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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  5?34<B  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w\}Q.$@  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, n48%Uwa,  
5`FPv4   
+ZJ1> n  
/ptG  
  class filler 8FJPw"9  
  { 9`Y\`F#}q  
public : c{{RP6o/j=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }PX8#C_P  
} ; \y0]BH  
T( CTU/a-,  
*EF`s~  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 2&0#'Tb  
gJJBRn{MI  
z]R% A:6K  
=GL^tAUJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0[92&:c,  
|5(un/-C  
OP98sd&T  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M!O &\2Q  
bI:cYn1  
X8 x:/]/0  
rds0EZ4W  
二. 战前分析 e[g.&*!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 xP5Z -eL  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 qFwAzW;"  
%5Zhq>  
R[!%d6jDE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B18?)LA  
  /* --------------------------------------------- */ 2T-3rC)  
vector < int *> vp( 10 ); 4=ZN4=(_[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N3&n"w _d  
/* --------------------------------------------- */ f"d4HZD^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); GQ1m h*4$  
/* --------------------------------------------- */ |K'7BK_^J  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wyUfmk_}  
  /* --------------------------------------------- */ N3|aNQ=X0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DX<xkS[P  
/* --------------------------------------------- */ otJHcGv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); pTE.,~-J^j  
FfibR\dhY  
T#=&oy7  
vU!<-T#  
看了之后,我们可以思考一些问题: cE3V0voSw1  
1._1, _2是什么? sXR}#*8p  
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。 csms8J  
2._1 = 1是在做什么? 1l+j^Dt'[  
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。 v$EgVc K  
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。 `l<pH<F  
q Qc-;|8  
ziG]BZ  
三. 动工 fXB64MNo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j(`V& S  
[p 8fg!|  
W=?s-*F[~  
zHt}`>y&  
template < typename T > k+As#7V  
class assignment :~B'6b  
  { o>ZlA3tv  
T value; o3xfif  
public : `yWWX.`  
assignment( const T & v) : value(v) {} rR 3(yy0L  
template < typename T2 > w\Bx=a>vc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6)Dp2  
} ; e(;nhU3a*,  
JnBg;D|)@  
h2fTG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2:D1<z6RQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pk:2>sx/  
G ~|Z (}H  
Jz'8|o;^  
@Z%I g  
  class holder parc\]M  
  { bF{14F$  
public : zM mV Yx  
template < typename T > -~ 5|_G2Y"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const SPU_@ Pk  
  { Q.]RYv}\  
  return assignment < T > (t); $ h<l  
} d!]fou  
} ; LG3:V'|  
D_4UM#Tw  
}Qo:;&"3  
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: +x"cWOg  
(>gAnebN L  
  static holder _1; I%fz^:[#<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K\]I@UTwq  
3-Xc3A=w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7L\kna<  
而不用手动写一个函数对象。 v5!G/TZ1  
p 6FPdt)  
6 su^yt  
}n91aE3v  
四. 问题分析 L?gak@E  
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。 _laLTP*  
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。 yxU??#v|g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 iSz?V$}?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #aV2+`d  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q[w.[]  
sTALOL<  
五. 问题1:一致性 Yh}F  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ,/P)c*at5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^7l^ /GSO  
Ni4*V3VB  
struct holder =Nj58l  
  { z|gG%fM  
  // H _%yh,L  
  template < typename T > ihr l!A5  
T &   operator ()( const T & r) const 6s"Erq5q  
  { P_f>a?OL:  
  return (T & )r; xe3t_y  
} Rr'^l ]  
} ; TdAHw @(  
ages-Z_X  
这样的话assignment也必须相应改动: r ]cC4%in  
?/,sKF74i  
template < typename Left, typename Right > 8VwByk8  
class assignment 2-3|0<`  
  { z!={d1u#T  
Left l; +AT!IZrB2i  
Right r; IiV#V  
public : ?*~Pgh >uL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mne=9/sE"  
template < typename T2 > ,DT =(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } DfCo=  
} ; (!nhU  
+r+H`cT@  
同时,holder的operator=也需要改动: ^'|\8  
kOfu7Zj  
template < typename T > +P~E54  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const VS#i>nlT  
  { Zh WtY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cN>z`x l  
} Bpjwc<U  
AID}NQ Qj_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Xjal6e)[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~?pF'3q  
K%: :  
return l(rhs) = r; `3$S^|v  
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。 wNuS'P_(:T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $?OuY*ZeY9  
