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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda DCNuvrZ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sU`#d  
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, fhC=MJ @  
fF9vV. }  
(YR1ML3N  
F2u{Wzr_@  
  class filler bZ389dSn  
  { ?O_;{(F_  
public : H1X6f7`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {{O1C ~  
} ; y.>r>o"0  
{U4%aoBd8  
h7*m+/O  
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: ,0~'#x>  
|OC6yN *P)  
wk3yz6V2  
67#;.}4a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6L2.88 i  
/ og'W j  
X<1# )xC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~h1'_0t   
{C<ch@sR  
L.8-nTg"y  
LOQEU? z  
二. 战前分析 m\Dbb.vBvW  
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。 4Iz~3fqB7  
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)`+1j  
FuD$jsEw  
1|zo -'y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G6I>Ry[2?  
  /* --------------------------------------------- */ /JvNJ f  
vector < int *> vp( 10 ); kY*D s;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Pp}j=$&j\  
/* --------------------------------------------- */ LTi0,03l<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); LOp<c<+aW  
/* --------------------------------------------- */ _/KN98+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P'g$F<~V  
  /* --------------------------------------------- */ !#>{..}}3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J3K!@m_\  
/* --------------------------------------------- */ x1TB (^aX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2cww7z/B  
<%|2yPb]  
~*H!zKIx  
\s,ZE6dQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: #/YKA{  
1._1, _2是什么? E$RH+):|  
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。 xY@V.  
2._1 = 1是在做什么? ,3x3&c  
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。 h'wI/Z_'  
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。 %POoyH@D}  
t,&1~_9  
fu33wz1$}B  
三. 动工 "*?^'(yA@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 65g\WB+/  
Zj$U _  
f 1]1ZOb  
}VyD X14j  
template < typename T > 3]V" 9+  
class assignment Uc6P@O*,  
  { <zrGPwk  
T value; UE*M\r<  
public : ~ZT(@w  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1{_;`V  
template < typename T2 > p6|0JBm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } mI}1si=$  
} ; b]@^SN9  
INi(G-!g  
u3kZOsG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hv8V=Z'Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WOquG  
RHeql*`  
]M#_o]  
`N$<]i]s5  
  class holder gLU #\d]  
  { 9z,V]v=  
public : .%.J Q  
template < typename T > iE>T5XV8$B  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TTu<~GH  
  { !@5B:n*  
  return assignment < T > (t); u0\?aeg`  
} v, 9MAZ,  
} ; um ,Zt  
e0qU2  
!5&% P b  
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: hjs[$ ,1  
n YWS'i@  
  static holder _1; ]|'Mf;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r+ k5Bk'  
i#=s_v8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O6 bB CF;  
而不用手动写一个函数对象。 % ,1bh  
N"@aisi)  
yMB*/vs  
Ar,B7-F!  
四. 问题分析 kg1z"EE  
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。 hv2@}<r?  
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。 [ lW~v:W  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $QN}2lJ>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r< sx On  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |aIY  
,p {|f}0  
五. 问题1:一致性 9/'zk  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| [AA'Ko  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *`7cvt5]IM  
7G z f>n  
struct holder fIWOo >)D  
  { 4'_PLOgnX  
  // 1U^;fqvja  
  template < typename T > TldqF BX  
T &   operator ()( const T & r) const Q!9AxM2K  
  { D% v{[ KY  
  return (T & )r; T5$db-^  
} ^Q0%_V,  
} ; 1<IF@__  
3+ JkV\AF  
这样的话assignment也必须相应改动: HN?NY  
^`?2g[AA  
template < typename Left, typename Right > g 67;O(3  
class assignment ~|QhWgq  
  { Wo+fMn(O  
Left l; sba+J:#w  
Right r; /?C}PM  
public : 8&t3a+8l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *.qm+#8W  
template < typename T2 > $q%r}Cdg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^}8qPBz  
} ; ;n`SF~CU  
Ti:PKpc  
同时,holder的operator=也需要改动: LpN_s#  
=n7QLQU  
template < typename T > :|%k*z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %zsY=qT  
  { @A?Ss8p'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tX)l_ ?jVH  
} % s&l^&ux  
N/CL?Z>c  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ny'?Hl'Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J'4Pp<  
