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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2o-Ie/"d\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }Gm/9@oKc  
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, ~D\ V!  
:S{+|4pH  
[y$sJF7;I  
TfqQh!Y  
  class filler NpYzN|W:  
  { [ f`V_1d3  
public : "npLl]XM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} . xdSUe  
} ; Tg.}rNA4  
a(`@u&]WZ  
i9k/X&V  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: .TetN}w  
SiQszV.&  
~m.@{Do0p  
<lwkjt=RV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); khtSZ"8X  
j]5bs*G  
v}\Nx[}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?)B\0` %*'  
y2 ,M9  
{QTnVS't 0  
4&([<gyR<  
二. 战前分析 !5K9L(gqb  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 9;u&,R  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 }e*OprF  
X,h"%S<c#H  
KPSHBv-#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ];1Mg  
  /* --------------------------------------------- */ m`Ver:{  
vector < int *> vp( 10 ); 8z h{?0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ri k0F  
/* --------------------------------------------- */ vMV}M%~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?ydqmj2[F  
/* --------------------------------------------- */ m|w-}s,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >HY( Ij<  
  /* --------------------------------------------- */ ^5 sO;vf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v5;V$EGD&  
/* --------------------------------------------- */ %Cz&7qf"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |[}!E/7>b  
yk| < P\  
fSFb)+  
<wZ2S3RNA  
看了之后,我们可以思考一些问题: xMu[#\Vc  
1._1, _2是什么? 5J4'\M  
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。 A7qKY-4B  
2._1 = 1是在做什么? .v{ok,&  
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。 o1 kY|cnGH  
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。 89[5a  
ub/9T-#l  
= j,Hxq  
三. 动工 Y[ciT)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: TxD,A0  
54%@q[-  
Xo:!U=m/#  
0qj:v"~Q  
template < typename T > #r}O =izi  
class assignment _3YuPMaN  
  { M3U*'A\  
T value; r{T}pc>^  
public : k_hV.CV  
assignment( const T & v) : value(v) {} BB694   
template < typename T2 > :q0TS>l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } jr<`@  
} ; <!s+X_^  
:d ts>  
:mwJJIjUW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 y7quKv7L}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *|T]('xwC  
Xv%1W? >@/  
,MxTT!9Su  
NM;0@ o  
  class holder ;ctJ9"_g  
  { 1webk;IM  
public : <n)J~B^  
template < typename T > Az}.Z'LJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5mxYzu;#]  
  { c05kHB$O  
  return assignment < T > (t); .BR2pf|R  
}  Ip0~  
} ; Mbua!m(0  
/Jjub3>Q  
%)$^_4.g  
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: i*We kr3Wo  
PYYK R  
  static holder _1; wMB. p2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?9E shw2  
9BJP|L%q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PE~umY]  
而不用手动写一个函数对象。 _qq> 43  
CHeU?NtFps  
Stkyz:,(  
Ca&5"aki  
四. 问题分析 0Y_?r$M  
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。 avmuI^LLs  
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。 S4m??B  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,F,\bp}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ' DZYN {}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6 K+DgNK  
=r3%jWH6  
五. 问题1:一致性 O]\6Pv@N  
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?| GESEj%R/b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 F~`Yh6v  
p5C:MA~*  
struct holder R aVOZ=^-  
  { hmRnr=2N  
  // =ZE]jmD4P  
  template < typename T > Df\~ ZWs!  
T &   operator ()( const T & r) const v-k~Q$7~  
  { ;#F/2UgHB  
  return (T & )r; #mI{D\UR  
} 5/vfmDt3'G  
} ; INi9`M.h  
CWP),]#n  
这样的话assignment也必须相应改动: PJq;OM|  
yMU>vr  
template < typename Left, typename Right > A{[joo  
class assignment NtuO&{}i  
  { dr|>P*  
Left l; TY(B]Q_o  
Right r; raWs6b4Q  
public : ^PnXnH?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r\OunGUP  
template < typename T2 > oNyVRH ZH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x)Y?kVw21"  
} ; iP7 Cku}l  
#H'j;=]:  
同时,holder的operator=也需要改动: _2eRH@T  
6zo'w Wc3  
template < typename T > *>lh2ssl L  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \~sc6ho  
  { |[/<[@\''  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); DChqcdx~~  
} {XHAQ9'  
PTU_<\  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 V`/ E$a1&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 UlG8c~p  
=cwQG&as  
return l(rhs) = r; :~I^ni  
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。 {X85  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U9<AL.  