*n)3y.s  
template < typename Tp > _BcYS  
class constant_t xi6Fs, 2S  
  { P^%.7C  
  const Tp t; $+Hv5]/hb  
public : .&ynS  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &8Cuu$T9)  
template < typename T > t-\S/N  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Aa5IccR  
  { P]Z}% 8^O  
  return t; W39R)sra  
} )T6+}   
} ; ;6o p|  
a4 g~'^uC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?o h3t  
下面就可以修改holder的operator=了 uOEFb  
FU0&EO  
template < typename T > ~9qDmt,i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q1Z;vzQfg  
  { BCya5!uy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G}<q  
} GYiUne $  
AZ5c^c)  
同时也要修改assignment的operator() ^/HE_keY  
O{rgZ/4Au  
template < typename T2 > KM|[:v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5|:=#Ql*  
现在代码看起来就很一致了。 wX7B&w8wV  
kTG}>I  
六. 问题2:链式操作 Dj>.)n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z94D<X"  
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。 ^!|BKH8>f%  
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。 G%anot  
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。 dL")E|\\k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *#EyfMz-B  
cGC&O%`i,\  
template < typename T > >k^=+  
struct result_1 P/t$xqAL  
  { ^zqz$G#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2P9hx5PiV  
} ; BZsw(l4/0'  
0;e>kz3o  
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: &&[j/d}J  
h vGb9  
template < typename T > dW!T.S  
struct   ref eUqsvF}l!  
  { +YhTb  
typedef T & reference; LPT5d 7K@  
} ; P 2;j>=W  
template < typename T > kvSSz%R~  
struct   ref < T &> SL:o.g(>4  
  { .he%a3e  
typedef T & reference; j/wNPB/NM  
} ; ImklM7A  
?mRU9VY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^']xkS  
:!3CoC.X|c  
template < typename T > suPQlU>2sj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]=q?= %H  
  { H*yX Iq:  
  return l(t) = r(t); {:od=\*R  
} VILzx+v M  
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。 |/ZpZ7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sxnj`z  
lGjmw"/C  
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 QS_" fsyN:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T -C2V$1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =wU08}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 49_b)K.tB  
最后的布局是: +n^$4f  
                Add K-k;`s#  
              /   \ gGe `w  
            Divide   5 N}VKH5U|  
            /   \ @(Ou;Uy  
          _1     3 (Pc:A! }  
似乎一切都解决了?不。 }#'O b  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 e][U ;  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 cL<  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: _hAp@? M  
vy1:>N?#5  
template < typename Right > N!/^s":  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z!~~6Sq  
Right & rt) const o}7`SYn  
  { y&-j NOKLM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q*?LXKi  
} >F!2ib8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a0CmCv2#  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 HeNg<5v%Y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 . sgV  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 [$;6LFs }  
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。 m+"?;;s  
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? l`~*" 4|/  
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: qx5.LiF  
DZilK:  
template < class Action > j1Q G-Rs&  
class picker : public Action 2^E.sf$f  
  { O9dIobu4  
public : k)1K6ug  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |94"bDL3~  
  // all the operator overloaded iaLsIy#h  
} ; loLQ@?E  
MHpPb{ ^  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 (@p E  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: liA)|.H  
0.~QA+BD:S  
template < typename Right > 506B =  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const gieTkZ  
  {  .]k+hc`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m5v9:5{  
} V&eti2 &zO  
9.!6wd4mw  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wbyY?tH  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 6p1\#6#@  
(I IPrW;>  
template < typename T >   struct picker_maker ^}8(o  
  { e_kP=|u)g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _rR+u56y-  
} ; " 2Dz5L1v  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1j`-lD  
  { %FDi7Rx  
typedef picker < T > result; -}/u?3^-  
} ; ^&03D5@LoY  
ra0:Lg'  
下面总的结构就有了: 0~iC#lHO  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 h q6B pE  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 r`qMif'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9TIyY`2!  
