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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qz"}g/;?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E~DQ-z  
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, S.mG?zbw  
j@AIK+0Qc  
6]&OrS[  
> $O]Eu!  
  class filler 3$jT*OyG#  
  { EGGWrl}1  
public : \S"isz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XD!W: uvb  
} ; 034iK[ib"  
KWq+PeB5TS  
~Zun&b)S  
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: 8^kGS-+^  
S50k>_a;  
B |5]Jm]  
_F4Ii-6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); R6 y#S&]x  
ZFi ee|,q  
fZ6MSAh  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 f- K+]aZ)  
.H escg/S  
\q>bs|2  
/{EP*,/*  
二. 战前分析 NyaQI<5D  
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。 aE Bu *`-j  
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 UBv,=v  
_no/F2>!/n  
,[N%Q#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Oz w.siD  
  /* --------------------------------------------- */ T tfo^ksw  
vector < int *> vp( 10 ); k)i3   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~Sdb_EZ  
/* --------------------------------------------- */ $6#CqWhI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9d>-MX'  
/* --------------------------------------------- */ {IjF+@I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); uY{|szC^2  
  /* --------------------------------------------- */ Ve8=b0&Y#j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O24m;oHM  
/* --------------------------------------------- */ |sa]F5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); kAKK bmE  
e- ~N"  
2ElJbN#  
w{{gu1#]G  
看了之后,我们可以思考一些问题: a`wc\T^  
1._1, _2是什么? gx-2v|pZ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 W1WYej"  
2._1 = 1是在做什么? b k~( ^!R  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 S\^P ha q  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #9=Vg  
&]Q@7Nl7:l  
seba9 y  
三. 动工 x" 7H5<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: tCw<Ip  
bAdn &   
#^#PPO  
&C:IX\  
template < typename T > _PPy44r2  
class assignment ?K1/ <PE+  
  { T!uM+6|Y  
T value; \h+AXs<j  
public : X enE^e+9  
assignment( const T & v) : value(v) {} O],T,Z?z  
template < typename T2 > 1kz\IQ{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C=-=_>Q,L<  
} ; 2L!u1  
'-wj9OU  
5b5x!do  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 } j<)L,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment P=qa::A  
:{{F *FM;  
rDl*d`He!  
_ "E$v&_  
  class holder '|ad_M  
  { e4-@ f%5  
public : U1Q:= yD  
template < typename T > r+'qd)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \1d (9jR  
  { oL-]3TY~  
  return assignment < T > (t); Q[Z8ok  
} +\x,HsUc"  
} ; Gw=B:kGk  
3s5z UT;  
zofa-7'Bn  
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: %) /s;Q,  
LI'6R=  
  static holder _1; 5]~'_V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3^IpE];+:u  
czA5n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ksc;X$f&4  
而不用手动写一个函数对象。 PvzcEV  
^/)^7\@  
E{`kaWmC&~  
#TeG-sFJg@  
四. 问题分析 -^K"ZP1  
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。 %}[i'rT>  
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。 ?:pP8/y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $>G8_q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 H  >j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 au N6prGe  
UG'Q]S#!  