Fgx{ s%&-  
template < typename Tp > uPVM>xf>w  
class constant_t #.<Uy."z2  
  { ~  4v  
  const Tp t; #ujry. m  
public : J`E,Xw>2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `D44I;e^1;  
template < typename T > q*L>MV  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (Dy6I;S  
  { >@b]t,rrK  
  return t; 9H~2 iW,Q;  
} jGg,)~)Y  
} ; {iGy@?d)zt  
aVg~/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Dq [ f  
下面就可以修改holder的operator=了 F@8G,$  
N('=qp9  
template < typename T > JPH! .@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <r9L-4  
  { S:bYeD4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); e=>:(^CS   
} 1@dB*Jt  
^(j}'p,  
同时也要修改assignment的operator() )8cb @N  
K nl`[Nl  
template < typename T2 > T*Dd% f  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } l}bAwJ?  
现在代码看起来就很一致了。 SmpYH@  
Z<wJ!|f  
六. 问题2:链式操作 $U_M|Xa  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y% Q0* _  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Bi.,@7|>  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 IP LKOT~  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 syJLcK+e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?*)Q[P5  
e(=() :4is  
template < typename T > D6$*#D3U  
struct result_1 t@&U2JaL>W  
  { e3 #0r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %ER"Udh  
} ; a2!U9->!  
z4qc)- {L  
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: URd0|?t9^L  
H;h$k]T  
template < typename T > oe'f?IY  
struct   ref %,1xOl4l  
  { H zMr  
typedef T & reference; wD\viu q0  
} ; |erG cKk  
template < typename T > yTxrbE  
struct   ref < T &> Vktc  
  { )+ V)]dS@%  
typedef T & reference; o=nF.y  
} ; qj7 }]T_  
&G|^{!p/G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x5(6U>-Y  
Y&XO:jB  
template < typename T > 0h=}BCb+i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const WYUel4Z  
  { t]CA!i`  
  return l(t) = r(t);  [HEljEv  
} /E39Z*  
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。 y}F;~H~P  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 th1;Ym+Ze  
z/I\hC9i  
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 %lnVzGP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lR>p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 EKD?j  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ob&m&2s,  
最后的布局是: A_\`Gj!s%  
                Add [;Y,nSw  
              /   \ 8FIk|p|l^  
            Divide   5 8345 H  
            /   \ T4nWK!}z  
          _1     3 9+iz+  
似乎一切都解决了?不。 .6=;{h4cpB  
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。 0clq}  
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。 &7 K=  
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: Vb8Qh601  
q'Nafa&a)  
template < typename Right > E !9(6G4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )H>?K0I  
Right & rt) const ~n~j2OE  
  { n *EGOS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !(F?Np Am  
} 9Tg k=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l;SXR <EU  
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。 I7#^'/  
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。 3xz|d`A  
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。 *E wDwS$$  
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。 .k-t5d  
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? Xw#"?B(M]  
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: 6lPuYEmT  
fm^J-  
template < class Action > B'e@RhU;  
class picker : public Action &qzy?/i8  
  { %a?\y_a=b  
public : uznYLS  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ? *v*fs0  
  // all the operator overloaded v:P=t2q  
} ; /^L <q  
~dC.,"  
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。 1l'JoU.<  
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: zm{`+boH<  
D<`M<:nq  
template < typename Right > i-ww@XOQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [4hi/6 0  
  { 1bFGoLAEFl  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |[0Ijm2  