\k&2nYVHf  
return l(rhs) = r; kn9ul3c  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 )jc`_{PQg  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: F/.nr  
s aY;[bz}  
template < typename Tp > #$-{hg{  
class constant_t *5T^wZpj)  
  { ^E-BB 6D  
  const Tp t; 7\.{O$Q  
public : x)GpNkx:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xw2dNJL  
template < typename T > /h6K"w=='!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const U4s)3jDw  
  { cCa+UTxaJ  
  return t; (t[sSl  
} - ,YoVB!T  
} ; |YEq<wbQ  
xNAX)v3Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 we?# Dui  
下面就可以修改holder的operator=了 ,v\^efc:%  
|f67aN  
template < typename T > x#)CH}J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const m!#'4  
  { skeH~-`M@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9fQ[:Hl"  
} I.dS-)Y  
{$AwG#kt  
同时也要修改assignment的operator() V$o]}|  
k7ye,_&>  
template < typename T2 > 9^+8b9y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {(#2G,  
现在代码看起来就很一致了。 e)BU6m%  
4J5 RtK  
六. 问题2:链式操作 ?q{HS&k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 % H/V iC  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 u7(<YSOs  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 -F7P$/9  
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。 $Sls9H+.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;]vJ[mi~  
9u0<$UY%  
template < typename T > O n/q&h5  
struct result_1 aWS_z6[t#6  
  { u,~/oTg O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nF1}?  
} ; W#Eg\nT  
K6Z/  
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: 0&Z+P?Wb4  
a'!p^/6?  
template < typename T > T"_f9?  
struct   ref JfLoGl;p m  
  { i&m t-  
typedef T & reference; 8{4SaT.-Rm  
} ; P1G;JK  
template < typename T > *G&3NSM-  
struct   ref < T &> 2H,n"-9+  
  { !-AK@`i.  
typedef T & reference; \p.eY)>  
} ; Gr&YzbSX  
c9O0YQ3&8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nq%GLUH   
2'U+QK@  
template < typename T > &zV; p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @V=HY  
  { uz;zmK  
  return l(t) = r(t); }'u0Q6Obj  
} wNm1H[{  
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。 e| Sw+fhy<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1ir~WFP  
p N+1/m,  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 y^:N^Gt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: | Kw}S/F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 rO[ Zx'a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  Uys[0n  
最后的布局是: ~5:-;ZbZ  
                Add bIy:~z5   
              /   \ FR^(1+lx&  
            Divide   5 irooFR[L9  
            /   \ ,V &RpKek  
          _1     3 \Z8:^ct.P  
似乎一切都解决了?不。 (|dN6M-.K  
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。 HDQH7Bs  
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。 8i~n;AhDs  
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: vYNu=vnM  
\Xpq=2`  
template < typename Right > @)x8<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $:IEpV{  
Right & rt) const } m&La4E  
  { ~y" ^t@!E  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !SAR/sdXf  
} >Pwu>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ? t_$C,A+  
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。 :9]"4ktoJ  
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。 w,VUWja  
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。 1kczlTF  
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。 d>hLnz1O  
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? e)#f`wM  
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: NR.YeKsBq  
q[ 5&  
template < class Action > 94'0X  
class picker : public Action k.6(Q_TS  
  { i1 ^#TC$x  
public : QLDld[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} glUf. :]  
  // all the operator overloaded eb=#{  
} ; {w52]5l  
wPQRm[O|  
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。 q3e^vMK"  
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: :\69N/uw`  
$E6bu4I  
template < typename Right > &XZS}n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EF8'ycJk+  
  { HwxME%w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -+Gd<U$  
} /2Qgg`^)  
dPb@[k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LgJUMR8vUO  
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。 dU.H9\p  
v~KgCLo  
template < typename T >   struct picker_maker 'eg;)e:`b+  
  { w ;]~2$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2>'/!/+R  
} ; p -wEPC0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > BkJNu_{m?  