五. 问题1:一致性 .I$qCb|FP  
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?| 5:\},n+VE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mGtdO/C#B  
VQ"hUX8  
struct holder s0\X ^  
  { XQ#;Zs/l  
  // E8!e:l =Q  
  template < typename T > t=rEt>n~L  
T &   operator ()( const T & r) const B%" d~5Y  
  { t!*?dr  
  return (T & )r; O80<Z#%j`  
} ^b/ Z)3  
} ; pqk?|BvpK_  
WgR).Yx  
这样的话assignment也必须相应改动: gRrL[z  
-5 RD)(d  
template < typename Left, typename Right > 2I%MAb&1@  
class assignment +?F[/?s5qz  
  { S\LkL]qx  
Left l; < nXL  
Right r; !\"EFVH  
public : +vvv[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .Fs7z7?Y  
template < typename T2 > m/Oh\KlIl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,C K{F  
} ; u_hD}V^x4  
1cxrH+N  
同时,holder的operator=也需要改动: rEv@Y D  
dUsYZdQs  
template < typename T > wy yWyf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {`J)j6;  
  { C+'/>=>a.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a,xycX:U  
} uPhK3nCGo  
0M*Z'n +  
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。 B&\IGWG(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GU4'&#  
4S5,w(6N  
return l(rhs) = r; MTsM]o  
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。 ZU85P0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %Qc La//  
S)lkz'tdk  
template < typename Tp > E7NV ^4h  
class constant_t (gy#js #  
  { 0F]>Jby  
  const Tp t; ?6yjy<D)$e  
public : q'|rgT  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} u&`XB|~  
template < typename T > GO8GJ;B-U  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0>C T=(A  
  { P=7zs;k  
  return t; cimp/n"  
} MJOz.=CbhR  
} ; ^X0P'l &D2  
}M1`di4e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [ad@*KFxy3  
下面就可以修改holder的operator=了 * vflscgt  
C3eR)Yh  
template < typename T > hHN'w73z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const m=?KZ?U`  
  { 6`O.!|)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :ZTc7 }  
} DSC$i|  
;-9=RI0  
同时也要修改assignment的operator() +,2:g}5  
'd.EC#  
template < typename T2 > eb.O#Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } FB  _pw!z  
现在代码看起来就很一致了。 87Oad@FOr  
21 O'M  
六. 问题2:链式操作 BbW^Wxd3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /s?r`'j[  
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。 q;QbUO  
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。 .Si,dc\  
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。 >ZPsjQuf"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct NPCs('cd>?  
>SML"+>  
template < typename T > ,a gc  
struct result_1 KAC6Snu1  
  { sArhZ[H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; TT'[qfAI  
} ; T,]7ICF#  
T.@aep\"  
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: d{XO/YQw  
33#0J$j7  
template < typename T > XM1WfjE\  
struct   ref ~;1l9^N|  
  { v5By:z  
typedef T & reference; 7[I}*3Q'  
} ; L!rw[x  
template < typename T > y=`2\L" O  
struct   ref < T &> vWRju*Z&  
  { .z 6fv  
typedef T & reference; MOsl_^c  
} ; vg D77  
FO!]P   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Qk\A c  
6,d@p  
template < typename T > ]<H&+ &!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E0u~i59Z  
  { > ;L6xt3  
  return l(t) = r(t); w S4.8iJ  
} VG,u7A*Z#  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 &Rx{.9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Fe]B&n  
VCn{mp*h  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 : y5<go8e  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HR ;)|j{!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c.,2GwW  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 I 4,K43|  
最后的布局是: ;cPy1  
                Add c:-!'l$ !  
              /   \ }&n<uUDH  
            Divide   5 HvM)e.!  
            /   \ 4zJtOK?r"  
          _1     3 31rx-D8o  
似乎一切都解决了?不。 r9 ui|>U"  
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。 D+]a.& {p  
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。 !eEHmRgg4  
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: eU<]o< \Qo  
oXxCXO,q  
template < typename Right > UVw~8o9s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const O9EKRt  
Right & rt) const EX?MA6U  
  { >p.O0G gg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wQwQXNG  
} @1DX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r:F  
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。 E}sO[wNPf  
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。 Q\cjPc0y  
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。 Md0 s K  
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。 0%m)@ukb  
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? ve% xxn:  
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: vgUb{D  
\>C YC|  
template < class Action > )yTm.F  
class picker : public Action xZ4~Oo@@_'  
  { ~$p2#AqX  
public : .G+Pe'4a  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?Rj~f{%g  
  // all the operator overloaded w:?oTuw  
} ; /c2w/+ _  
SQqD:{#g"  
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。 D3)zk@N  
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: \ gLHi~  
Gi "941zVl  
template < typename Right > q-c=nkN3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const c05%iv  
  { 'UMXq~RMe  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m < 3Ao^I+  
} sO.`x*  
!!Aj<*%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > < V\I~;  
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。 OtGb<v<_H  
'JNElXqrv  
template < typename T >   struct picker_maker /Wy.>YC|  
  {  b^p"|L  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `;>= '"O!\  
} ; IdXZoY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cOPB2\,  
  { (y M^  
typedef picker < T > result; `&-Mi[1  
} ; 4"xPr[=iG  
L3n_ 5|  
下面总的结构就有了: {; .T7dL  
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。 u-tQ9ioKC  
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。 Ur5FC r  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M?[h0{^K  
至此链式操作完美实现。 m+#iR}*1L  
Q4*fc^?u  
r\blyWi  
七. 问题3 JB>b`W9   
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。 WdnIp!  