} e"%uOuIYX  
XtQwLH+F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N^M6*,F,J  
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。 EOZ 6F-':  
A>8~deZ9  
template < typename T >   struct picker_maker }[=)sb_  
  { yk'L_M(=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Fi'ZId  
} ; L]%!YP\<T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > l^^Z}3^Rk  
  { P+Gz'  
typedef picker < T > result; 4TI`   
} ; Uq @].3nf  
^s#+`Y05/  
下面总的结构就有了: U[2;Fkapi  
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。 | TG6-e_  
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。 ($!uBF-b  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -\USDi(  
至此链式操作完美实现。 xkRS?Q g  
KLW>O_+   
<CB%e!~.9  
七. 问题3 omGzyuPF  
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。 F3K<-JK+  
2 6DX4  
template < typename T1, typename T2 > rT=C/SKP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?PS?_+E\L  
  { 8AuE:=?,,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o>nw~_ H\  
} 9XYm8g'X  
xAl8e  
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: _VRxI4q  
B'Jf&v  
template < typename T1, typename T2 > J<0d"'  
struct result_2 0g6sGz=  
  { kYWnaY ^F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; M>|ZBEK  
} ; =+UtA f<n  
_3D9>8tzE7  
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? +ue1+#  
这个差事就留给了holder自己。 NP\mzlI~@  
    UGd\`*Cj  
S[2?,C<2=  
template < int Order > a] 7g\rg)  
class holder; |pv$],&&:  
template <> 1x=x,lcL  
class holder < 1 > i-w$-2w  
  { NiWAJ]Z  
public : 9od*N$  
template < typename T > [*5]NNB  
  struct result_1 +p63J  
  { 6WT3-@d  
  typedef T & result; Bm,Vu 1]t  
} ; |&{S ~^$  
template < typename T1, typename T2 > Su7N?X!  
  struct result_2 L%(NXSfu7  
  { ~##FW|N)  
  typedef T1 & result; eUZk|be  
} ; M_Ag *?2I  
template < typename T > WA,D=)GP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 14 ,t  
  { qzJ<9H  
  return (T & )r; ZLxa|R7  
} \QC{38}  
template < typename T1, typename T2 > g hmn3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =f y|Dm74  
  { * 30K}&T  
  return (T1 & )r1; (E)hEQ@8  
} RqGX(Iuv  
} ; aVHIU3  
^~-YS-.J#,  
template <> _~;%zFX  
class holder < 2 > vm[*+&\2  
  { 7@>/O)>(AS  
public : u>.a;BO  
template < typename T > G 3,v'D5  
  struct result_1 #"KC29!Yj  
  { !hZ: \&V  
  typedef T & result; !CX WoM  
} ; *!$Z5Im  
template < typename T1, typename T2 > a-E}3a  
  struct result_2 G\BZ^SwE  
  { QEf@wv;T  
  typedef T2 & result; -*4*hHmb  
} ; 3.?be.cq  
template < typename T > 3p&T?E%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cjPXrDl{\  
  { z,ERq,g+L  
  return (T & )r; K&%CeUa  
} ~qeFSU(  
template < typename T1, typename T2 > tF} ^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,G%UU~/a  
  { Znb7OF^#"  
  return (T2 & )r2; jhf3(hx&F  
} p>+9pxx~U  
} ; p__wBUB  
ceE]^X;p  
c?HUW  
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> >。 ^@AyC"K  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -)oUb=Lk{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: y`buY+5l  
]/1\.<uJId  
return l(i, j) = r(i, j); #l4T/`u'9!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #DFi-o&-  
iBAP,cR?`  
  return ( int & )i; z``wqK  
  return ( int & )j; /m"/#; ^l  
最后执行i = j; <A)M^,#o  
可见,参数被正确的选择了。 *PnO$q@`  
8]&:'  
T8z?_ *k  
}Cu[x'J  
WM ?a1j  
八. 中期总结 UTyV6~  
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: hk4t #Km  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {owuYVm  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K-C,n~-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor WV$CZgL  
{IV% _y?  
\6&Ml]1  
`9K5 ;]  
h9ScN(|0y  
":Tm6Nj  
九. 简化 Yw3'9m^  
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。 )ciP6WzzbI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7:u+cv  
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: /VT/KT{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +,>%Yb =EA  
  +-*/&|^等 F,p0OL.  