  { 0Q5fX}  
typedef picker < T > result; {Ax{N  
} ; ;To][J  
XHYVcwmDz-  
下面总的结构就有了: 57rH`UFXH  
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。 ]}A3Pm- t*  
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。 R6E.C!EI  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W?2Z31;7  
至此链式操作完美实现。 /2fQM_ ,P  
MB!$s_~o#L  
5o2|QL  
七. 问题3 ,%U'>F?  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 .?LP$O=  
Xw]L'+V=  
template < typename T1, typename T2 > 1zWEK]2.R  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :GN7JxD#  
  { +?y9EZB%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tY0C& u2  
} =N<Z@'c  
rF)[ Sed:T  
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: 'G8.)eTA'  
[.LbX`K:  
template < typename T1, typename T2 > n81z 0lnr  
struct result_2 (C60HbL  
  { zMbz_22*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9xM7X?  
} ; /8"9 sf *  
pHv~^L%=  
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? sFa5#w*>  
这个差事就留给了holder自己。 $^louas&  
    B,avI&7M;S  
Jwe9L^gL  
template < int Order > WN9K*Tt~o&  
class holder; C ]+J  
template <> ';Ew-u  
class holder < 1 > ylPDM7Ka  
  { qb?9i-(  
public : rBrJTF:.  
template < typename T > d,*#yzO  
  struct result_1 zqs|~W]c  
  { Av"^uevfs  
  typedef T & result; EjFK zx  
} ; ht5eb"c+ 8  
template < typename T1, typename T2 > Dfl%Knl@J  
  struct result_2 cUK9EOPe  
  {  "?(N  
  typedef T1 & result; e sDd>W  
} ; 8"KaW2/%  
template < typename T > 0pl |  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sEm064  
  { ~CQTPR  
  return (T & )r; ^E= w3g&  
} 1Aw/-FxJ  
template < typename T1, typename T2 > #azD& 6`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w//L2.  
  { 1k?k{Ri  
  return (T1 & )r1; iES?}K/q  
} iU9>qJ]  
} ; GEQ3r'B|  
$9Asr07  
template <> e QGhX(  
class holder < 2 > t%Hy#z1W_  
  { \SQwIM   
public : a^QyYX}\qR  
template < typename T > GMJ</xG  
  struct result_1 p 7eRAQ\'  
  { e9@7GaL`"S  
  typedef T & result; 8nQjD<-  
} ; 0VBbSn}Z<  
template < typename T1, typename T2 > jce^Xf  
  struct result_2 flzHZH  
  { d/!R;,^  
  typedef T2 & result; V Mb r@9  
} ; G~fM!F0   
template < typename T > }J-+^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w|0w<K  
  { wU1h(D2&h  
  return (T & )r; _pe_w{V-b6  
} +*vg) F:  
template < typename T1, typename T2 > E|>oseR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >YuiCf?c7  
  { bL"!z"NA  
  return (T2 & )r2; Kb5 YA  
} M^3pJ=;5  
} ; U f <hzP  
5^7q 2".  
l-G] jXu  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 #I] ^Wo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -`<KjS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: FEzjP$  
ubZcpqm?Q  
return l(i, j) = r(i, j); /2#1Oi)o  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ihn+_H u  
hA!kkNqV  
  return ( int & )i; NsY D~n  
  return ( int & )j; 8fX<,*#I  
最后执行i = j; ?OFl9%\ V  
可见,参数被正确的选择了。 ]> 36{k]&  
ic]b"ItD  
0}d^UGD  
= gbB)u-Pc  
xQK;3b  
八. 中期总结 9/_F  
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: \n`)>-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 AQ` `Dp  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jDwLzvM O  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cTQ]0<9:e  
\WN ,.  