bk)g;+@  
template < typename T1, typename T2 > !>>f(t4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vmLxkjUm#  
  { 'w14sr%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z8 [yt282  
} zcva-ze:;  
1?| f lK  
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: La@ +>  
^qC;Nh4F  
template < typename T1, typename T2 > VwEb7v,^0\  
struct result_2 M4d47<'*~  
  { <a[Yk 2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @fa@s-wb  
} ; $DZHQH  
3LfC{ER  
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? on8WQf'A#  
这个差事就留给了holder自己。 l/Vo-#  
    0d3+0EN{  
!wWJ^Oz=  
template < int Order > 1]}#)-  
class holder; ki{3IEOr}  
template <> YFTjPBV  
class holder < 1 > >y}M.Mm  
  { D)@YI.T  
public : e{KByFl  
template < typename T > LC})ciWa  
  struct result_1 Q//,4>JKf  
  { _ ib"b#  
  typedef T & result; &E M\CjKv"  
} ; n=,\;3Y=  
template < typename T1, typename T2 > Q0\0f  
  struct result_2 ncSFj.}w]  
  { q|%(3,)ig  
  typedef T1 & result; cS.-7  
} ; JMCW}bA  
template < typename T > RID]pek  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1lsLJ4P  
  { ^0#; YOk  
  return (T & )r; /1 RAAa  
} 3b YCOqG  
template < typename T1, typename T2 > !J =sk4T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \@>b;4Fb+N  
  { : iiw3#]  
  return (T1 & )r1; 0I{gJSK.,  
} HK~xOAF  
} ; $O{duJU  
1.D-FPK  
template <> 8_&CT :u>  
class holder < 2 > )XfzLF7  
  { X]loJoM9  
public : ms_ VM>l  
template < typename T > Bk}><H  
  struct result_1 KI]wm  
  { kF;5L)o  
  typedef T & result; !vn1v)6  
} ; 9]'($:LF08  
template < typename T1, typename T2 > &/A 8-:m  
  struct result_2 S?{ /hy  
  { s!+"yK  
  typedef T2 & result; f(D_FTTO  
} ; jEz+1Nl)  
template < typename T > 3u>8\|8wz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L&-hXGx=7  
  { |xoF49  
  return (T & )r; FA90`VOWYU  
} q4UA]+-*  
template < typename T1, typename T2 > >O/ D!j|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jxgj,h"}9`  
  { $3X-r jQtW  
  return (T2 & )r2; ?8, %LIQ?  
} ZAuWx@}  
} ; a4gi,pz$]  
nH !3(X*  
QHBtWQgS  
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> >。 U"f ??y%)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~Cc.cce5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: c~ <1':  
IgL_5A  
return l(i, j) = r(i, j); QO{y/{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) RQW6N??C  
?yXAu0  
  return ( int & )i; gLE7Edcp6V  
  return ( int & )j; he+#Q 6  
最后执行i = j; wyxGe<1  
可见,参数被正确的选择了。 vQ@2FZzu>  
~9Cz6yF  
w'7R4  
iF+RnWX\  
EA<}[4#jS  
八. 中期总结 }i!pL(8;  
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: ^4v*W;Q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ']o od!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 IO.<q,pP!_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K,xW6DiH  
Zszs1{t  
[LM^), J?  
;%q39U}  
>x:EJV   
w8~K/>!f  
九. 简化 J?:[$C5  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 s]B"qF A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q}2[hB  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0>6DSQq~t(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 qW^vz  
  +-*/&|^等 8_\W/I!7b  
2. 返回引用。 ":?T%v>  
  =,各种复合赋值等 M"^K 0 .  
