=  
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。 x}X hL  
下面就是产生这个functor的类: $@@@</VbP  
-cL wjI  
L2{b~`UvP  
template < typename Actor > <g'0q*qE  
class do_while_actor x{I, gu|+  
  { ZZJ<JdD  
Actor act; 6<m9guv  
public : 08F~6e6a8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I6RF;m:Jw  
tde&w=ec  
template < typename Cond > F%`O$uXA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; PIZK*Lop  
} ; KAR **Mp+  
#s3R4@{  
JYO("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。 A? T25<}  
最后,是那个do_ v/~Lfi  
FN"Ye*d  
N`rz>6,k1  
class do_while_invoker 6<{XwmM  
  { 7 jiy9 [  
public : *(CV OY~  
template < typename Actor > Y:4 /06I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /MV2#P@  
  { CjZIBMGc  
  return do_while_actor < Actor > (act); H rI(uZ]  
} rhj_cw  
} do_; N%fDgK  
9/$Cq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l }WvO]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !]2`dp\!  
最后来说说怎么处理break和continue 9Z lfY1=  
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。 $3yn-'o'A  
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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