c>3AR17+5  
x{.+i'  
1YxG<K]  
{} gr\  
九. 简化 fu]mxGPc  
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。 t/`~(0F  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H:jx_  
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: {ICW"R lcs  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d?Y|w3lB  
  +-*/&|^等 X:1&Pdi  
2. 返回引用。 }aC@ov]2  
  =,各种复合赋值等 j68_3zpl  
3. 返回固定类型。 7\xGMCctM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~vMdIZ.h  
4. 原样返回。 g!*5@k|C  
  operator, 7Fd`M To  
5. 返回解引用的类型。 p,'Z{7HG  
  operator*(单目) r3_O?b  
6. 返回地址。 yoc;`hO-  
  operator&(单目) Z2cumx(  
7. 下表访问返回类型。 Sq Y$\&%  
  operator[] 2V6kCy@V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 eK)R=M@i  
  operator<<和operator>> mIy|]e`SJ  
8\H*Z2yF+  
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。 9KgGK cy%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8nSEAr~  
Jv+N/+M47  
template < typename Left > 9z0G0QW[  
struct value_return 7u|X . X  
  { Z|k>)pv@  
template < typename T > O"6 (k{`  
  struct result_1 i3[%]_eP.  
  { lNwqWOWy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; T1YCld  
} ; m2|%AD  
a6<UMJ  
template < typename T1, typename T2 > & uMx*TTY  
  struct result_2 d)yu`U  
  { iXsX@ S^F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [S<1|hk s(  
} ; !Yi2g -(  
} ; [)wLji7MK  
|DBj<|SX  
9N@m><N84  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait YooP HeQ  
Vhi4_~W3j]  
下面我们来剥离functor中的operator() DY(pU/q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h%*@82DKK  
3)6&)7`*  
return l(t) op r(t) G3wkqd  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) pcrarj  
return op l(t) 9z9\pXFQ  
return op l(t1, t2) &Fg|52  
return l(t) op bMp[:dw`y  
return l(t1, t2) op i] I{7k  
return l(t)[r(t)] P1u(0t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] : FN-.1C  
;.'\8!j  
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: FJCLK#-  
单目: return f(l(t), r(t)); \)'5V!B|s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); FMNT0  
双目: return f(l(t)); `$oy4lDKQ  
return f(l(t1, t2));  gmW-#.  
下面就是f的实现,以operator/为例 3[Xc:;+/  
7]`l"=/z  
struct meta_divide JV`"kk/  
  { uG){0%nX  
template < typename T1, typename T2 > qOs'Ljx6l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s,;7m  
  { \0,8?S  
  return t1 / t2; aT_%G&.  
} w}WfQj  
} ; =v:}{~M^$  
2K VX  
这个工作可以让宏来做: o^8Z cN>  
vBLs88  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /Y#Q<=X  
template < typename T1, typename T2 > \ S\dG>F>S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ya'Ma<4  
以后可以直接用 B"Hz)-MW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qvC2BQ  
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 #6F|}E  
(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。。。) 8c3/n   
yE_T#FN  
UY}EW`$#m  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 \TS.9 >\  
/)*si  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !~_6S*~  
class unary_op : public Rettype HrS-o=  
  { ym;I(TC+  
    Left l; l0K_29^  
public : V M{Sng  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} JKY  
lKBI3oYn  
template < typename T > q5G`N>"V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y1-=H)G  
      { W1 \dGskV  
      return FuncType::execute(l(t)); m`9P5[m#x>  
    } ecMpU8}rR  
Ie7S'.Lmq  
    template < typename T1, typename T2 > q${+I(b,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n3_| # 1Qu  
      { %{B4M#~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >uP1k.z'I  
    } ufB9\yl{~  
} ; 2UeK%-~W?  
Xk?Y  
XYze*8xUb  
同样还可以申明一个binary_op j*_>/gi  
q"-+`;^7(-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '>:%n  
class binary_op : public Rettype k[a5D/b  
  { sp7#e%R\  
    Left l; X- P%^mK  
Right r; 3U9leY'2N  
public : L~!Lq4]V\g  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0 } |21YED  
(YY!e2  
template < typename T > MZ%S3'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MUi#3o\f  
      { 9/PX~j9O?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 30{+gYA  
    } %*^s%NI  
@@5Ju I-!  
    template < typename T1, typename T2 > {`+:!X   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jL*s(Yq  
      { ; ]VLA9dC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bC,SE*F\  
    } +HF*X~},i  
} ; Eyh(257  
I|tn7|*-A[  
S #C;"se  
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 50^CILKo7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A"wso[{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) SN5Z@kK  
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。 *qKf!&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =zRjb>  
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。。。 f!bGH-.r5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1>)uI@?Rb  
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) ]htx9ds=  
下面是修改过的unary_op \79aG3MyK  
&`}ACTY'P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /rnP/X)T  
class unary_op R_duPaWc@  
  { fO}Y$y\q  
Left l; P,bis7X.  