3. 返回固定类型。 \Mx JH[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) WN a0,  
4. 原样返回。 = Rc"^oS  
  operator, eQX`,9:5  
5. 返回解引用的类型。 >N`6;gn*l  
  operator*(单目) eTE2J~\  
6. 返回地址。 msTB'0  
  operator&(单目) XbvDi+R 2A  
7. 下表访问返回类型。 @O3/3vi1  
  operator[] uf)Oy7FQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f!GHEhQ9  
  operator<<和operator>> 4,eQW[;kk  
zDBD.5R;  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 U :9=3A2$x  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j^u[F"  
1IA5.@G:  
template < typename Left > )q?$p9  
struct value_return 6!7Pm>ml  
  { M StX*Zw  
template < typename T > ^o<[. )  
  struct result_1 =q CF%~  
  { R ZcH+?7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; s^C;>  
} ; xl!K;Y2<  
u35q,u=I  
template < typename T1, typename T2 > WVL#s?=g  
  struct result_2 EnCU4CU`  
  { J1 tDO?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0^<,(]!  
} ; @&R1wr1>I5  
} ; %O) Z  
1MQ/ r*(  
?eWJa  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait L{PH0Jf  
a&5g!;.  
下面我们来剥离functor中的operator() KRk~w]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d(l|hmj4j9  
V/H@vKN2  
return l(t) op r(t) ep?:;98|t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E%*AXkJ'dZ  
return op l(t) d^aNR Lv  
return op l(t1, t2) /?3:X *  
return l(t) op Mvof%I  
return l(t1, t2) op -Cj_B\  
return l(t)[r(t)] 9s $PrF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o>u!CL<  
<d! 6[,W;  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 8t``NZ[  
单目: return f(l(t), r(t)); _7 `E[&v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,P{ HE8.  
双目: return f(l(t)); A+2oh3  
return f(l(t1, t2)); N !IzB]  
下面就是f的实现,以operator/为例 Tf l;7w.(A  
/+P5)q TKL  
struct meta_divide q!2<=:f  
  { cs5ix"1A  
template < typename T1, typename T2 > E4m:1=Nd~]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *f*f&l%  
  { 2fBYT4*P;  
  return t1 / t2; QZ0R:TY  
} K{FhT9R'  
} ; (,TH~("{  
G1r V<,#m  
这个工作可以让宏来做: |KaR n;BM  
2lJZw@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &?}1AQAYg  
template < typename T1, typename T2 > \ jNqVdP]d\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P8]ORQ6 ZF  
以后可以直接用 <[5#c*A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /fC\K_<N  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 (olLB  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 4]u,x`6C  
O 'Am RJ  
N4+g("  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 KE#$+,?  
TRCI\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N.n1<  
class unary_op : public Rettype kpWzMd &RK  
  { h;}ODK(.  
    Left l; T8mY#^sW_  
public : 5])8qb/F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F%y{% C7l  
\086O9  
template < typename T > s!i:0}U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VB's  
      { @oA0{&G{  
      return FuncType::execute(l(t)); [^Q&suy  
    } Jbkt'Z(&J  
?0m?7{  
    template < typename T1, typename T2 > x36NL^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p*!q}%U  
      { "p`o]$Wv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T&!ZD2I  
    } \E~Q1eAJT  
} ; OU6^+Ta  
/xF 9:r  
oM2|]ew)  
同样还可以申明一个binary_op q:Wq8  
"s> >V,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;i}i5yv2  
class binary_op : public Rettype |C|:i@c H  
  { iW":DOdi_  
    Left l; v/ eB,p  
Right r; q< b"M$  
public : 6G$/NW=L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q'by;g*m  
we }#Ru*  
template < typename T > # UjEY9"M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (%Ng'~J\|  
      { ` v>/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nQ!N}5[z'  
    } x{~_/;\p3  
.:T9pplq  
    template < typename T1, typename T2 > A}gYcc85Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &bn*p.=G  
      { OX`?<@6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;r%<2(  
    } /#@LRN<oCq  
} ;  .fbYB,0w  
Q Xsfp  
ysL0hwir  
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 #&}%70R)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [2=^C=52  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D\n>*x  
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。 sw[<VsxjR  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! PnI)n=(\  
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。。。 |&9tU  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N'I?fWN!;R  
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) 5sG ]3z+1  
下面是修改过的unary_op "sdcP8])d  
L,f^mX0<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :O5Tr03z  
class unary_op Fp wlV}:  
  { aeLBaS  
Left l; IvPA|8(  
  |}l@w +N3  
public : [O.LUR;  
Ar\IZ_Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e!TG< (S  
.%|OGl ?  