至此链式操作完美实现。 mS p -  
j6%X  
ug'I:#@2  
七. 问题3 Z3g6 ?2w6  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 5x(`z   
5Q#;4  
template < typename T1, typename T2 > x%pC.0%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const # =V%S 2~  
  { r Lg(J|^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); MUhC6s\F  
} :3^b>(W.  
D>+&= 5{  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: nfJ|&'T  
4EQ7OGU  
template < typename T1, typename T2 > ?&I gD.  
struct result_2 L-hK(W!8pt  
  { WPygmti}Be  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1t_$pDF}  
} ; uSLO"\zysX  
XKp.]c wP  
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? O#  .^}  
这个差事就留给了holder自己。 =2] .G Gg  
    ,],"tzKtE  
M>D 3NY[,  
template < int Order >  7?-eR-  
class holder; 2.u d P  
template <> 9!b,!#=  
class holder < 1 > Rp `JF}~o  
  { ?BT\)@ h  
public : bN$`&fC0  
template < typename T > gP"p7\ (  
  struct result_1 z`qBs  
  { C9E l {f  
  typedef T & result; !8yw!hA  
} ; +Mc kR  
template < typename T1, typename T2 >  *Dtwr  
  struct result_2 u 'DM?mV:-  
  { #P.jlpZk  
  typedef T1 & result; ,B%M P<Rz1  
} ; Qj5~ lX`W  
template < typename T > &sR=N60n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -fw0bL%0  
  { [hTGWT3  
  return (T & )r; zvf:*Na")  
} Xoyk 'T] -  
template < typename T1, typename T2 > 'bGL@H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0* < gGC  
  { $C0Nv Jf  
  return (T1 & )r1; Z)EmX=  
} hYMIe]kJ  
} ; +N5#EpW  
Y$b4Ga9j  
template <> UZ0fw@RM  
class holder < 2 > LWHP31{R  
  { j89|hG)2  
public : [Av#Z)R  
template < typename T > x7K   
  struct result_1 C=(-oI n  
  { JIvVbI  
  typedef T & result; Tj*o[2mD  
} ; ]_I<-}?;  
template < typename T1, typename T2 > T[xGF/  
  struct result_2 bL_s[-7  
  { 'j#oMA{0  
  typedef T2 & result; gXI_S9 z  
} ; Noz+\O\  
template < typename T > @dX0gHU[c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F`8A!|cIy  
  { ]n?a h  
  return (T & )r; &=|W95  
} +A W6 >yV`  
template < typename T1, typename T2 > ?# >|P-4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~c ;7me.  
  { ~B>I?j  
  return (T2 & )r2; Z]$yuM  
} #[sC H  
} ; Fdd$Bl.&XS  
<9-tA\`8N  
V)R-w`  
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> >。 !SJmu}OB]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y+/ofk "  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m>:%[vm  
Zu%_kpW  
return l(i, j) = r(i, j); ZI}m~7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) J)(]cW.  
lBQ|=  
  return ( int & )i; dmlh;Z  
  return ( int & )j; I_pA)P*Q(6  
最后执行i = j; <@*mFq0,  
可见,参数被正确的选择了。 7MGc+M(p  
_nx|ZJ  
Om}&`AP};  
s ]QzNc  
^~BJu#uVyy  
八. 中期总结 ^D.B^BR  
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: Y%=A>~s*c:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6h+/C]4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 MIR17%G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor DN^ln%#  
`=-}S+  
RtqW!ZZ:H  
1>1|>%  
H?'VQ=j  
N_gjOE`x5  
九. 简化 (Nik( Oyj"  
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。 40g&zU-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l}O`cC  
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: yaX,s 4p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /$9/,5|EA  
  +-*/&|^等 (n`\b47  
2. 返回引用。 qtgK}*9ptv  
  =,各种复合赋值等 %mcuYR'D}  
3. 返回固定类型。 G^2"\4R]p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zG @!(  
4. 原样返回。 G&uj}rj  
  operator, t?0=;.D  
5. 返回解引用的类型。 Nc"h8p?  
  operator*(单目) uO^{+=;A =  
6. 返回地址。 o9~qJnB/O  
  operator&(单目) /(}V!0\?  