2. 返回引用。 lfc&#G i3  
  =,各种复合赋值等 W[O]Aal{  
3. 返回固定类型。 GmWr  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) P+hcj p*  
4. 原样返回。 ~< bpdI0  
  operator, H\ejW@< ;h  
5. 返回解引用的类型。 mfQ#n!{ZH  
  operator*(单目) vNGE]+QX  
6. 返回地址。 edp I?  
  operator&(单目) D:/ n2_  
7. 下表访问返回类型。 gfg,V.:  
  operator[] fx_#3=bXi  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,\\ba_*z  
  operator<<和operator>> v&YeQC>  
( *+'k1Ea  
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。 2P"9m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: MMFwT(l<1  
N2}SR|.  
template < typename Left > H/O.h@E4X  
struct value_return Kk8} m;  
  { ~U&NY7.@  
template < typename T > 7a'yO+7-)  
  struct result_1 C.92FiC  
  { !lgL=Ys(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #,d~t  
} ; %MjoY_<:_  
{'O><4  
template < typename T1, typename T2 > SO0\d0?u  
  struct result_2 $~G,T g  
  { !RmVb}m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j HHWq>=d  
} ; ]u_j6y!  
} ; Zok{ndO@|f  
/YvXyi>^"%  
Z ;.-UXat  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait X=$Jp.  
_AX 9 Mu]  
下面我们来剥离functor中的operator() y d 97ys  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -XV,r<''  
+'?Qph6o,7  
return l(t) op r(t) P9cx&Hk9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2^WJ1: A  
return op l(t) d+JK")$9C  
return op l(t1, t2) o]e,5]  
return l(t) op lnZ{Ryo(  
return l(t1, t2) op !LN8=u.  
return l(t)[r(t)] tUv>1) [  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >D,Oav  
xPm. TPj  
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: =:WZV8@%  
单目: return f(l(t), r(t)); 8v"rM >[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ebk>e*  
双目: return f(l(t)); l$;"yVdks  
return f(l(t1, t2)); 9*)&hhBs,  
下面就是f的实现,以operator/为例 ff#7}9_mh  
c|Ivet>3  
struct meta_divide nj[TTnd Jt  
  { pr0X7 #_E5  
template < typename T1, typename T2 > .{1$;K @  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H`JFXMa<  
  { &bsq;)wzs  
  return t1 / t2; ~R!1{8HP  
} p27Dc wov  
} ; )O1]|r7v  
i1 E|lp)  
这个工作可以让宏来做: #aP#r4$  
&uNec( c  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _ .vG)  
template < typename T1, typename T2 > \ } !m43x/&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; o^"+X7)  
以后可以直接用 iE~!?N|a3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) g&Vhu8kNIA  
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 }Ce9R2  
(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。。。) 7OV^>"S  
YJJ1N/Z1  
AjVC{\Ik  
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 m!V,W*RNr  
k"N>pjgd$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %~LY'cfPse  
class unary_op : public Rettype zKQ<Zr  
  { Mg2+H+C~:  
    Left l; |p|Zv H  
public : fzSkl`K}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /7AHd ;  
BPY7O  
template < typename T > ;KL7SM%g4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D#g -mqar:  
      { E'QAsU8pP  
      return FuncType::execute(l(t)); 5 D|#l*V  
    } C(N' =-;Kl  
%rW}x[M%w?  
    template < typename T1, typename T2 > my 'nDi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8Y`Lq$u  
      { F \:~^`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |a(KVo  
    } LE\*33k_  
} ; (Z),gxt  
/UCBoQ$/]  
?JrUZXY  
同样还可以申明一个binary_op ~MG6evm &  
4 2Z:J 0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |9E:S  
class binary_op : public Rettype 8em'7hR9  
  { L AQ@y-K3  
    Left l; 7+jxf[(XQ  
Right r; Wg-mJu(  
public : r&u1-%%9[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F @PPhzZ  
iQG!-.aX  
template < typename T > tr0b#4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H,7='n7"  
      { "#d$$ 8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3lUVDNbZ  
    } Vk6c^/v  
Etz#+R&*  
    template < typename T1, typename T2 > ,1 -%C)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y+-yIMt$r  
      { o|xf2k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2I.FSR_G?  