template < typename T > H't`Q&]a  
  struct result_1 @ARAX\F  
  { l_UXrnm/N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wa9'2a1?  
} ; e{c._zr,  
n%7A;l!{  
template < typename T1, typename T2 > ;4+qPWwq8W  
  struct result_2 E|KLK4 ]  
  { 1"mnzbf8*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?FkQe~FN{  
} ; [GcA.ABz  
9{au leu R  
template < typename T1, typename T2 > !~6'@UYo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gEcnn .(S  
  { m0dFA<5-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); JS<e`#c&  
} ctnAVm  
| 7t=\  
template < typename T > 6)tB{:h&~0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sn{aHH  
  { 7J #g1  
  return OpClass::execute(lt(t)); ymzPJ??!  
} ?yK%]1O  
C*Y :w  
} ; Z&?+&q r^  
8u7K$Q  
,"v)vTt  
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 >" PqQO  
好啦,现在才真正完美了。 6KBzlj0T+  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1{;[q3a  
%zIl_/s  
template < typename Right > I_jM-/3b  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8AC. 2 v?_  
  { $?CBX27AV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e0G}$ as  
} ;r0|_mnf  
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。 oF 1W}DtA  
C7XS6Nqu  
gKm@B{rC  
,YAPCj  
O9Jx%tolF%  
十. bind W>t&N  
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。 qCxD{-9x{  
先来分析一下一段例子 O=!)})YG  
B~ 'VDOG$Z  
ZmYSi$B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]IbPWBX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !?us[f=g%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5* o\z&*L  
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。  '!r+Tz  
我们来写个简单的。 Wzf1-0t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~T p8>bmSR  
对于函数对象类的版本: GWA!Ab'<U  
I!soV0V U]  
template < typename Func > N.Wdi  
struct functor_trait 08d_DCR  
  { nDoiG#N0  
typedef typename Func::result_type result_type; #<PA- y  
} ; #?b^B~ #  
对于无参数函数的版本: zw%n!wc_\  
+{=_|3(  
template < typename Ret > bVAgul=__  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j~,LoGuPh  
  { 8#d1}Y  
typedef Ret result_type; #.<F5  
} ; hB GGs  
对于单参数函数的版本: 9Sj:nn^/u  
w?$u!X  
template < typename Ret, typename V1 > z kX-"}$8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mB|mt+  
  { #@\NdW\  
typedef Ret result_type; eV {FcJha  
} ; ~&j`9jdOj  
对于双参数函数的版本: mZ0oa-Iy  
k vgs $  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e ka@?`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^]lwd"$  
  { "aCb;2Rs  
typedef Ret result_type; b]g&rwXYt  
} ; 4gkV]" H!  
等等。。。 f;tyoN0wHx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?m_RU  
N>nvt.`P  
template < typename Func > PVkN3J  
struct func_return /@nRL  
  { 6nWx>R<  
template < typename T > ?#EXG  
  struct result_1 >K|GLP  
  { ?"8A^ ^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iZq@W3GL C  
} ; 3Llj_lf  
548 [! p4  
template < typename T1, typename T2 > 2bn@:71`  
  struct result_2 UK <DcM~n  
  { gy,TT<1)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c>i*HN}Z|  
} ; ATmqq)\s  
} ; !|:q@|- %@  
|Q)w3\S$  
k-ex<el)#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \`p~b(  
cV_IG}LJ  
template < typename Func, typename aPicker > =E~5&W7  
class binder_1 5f*'wA  
  { g\{! 21M  
Func fn; cD`O+WA2K  
aPicker pk; O"^a.`27  
public : -J7,Nw  
aCi^^}!  