7. 下表访问返回类型。 D!Gm9Pa}  
  operator[] E'r* g{,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 W6_3f-4g  
  operator<<和operator>> omRd'\ RO  
(g4g-"rc  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +5({~2Lzvp  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^mz_T+UOe  
gj'ar  
template < typename Left > %^5$=w  
struct value_return vuAAaKz  
  { g|+G(~=e|  
template < typename T > P&F)E#Sa  
  struct result_1 N %?o-IY  
  { KBJ|P^W5j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; yNDyh  
} ; lN1zfM  
A?7%q^;E  
template < typename T1, typename T2 > "RShsJZMH  
  struct result_2 M"_XaVl  
  { 2i>xJMW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T@RzY2tz  
} ; @DUdgPA  
} ; )0GnTB;5Z  
#!hpe^t  
}j:ae \(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait S"eKiS,z  
2 G"p:iPp  
下面我们来剥离functor中的operator() QyN~Crwo  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w{r ->Phe  
%(kq Hxc  
return l(t) op r(t) .i. |wY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) vj_oMmjKw  
return op l(t) k|lxJ^V#  
return op l(t1, t2) z$<6;2  
return l(t) op Zq`bd55~  
return l(t1, t2) op \hq8/6=4s  
return l(t)[r(t)] .(hb8 rCM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @qe>ph[UA  
GqAedz;.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: yNT2kB'  
单目: return f(l(t), r(t)); (dT!u8Oe  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); KC]Jbm{y  
双目: return f(l(t)); P! 3$RO  
return f(l(t1, t2)); I|ULf  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^twv0>vEo  
UMX+h])#N  
struct meta_divide '~f@p~P  
  { HdLkof2i  
template < typename T1, typename T2 > .ClCP?HG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2$Ji4`p}S  
  { GHlra^  
  return t1 / t2; njX:[_&  
} g SwG=e\  
} ; QbNv+Eu5  
jQr~@15J#  
这个工作可以让宏来做: C>u 3n^  
oy`m:Xp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ g:6yvEu$ -  
template < typename T1, typename T2 > \ _F*w ,b$8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2l SM`cw  
以后可以直接用 FEZ6X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) KGWENX_U  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Ly<;x^D  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) YH[_0!JY^  
O}`01A!u;  
:aqh8b v  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 \|pAn  
k1U~S`>$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hHg g H4T  
class unary_op : public Rettype &59#$LyH`%  
  { 6^aYW#O<Ua  
    Left l; h@~X*yLKh  
public : iR_Syk`G*A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} LWL>hd  
{UmCn>c  
template < typename T > 1;xw)65  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #-Rz`Y<&  
      { *0hiPj:  
      return FuncType::execute(l(t)); @r]s9~Lx9  
    } 48ma&f;  
=qtoDe  
    template < typename T1, typename T2 > ) e2IT*7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `p{ !5  
      { vg.%.~!9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); g Oj5c  
    } R>U<8z"i  
} ; sKuTG93sr@  
9v F2aLPk  
JAb?u.,Ns_  
同样还可以申明一个binary_op PM.SEzhm  
p<zXuocQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cGc|n3(  
class binary_op : public Rettype N.G*ii\  
  { UjDF  
    Left l; yK B[HpU-  
Right r; `I>K?  