  1i 7p'  
public : )AXa.y  
[(iJj3s!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Tl S 904'  
N#8$pE  
template < typename T > +K61-Div  
  struct result_1 /'L/O;H20  
  { P`y 0FKS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I{7Hz{  
} ; Bw4PxJs-  
vJg^uf)  
template < typename T1, typename T2 > ,a\pdEPj  
  struct result_2 H1e^/JD)  
  { k-8$ 43  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WO+_ |*&  
} ; 4p]hY!7  
7Yly^  
template < typename T1, typename T2 > /S`d?AV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e[%g'}D:-  
  { Ew2ksZ>B]&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J72 YZrc  
} o%l|16DR  
^w~Utx4  
template < typename T > k2DBm q;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |\/V1  
  { !z_VwZ#,  
  return OpClass::execute(lt(t)); PHqIfH [  
} ^:]~6p#  
J0yo@O  
} ; i]IZ0.?Y  
S*a_  
$qk(yzY  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug CDGN}Q2_  
好啦,现在才真正完美了。 u =|A  
现在在picker里面就可以这么添加了: "kkZK=}Nv  
qW t 9Tr  
template < typename Right > BZRC0^-C@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r&D&xsbQ  
  { Gu\lV c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c{cJ>d 0  
} 6Ej@;]^^-  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 xyRZ v]K1  
Z{ b($po  
?iaD;:'qE  
gf U!sYZ  
Hh0a\%!  
十. bind ['_G1_p  
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。 Hbi2amfBu  
先来分析一下一段例子 #AUa'qB t  
Uv(Uj3D  
 ^6Y:9+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} '>"-e'1m(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4&^BcWqA*f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l;'c6o0e  
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。 c!=^C/5Ee  
我们来写个简单的。 &HYs^|ydrr  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: L }&$5KiwV  
对于函数对象类的版本: VD-2{em  
/]"2;e-s+  
template < typename Func > y w>T1  
struct functor_trait "ju0S&  
  { Dv[ 35[Yh  
typedef typename Func::result_type result_type; t"]~e"  
} ; K;#9: Z^+  
对于无参数函数的版本:  XV*uu "F  
tS&rR0<OW  
template < typename Ret > d=8q/]_p  
struct functor_trait < Ret ( * )() > u7kw/_f  
  { oN " /w~  
typedef Ret result_type; tQrkRg(E:  
} ; xbhU:,o  
对于单参数函数的版本: m@^!?/as  
VJ$UpqVm  
template < typename Ret, typename V1 > Ee-yP[2 *  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > '}$$o1R  
  { -%t2_g,  
typedef Ret result_type; xk$U+8K  
} ; cG~-OHU  
对于双参数函数的版本: A?/(W_Gt^M  
[_?dpaTt  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q/HwcX+[b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mo- Y %  
  { iLD:}yK  
typedef Ret result_type; &ZUV=q%g9n  
} ; T?'Vb  
等等。。。 o$-!E(p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XB'PEvh8  
ESt@%7.F  
template < typename Func > Zqnwf  
struct func_return x-HN]quhe  
  { x)Ls(Xh+g  
template < typename T > {@w!kl~8  
  struct result_1 OFe?T\dQn  
  { /htM/pR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V,qc[*_3  
} ; =vZF/r  
jjrhl  
template < typename T1, typename T2 > sHQ82uX  
  struct result_2 %\2w 1  
  { 26Jb{o9Z<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .y~vn[qN  
} ; ;VAHgIpx;  
} ; zwa%$U  
K6l{wyMb|  
~t-!{F  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  *c6o#[l  
eAD uk!Iq  
template < typename Func, typename aPicker > j"c30AY  
class binder_1 @?r[ $Ea1M  
  {  N\9 Wxz$  
Func fn; mE}@}@(  
aPicker pk; ^N\$oV$  
public : a{FCg%vD)  
Gn8'h TM  
template < typename T > 1||\3L/  
  struct result_1 mjtmN0^SR  
  { e7^B3FOx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X|w[:[P  
} ; mWPA]g(  
^E^Cj;od@  
template < typename T1, typename T2 > - .EH?{i  