    } y1V}c ,  
} ; PR{ubM n  
d^v#x[1msZ  
N63?4'_W  
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 #VQZ"7nI@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VfnL-bDGV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) W|PAI [N  
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。 j=0kxvp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l)u%`Hcn  
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。。。 |IAx!Z-P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R`j"iC2  
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) Pf;OYWST  
下面是修改过的unary_op )vtbA=RH?  
i~!g9o(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {j wv+6]U  
class unary_op </I%VHP,[f  
  { > X~\(|EM  
Left l; uLdHE5vr  
   5wK==hZ  
public : vl (``5{  
1g;2e##)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Kw fd S(  
<J8c dB!e  
template < typename T > ?eJ'$  
  struct result_1 *bK=<{d1P  
  { Y>$5j}K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *l7 `C)  
} ; P]+B}))  
X@~/.H5  
template < typename T1, typename T2 > pSx5ume95"  
  struct result_2 lxn/97rA  
  { |~9jO/&r  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HNZ$CaJh  
} ; iM .yen_vp  
VwR\"8r3  
template < typename T1, typename T2 > !}=eXDn;A_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XT^=v6^H  
  { ]}`t~#Irz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -jjB2xP  
} MTYV~S4/  
^#5'` #t  
template < typename T > HNkOPz+d&8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r/h\>s+N  
  {  (?Ku-k  
  return OpClass::execute(lt(t)); /JNG}*  
} AD   
J.iz%8  
} ; JuJW]E Q  
Uw4iWcC  
BA a:!p  
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 ,ei9 ?9J1  
好啦,现在才真正完美了。 yzEyOz@Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: UP#@gxF  
*zRig|k!H  
template < typename Right > Q<>u) %92@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const TG=A]--_a  
  { 9Qyc!s`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); N[@~q~v  
} zlLZ8b+  
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。 3Ei^WDJ  
W[jg+|  
0\i\G|5  
6jpzyf=~  
&>-'|(m+2  
十. bind u^Cl s!C  
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。 tM LiG4 |7  
先来分析一下一段例子 g9C-!X-<T  
- ~z@W3\  
xxGm T.&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F6vsU:TfB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 WrP+n  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :h@V,m Z  
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。 z ,;XWv?  
我们来写个简单的。 hw"2'{"II  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /5 z+N(RFC  
对于函数对象类的版本: GUL~k@:_k  
WD4"ft  
template < typename Func > ^Zl[#:EFP  
struct functor_trait /CALX wL  
  { YusmMsN?  
typedef typename Func::result_type result_type; MTt8O+J?P~  
} ; vU *: M8k  
对于无参数函数的版本: x|Uwk=;X|s  
)d[n-Si  
template < typename Ret > jP+{2)z"W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d8Vqmrc~  
  { 3MX#}_7A  
typedef Ret result_type; QXj#Brp  
} ; n\9IRuYO  
对于单参数函数的版本: l_k:OZ  
 XY)X-K$  
template < typename Ret, typename V1 > Q'U!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > gZHgL7@  
  { N5 sR  
typedef Ret result_type; AXcmN  
} ; pI f6RwH}%  
对于双参数函数的版本: T Tbe{nb  
@Mg&T$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ](I||JJa9f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G{?`4=K  
  { koB'Zp/FaY  
typedef Ret result_type; 9T;>gm  
} ; dLqBu~*  
等等。。。 @oY+b!L  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy NvzPZ9=@-  
&fRz6Hd  
template < typename Func >  U :x;4  
struct func_return NxJnU<g-  
  { h_-4Q"fb(  
template < typename T > FVNTE +LW  
  struct result_1 S/Ic=  
  { lDBAei3iB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v2gk1a &  
} ; !4v>|tq!  
I_#5gq  
template < typename T1, typename T2 > xd `MEOY  
  struct result_2 3'p 1m`8  
  { wMgF*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UZsvYy?  
} ; I>rTqOK  
} ; ,g'>Ib%  
xi"ff .  