public : xI: 'Hk1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +.lWck  
4 ufLP DH  
template < typename T > q-G|@6O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M96( Rg  
      { V0 F30rK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zn ?;>Bl  
    } ^!<7#kX  
3N"&P@/0x  
    template < typename T1, typename T2 > 9f^PR|F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Inc:t_  
      { ,/:a77  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &7T H V  
    } fBgKX ?Y  
} ; CdDd+h8  
'^l^gW/|\  
i f<<lq  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 o1WidJ"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yOK])&c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) SO<m(o)G2  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 0Ad ~!Y+1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! dn\F!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0Mu8ZVI{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o$ce1LO?|N  
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) KF_Wu}q d  
下面是修改过的unary_op ^A[`NYK  
F!&pENQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _qeuVi=A  
class unary_op =_=Z;#`cXk  
  { b_jZL'en  
Left l; | NU0tct^  
  qysa!B  
public : 3Y{)(%I  
pRwGv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UB$`;'|i  
2rCY&8  
template < typename T > }=hoATs  
  struct result_1 X^D9)kel  
  { +%Y c4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mp,e9Nd;  
} ; N+M&d3H`  
n<:d%&^n  
template < typename T1, typename T2 > '95E;RV&  
  struct result_2 )6>|bmpU  
  { a*':W%7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K@P`_yxN  
} ; EotwUT|  
e?| URW  
template < typename T1, typename T2 > T]6c9_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V< vPFxC  
  { >yBxa)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); akhL\-d)al  
} !wd'::C  
%x6Ov\s2  
template < typename T > 6 r.H8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gXu^"  
  { }11`98>B6:  
  return OpClass::execute(lt(t)); zNny\Z  
} M7DLs;sD  
FGwnESCC  
} ; bqrJP3  
|jk-@ Z*  
&QTeGn  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug c',:@2R  
好啦,现在才真正完美了。 &'(a$ S>v  
现在在picker里面就可以这么添加了: F@ $RV_M  
_@!QY   
template < typename Right > Hs%QEvZl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3kiE3*H  
  { 9Yl8n dP^E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /S]:dDY9K  
} [vWkAJ'K  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 `pi-zE)  
t0bhXFaiE  
abo>_"9-  
~`2&'8  
u`Z0{d  
十. bind zr.+'  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 .%?- As  
先来分析一下一段例子 H^D 3NuUC  
TF=k(@9J?  
3qiJwo>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q9^Y?`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zg#m09[4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7G.o@p6$  
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。 VU! l50   
我们来写个简单的。 a|QE *s.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /o~qC<7  
对于函数对象类的版本: *p&^!ct  
m_m8c8{Y  
template < typename Func > I7dm \|#  
struct functor_trait zb;(?!Bd#  
  { Q(|PZn g  
typedef typename Func::result_type result_type; o)%-l4S  
} ; ,-(T"Ph<  
对于无参数函数的版本: id;#{O$  
b96t0w!cs  
template < typename Ret > 7uPZuXHxcu  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r$GPYyHK  
  { l'*^$qc  
typedef Ret result_type; mRhd/|g*  
} ; 7fju  
对于单参数函数的版本: t7w-TJvP  
v2hZq-q  
template < typename Ret, typename V1 > *jM_wwG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \3Dk5cSDk+  
  { `^7:7Wr]=  
typedef Ret result_type; zoZ<)x=;  
} ; ic*->-!  
对于双参数函数的版本: 8 !4~T,9G  
iq"ob8.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > PiMKu|,3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ap5}5 ewM  
  { |[S90Gw]  
typedef Ret result_type; ;n`R\NO9  
} ; 3 p/b  
等等。。。 "]VDY)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy gi6g"~%@q1  
Deg!<[Nw  
template < typename Func > ^WE4*.(  
struct func_return +|y*}bG  
  { |K L')&"  
template < typename T > XE_ir Et  
  struct result_1 ?y ~TCqV  
  { I=K!)X$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NO-k-  
} ; 10wvfRhng  
q7X}MAW  
template < typename T1, typename T2 > r&}(9Cq&"y  
  struct result_2 U1ZIuDg'E  
  { KH7VR^;mk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j-7u>s-l  
} ; XJqTmj3   
} ; f UC9-?(K  
L0rip5[;d  
;{vwBDV!'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lT8#bA  
3&'2aW   
template < typename Func, typename aPicker > <W>++< -  
class binder_1 aaDP9FW9e  
  { dj'm, k b  
Func fn; ,7GWB:Sk  
aPicker pk; gtiEhCF2W  
public : qv[[Q[RK-5  
$ +;+:K  
template < typename T > /;?M?o"H  
  struct result_1 Xka<I3UD5  
  { kv6Cp0uFg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; WRW WskP  
} ; /~De2mq1   
xc9YM0B&  
template < typename T1, typename T2 > @@I7$*  
  struct result_2 s~*}0-lS  
  { 9Ycn0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xJ{_qP  
} ; vY6oV jM  
XZ`:wmc|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3jjMY  
r-}-C!  