  struct result_2 <yHa[c`L  
  { 3/i_?G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nF!6  
} ; `oq][|  
~!& "b1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .!pr0/9B  
%!X|X,b^O  
template < typename T > U'(@?]2 <G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^Voi 4;  
  { ~d072qUos  
  return fn(pk(t)); M)JKe!0ad1  
} ,s9gGCA  
template < typename T1, typename T2 > A3 |hFk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :_f5(N*{5o  
  { \6)]!$F6:  
  return fn(pk(t1, t2)); GZwz4=`  
} (6Tvu5*4U  
} ; NB|yLkoDyI  
Oe/\@f0bLT  
' M'k$G@Z  
一目了然不是么? 2`;&Uwt  
最后实现bind C@3`n;yZ=  
F?B`rw@xr  
;"K;D@xzh]  
template < typename Func, typename aPicker > %7y8a`}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /5$;W 'I  
  { /)<x<7FKW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ym =7EY?o  
} 4ru-qF  
x<fF1];  
2个以上参数的bind可以同理实现。 cfP9b8JG  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 QU;bDNq,c  
?~p]Ey}~9  
十一. phoenix c&GVIrJ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P< 5v\\  
`UK'IN.il  
for_each(v.begin(), v.end(), H-|%\9&{S  
( z?DI4 O#Up  
do_ ZZu{c t9  
[ :+q d>;yf#  
  cout << _1 <<   " , " '=X)0GG  
]  h/*q +H  
.while_( -- _1), [Ep%9(SgA'  
cout << var( " \n " ) hRwj-N%C  
) MoX~ZewWR  
); -+ha4JOB  
\~!!h.xR  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: TF1,7Qd  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ]~K&b96(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~EL3I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G=ly .  
=G,wR'M  
k:QeZn(  
template < typename Cond, typename Actor > <9bfX 91  
class do_while l{o,"P"  
  { LpYG!Kl  
Cond cd; R9z:K_d,  
Actor act; Pb`Uxv  
public : X;&Iu{&=  
template < typename T > K8bKTG\  
  struct result_1 <%iRa$i5  
  { xk*&zAt  
  typedef int result_type; S T1V  
} ; QHDR* tB:{  
]T:a&DHC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yt@7l]I  
cTJi8f=g  
template < typename T > -k8<LR3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0Fw4}f.o  
  { DEw>f%&4  
  do $-MVsa9>I  
    { BICG@  
  act(t); .mbqsb]&Y  
  } @u @~gEt  
  while (cd(t)); qipV'T,S  
  return   0 ; 2rV]n  
} OAauD$Hh  
} ; \_]X+o;  
(hJ&`Tt  
4OaU1Y[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). tiGBjTPt  
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。 jP{&U&!i  
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。 7,lnfCm H  
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。 lsaA    
下面就是产生这个functor的类: abD@0zr  
lDSF  
xwF mY'o  
template < typename Actor > 3Cw}y55_y  
class do_while_actor dfP4SJqq  
  { @9tzk [  
Actor act; <I#nwoHN  
public : w7@TM%nS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 85T"(HhT  
yT~rql  
template < typename Cond > OUk"aAo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; l+a1`O  
} ; -tZ~&1"  
GoLK 95"]  
@jxP3:s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Rb!y(&>v  
最后,是那个do_ l0 8vF$k|d  
02_+{vk!  
mCyn:+  
class do_while_invoker D3B]  
  { J= [D'h  
public : yAiO._U  
template < typename Actor > j'k <  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jsFfrS"*  
  { jF}-dfe  
  return do_while_actor < Actor > (act); L^jjf8_  
} Vw|P;LLl`  
} do_; M#_|WL~  
F8S>Ld  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f{.4# C'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q{ [!" ,  
最后来说说怎么处理break和continue i\,I)S%yJ  
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。 p|C[T]J\@  
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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