1z|bQ,5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 xA^E+f:W_  
}e|cszNRd  
template < typename Func, typename aPicker > T!?tyW  
class binder_1 XR VZU~ZV  
  { Xz:ha >}C  
Func fn; ;\|GU@K{hC  
aPicker pk; NxA4*_|H9  
public : 6wT ])84  
/\Cf*cJ  
template < typename T > ;k0Jl0[}  
  struct result_1 .dYv.[?hL  
  { 5{W Aw !  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; erv94acq  
} ; nN.Gn+Cl  
l(x0d  
template < typename T1, typename T2 > Bi9Q8#lh  
  struct result_2 g/l:q&Q<  
  { XXm7rn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; " ;Cf@}i>  
} ; Fa`%MR1  
|) cJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  7L:Eg  
,_$J-F?  
template < typename T > ]}Ys4(}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0N)DHD?U  
  { Y>C0 5?>  
  return fn(pk(t)); 9%21Q>Y?b  
} g :B4zlKG  
template < typename T1, typename T2 > }; 7I   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '>"blfix8  
  { zqt%x?l  
  return fn(pk(t1, t2)); 3H<%\SYp  
} myVa5m!7Q  
} ; GL>YJ%  
m<#^c?u  
atd;)o0*0  
一目了然不是么? ,j{tGj_  
最后实现bind EF$ASNh"  
Q3hSWXq'  
]5@n`;&#.  
template < typename Func, typename aPicker > OpazWcMoo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +VQD'  
  { :Hb`vH3 x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /? d)01  
} pdFO!A_t  
gREk,4DAv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s5G`?/  
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。 }^Sk.:;n3  
MBjAe!,-  
十一. phoenix w*~s&7c2B  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `#<UsU,~Lu  
|RD )pvVM  
for_each(v.begin(), v.end(), R#YeE`K  
( 9D`K#3}  
do_ x'?p?u~[  
[ SAitufS  
  cout << _1 <<   " , " 7l/ZRz }1  
] p<\!{5:   
.while_( -- _1), Ad,n+%"e  
cout << var( " \n " ) tBJ4lb  
) N)D+FV29y  
); ckV\f({  
KkTE -$-  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: T(Yp90'6  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor G 0Z5h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Vg,nNa3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \K"7U  
ZDL1H3;R  
+w.$"dF!  
template < typename Cond, typename Actor > XUVj<U  
class do_while 31 <0Nw;l  
  { S"?fa)~  
Cond cd; |ssl0/nk  
Actor act; >r\GB#\5  
public : mT-[I<  
template < typename T > $aU.M3  
  struct result_1 JvvN>bg  
  { 'wYIJK~1  
  typedef int result_type; &uc`w{,Zs  
} ; dG0zA D  
NZZy^p&O  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} M:oM(K+  
$kN=45SR  
template < typename T > HnjA78%i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const djnES,^%9  
  { MCEHv}W  
  do =#pYd~  
    { PCL ;Z  
  act(t); 9,JM$ Y {  
  } l(87s^_  
  while (cd(t)); ?aWVfX!+G5  
  return   0 ; EFx>Hu/ [G  
} 'nM4t  
} ; Ye$j43b  
sCt)Yp+8}B  
<FU?^*~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <)!,$]S  
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。 R ai 0 4  
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。 +C~d;p  
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。 (p12=EB<  
下面就是产生这个functor的类: G{4s~Pco[Q  
$+n6V2^K)7  
`) cH(Rj  
template < typename Actor > iSoQ1#MP)2  
class do_while_actor XKws_  
  { vOz1& |;D  
Actor act; JN9>nC!Zy_  
public : 6| B9kh}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1,) yEeHjU  
8TAJ#Lm  
template < typename Cond > <B0 f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Xj{fM\,"9  
} ; R{bG`C8.d  
GrJLQO0$N  
&V~l(1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =$)M-;6  
最后,是那个do_ \$.{*f  
LFW`ISY{  
N%Ta. `r  
class do_while_invoker %c\k LSe  
  { 8 I_  
public : "|1iz2L  
template < typename Actor > 7M7Ir\d0lp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const IKP GqoM  
  { S:}"gwFM  
  return do_while_actor < Actor > (act); mgVYKZWL-i  
} yj_> G  
} do_; 6*>Lud  
TbNH{w|p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? MaHP):~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;9h;oB@  
最后来说说怎么处理break和continue 7pY :.iVO  
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。 hPNMp@Nm6  
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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