template < typename T > 0}{'C5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ko6^iI1  
  { ,~COZi;R.D  
  return fn(pk(t)); rcV-_+KE(B  
} 8WL8/  
template < typename T1, typename T2 > +#2)kg 9_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ 3^='o  
  { ]hA,LY f  
  return fn(pk(t1, t2)); LxLy+yC#p  
} !\FkG8  
} ; +oI3I~  
tF*szf|$-  
3 iRA$C-p  
一目了然不是么? "13 "`!m  
最后实现bind {:Aw_z:'  
=pcF:D#+  
&?0:v`4Y  
template < typename Func, typename aPicker > s,6`RI%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) y}FZD?"  
  { )KE [!ofD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |?d#eQ9a  
} #sTEQjJ,J  
5 c5oSy+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 pd3,pQ  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Y4E/?37j  
> @_im6  
十一. phoenix UDy(dn>J:J  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W3r?7!~  
Kv37s0|g  
for_each(v.begin(), v.end(), g:7,~}_}^  
( j~E",7Q'  
do_ K<4Kk3  
[ }lP;U$  
  cout << _1 <<   " , " ljC(L/I  
] eSEq{ ?>  
.while_( -- _1), FdzNE  
cout << var( " \n " ) n(1')?"mA  
) 08s_v=cF  
); lx |5?P  
,E;;wdIt  
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: 0p(L'  
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 BHA923p?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]5 Qy  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,1oQ cC  
slu(SmQ  
0* ;O?T  
template < typename Cond, typename Actor > )@gZ;`n  
class do_while cc}Key@D  
  { JhHWu<  
Cond cd; x YfD()w<I  
Actor act; ^Hrn  ]  
public : 4dawg8K`9  
template < typename T > q[3x2sR  
  struct result_1 :#5xA?=* S  
  { oVvc?P  
  typedef int result_type; h.eM RdlO  
} ; @L/o\pvc  
@I`C#~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R=Zn -q  
7F^#o-@=J  
template < typename T > fu[K".  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  =<}<Ny  
  { 7O5`v(<9n>  
  do 5U`ZbG  
    { '1?\/,em  
  act(t); 1'.7_EQ4T  
  } z~*g~RKS!  
  while (cd(t)); @"-</x3o  
  return   0 ; n">u mM;Eh  
} n DS}^Ba  
} ; ^y!;xc$(Qs  
}`(N:p  
;0rGiWC#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'e)^m}:?D  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 j/`94'Y  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 k%s_0 @  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 v+ 7kU=  
下面就是产生这个functor的类: #:jb*d?  
{\H/y c|@  
1CU>L[W)  
template < typename Actor > ~{hxR)x9  
class do_while_actor gTl<wo +  
  { az0<5 Bq)  
Actor act; }jH7iyjD  
public : o?L'Pg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} YB<*"HxM)}  
;Uc0o!1  
template < typename Cond > Q;11N7+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c 'uhK8|  
} ; Hy.AyU|L  
~Q {QM:k  
!oPq?lW9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N`iwC!  
最后,是那个do_ PZxAH9 S?  
<+MyZM(z>  
]i(-I <`  
class do_while_invoker 8Jf.ECQT  
  { 9. 'h^#C  
public : [(X y.L7x  
template < typename Actor > 'c2W}$q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const De7T s  
  { =4V&*go*\  
  return do_while_actor < Actor > (act); S/|,u`g-  
} :B3[:MpL}  
} do_; j',W 64  
k@zy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *eI)Z=8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [Wd-Zn%  
最后来说说怎么处理break和continue ]Chj 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。 :w}{$v}#D;  
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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