template < typename T > ,f0g|5yDf  
  struct result_1 ^YJ^+:D(  
  { q>:&xR"ra  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; NDa|.,  
} ; .yfqS|(  
r=H\4%P4  
template < typename T1, typename T2 > qddT9U|8~  
  struct result_2 $0S"Lh{  
  { &aAo:pj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #M^Yh?~%w  
} ; 4x{ti5Y0  
= 4WZr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jG(~9P7  
-QI`npsnV  
template < typename T > F4<2.V)#-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |wb(rua  
  { MVv^KezD  
  return fn(pk(t)); 8U:dgXz  
} $z,DcO.vz  
template < typename T1, typename T2 > JR<-'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Hh;6B!zb+  
  { <.(/#=2  
  return fn(pk(t1, t2)); Eg29|)qsz  
} @OY-(cW  
} ; Ahbu >LPk  
k Q(y^tW  
@d^h/w  
一目了然不是么? w:zC/5x`  
最后实现bind 7-IeJ6,D  
:Fd9N).%  
[_hhC  
template < typename Func, typename aPicker > `h3}"js  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _";pk  _  
  { ,wo"(E!4e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `srZ#F5  
} ;OJ0}\*iP8  
AX RNV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 be%*0lr  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 }Y ];ccT  
6MNA.{Jdd  
十一. phoenix ^|;4/=bbs  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: X3O$Sd(D  
r K)  
for_each(v.begin(), v.end(), Hll}8d6[  
( * .VZ(wX  
do_ emPm^M5/K  
[ <1.mm_pw  
  cout << _1 <<   " , " 8vW`E_n  
] dKTAc":-}  
.while_( -- _1), :Rj,'uH+h)  
cout << var( " \n " ) W(4?#lA2W  
) K)\gbQ|  
); :Ia&,;Gc  
9G/2^PI  
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: AK?j1Pk  
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 :]Qx T8B  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g"? D>}@=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Q 9<_:3  
 F]#fl%  
zL8A?G)= M  
template < typename Cond, typename Actor > H5 hUY'O  
class do_while Yb{t!KL  
  { =W*`HV-w  
Cond cd; !T . @  
Actor act; ~GYtU9s5  
public : 9W$)W  
template < typename T > hO@3-SRa,k  
  struct result_1 z1s"C[W2T  
  { J3+8s [oJ>  
  typedef int result_type; Ib2pV2`h(  
} ; V/}8+Xq  
dwMwd@*j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7'uc;5:  
0|;=mYa4M  
template < typename T > k"{U}Y/}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mDf WR  
  { kq0m^`  
  do :%MWbnVSC,  
    { pk1M.+  
  act(t); 0+pJv0u  
  } x)L@x Q  
  while (cd(t)); [Cp{i<C  
  return   0 ; -;"l 5oX  
} ),,vu  
} ; [F EQ@  
|Wk G='02  
Q2?qvNZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). HCK4h DKo}  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 <=M}[  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 hhhO+D1(  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 qr6jn14.c  
下面就是产生这个functor的类: 54w-yY  
"QS7?=>*F  
P\e%8&_U/  
template < typename Actor > e,8-P-h~T  
class do_while_actor n]Y _C^  
  { f lB2gr^  
Actor act; GNOC5 E$I  
public : N<99K!   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o:<3n,T  
h[T3WE  
template < typename Cond > {A UEVt  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]XU#i#;c  
} ; 2-84  
7i.aZ2a%  
Vk-_H)*r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?f..N,s  
最后,是那个do_ +E4 _^  
_wCSL.  
n} {cs  
class do_while_invoker Di*>PE@  
  { GWKefH  
public : 4NV1v&"  
template < typename Actor > YP l{5 =  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tO7{g  
  { E<dN=#f6  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9"S3AEI  
} WM26-nR  
} do_; k1J}9HNYR  
Kl?1)u3^4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ] ?(=rm9u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *F0N'*  
最后来说说怎么处理break和continue 7f>n`nq?  
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。 n :P}K?lg  
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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