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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !w}b}+]GB  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hFo29oN  
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, g >@a  
:R`e<g~4  
5 JlgnxRq  
m lxtey6H3  
  class filler k`;d_eW  
  { '?jsH+j+  
public : tI@aRF=p]2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} iZLy#5(St  
} ; '4Jf[  
#M||t|9iu?  
l$Vy\CfK3n  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: xL*J9&~iG  
>$tU @mq  
\HIBnkj)3n  
!?>QN'p.b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vV xw*\`<6  
74ho=  
U)xebU.!S  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }h sNsQ   
nU' qE  
DS;\24>H  
K&n-(m%  
二. 战前分析 ttdY]+Fj  
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。 Y0Tad?iC  
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 a4.w2GR  
Do77V5  
z#Fel/L`O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q 'd]  
  /* --------------------------------------------- */ ]ag{sU@#  
vector < int *> vp( 10 ); Q5}XD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s1E 0atT  
/* --------------------------------------------- */ tfe]=_U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0%Le*C'yk  
/* --------------------------------------------- */ c~4Cpy^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ZY8w1:'  
  /* --------------------------------------------- */ tkH]_cH'w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g^Hf^%3xP  
/* --------------------------------------------- */ qTK(sW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %W8iC%~  
/7])]vZ_  
Ka6u*:/  
I`(53LCqo  
看了之后,我们可以思考一些问题: {:3\Ms#  
1._1, _2是什么? HAL\j 5i  
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。 mI5J] hk  
2._1 = 1是在做什么? ;:_AOb31N  
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。 J;NIa[a  
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。 KJV8y"^=Q  
tT!' qL.*  
bZ1*:k2  
三. 动工 z\oTuW*B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =}%#j0a4  
Q 8Hl7__^  
> SLQW  
P))BS  
template < typename T > p5$}h,7  
class assignment QRvyaV  
  { &9^4- 5]  
T value; +WAkBE/  
public : S't9F  
assignment( const T & v) : value(v) {} .hu7JM+  
template < typename T2 > 9DJ&J{2W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =3c?W&:  
} ; S9Oz5_x  
Dm{Xd+Y  
nhdZC@~E0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -N% V5 TN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hcj]T?  
]:#=[ CH  
J/jkb3  
\?]U*)B.r  
  class holder )2RRa^=&  
  { >t)Pcf|s  
public : C 2nmSXV  
template < typename T > {j9TzR  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const rbnAC*y8'L  
  { pHmqwB~|  
  return assignment < T > (t); XrM+DQ;  
} ij!d-eM/b  
} ; 4P[MkMoC  
kBhjqI*  
u{_,S3Aa  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: {daX?N|V  
#%Bt!#  
  static holder _1; ?[d4HKs  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 pDZewb&cA  
m_*wqNFA6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z`IW[N7Z  
而不用手动写一个函数对象。 uDie205  
/M%>M]  
tu<<pR>  
( ne[a2%>  
四. 问题分析 {iX#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ". tW5O>  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 F$)l8}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2PYnzAsl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;O% H]oN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V\Gs&>  
@JXpD8jn  
五. 问题1:一致性 z'm}p  
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?| UP^8Yhdo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !{r2`d09n)  
_i {Y0d+  
struct holder zawu(3?~)5  
  { Q3ty K{JE  
  // z^U+ oG  
  template < typename T > +Q u.86dH  
T &   operator ()( const T & r) const $ uHQl#!;  
  { LAlwQ^v|  
  return (T & )r; >Xk42zvqn  
} R|8vdZ%@  
} ; `jGeS[FhR  
xcr2|  
这样的话assignment也必须相应改动: #zTy7ZS,0  
a*y9@RC}  
template < typename Left, typename Right > 86OrJdD8  
class assignment U;#KFZ+~  
  { 3A!a7]fW  
Left l; )vS0Au^C~  
Right r; RFL * qd4  
public : e&;e<6l&{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]0."{^ksL  
template < typename T2 > UsyNn39  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ob/)f)!!  
} ; dhtH&:J< ;  
Q4m> 3I  
同时,holder的operator=也需要改动: 4j=3'Z|  
UE'=9{o`  
template < typename T > ?9()ya-TE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const UON=7}=$&  
  { = g{I`u  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `f;w  
} $_"u2"p  
t`z"=S  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 j**[[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4C=W~6~  
6^gp /{  
return l(rhs) = r; #"4ioTL2  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -5b|nQuY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;stuTj@vH  
+r3)\L{U  
template < typename Tp > Bib<ySCre  
class constant_t mcV<)UA}  
  { m`-);y  
  const Tp t; BuV71/Vb{Q  
public : Ma|4nLC}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} t,7%| {  
template < typename T > ekhv.;N~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3:x(2 A  
  { A0Mjk  
  return t; X(ph$,[  
} X} k;(rb  
} ; V O:4wC"7  
,,{;G'R|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~A=zjkm  
下面就可以修改holder的operator=了 W<)P@_+-  
2|>\A.I|=  
template < typename T > zvV&Hks-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F-/z@tM  
  { mITB\,,G  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); op}!1y$9P  
} S?0o[7(x*  
'GJB9i+a^  
同时也要修改assignment的operator() [h3xW  
XYo,5-  
template < typename T2 > !kE5]<H\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5!F;|*vC8  
现在代码看起来就很一致了。 E%`J =C}  
p/<DR |  
六. 问题2:链式操作 ]lC%HlID  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Xfc$M(a K{  
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。 H.ZIRt !RB  
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。 ^&?,L@fW  
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。 gyvrQ, u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,0! 2x"Q=  
a!$kKOK  
template < typename T > >B{NxL3->  
struct result_1 ~*Y#Y{  
  { Ks%0!X?3q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `*8}q!.  
} ; t neTOj  
G}pFy0W\S  
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: {U=J>#@G  
Wzl/ @CPM  
template < typename T > =npE?wK  
struct   ref tY"eoPme  
  { ;MS.ag#  
typedef T & reference; ZQfxlzj+X  
} ; @N Yl4N  
template < typename T > \(Sly&gL  
struct   ref < T &> x?wvS]EBg  
  { gI^&z  
typedef T & reference; )s $]+HQs  
} ; !2|Lb'O  
D;Qx9^.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: D^6*Cwb  
1b9S";ct0  
template < typename T > ^+m`mcsE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const LE8<JMB  
  { *kLFs|U  
  return l(t) = r(t); huC{SzXM  
} +Ryj82;59z  
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。 G WIsT\J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $f =`fPo  
zq};{~u(  
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 cLZ D\1Mt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P=n_wE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Yqs=jTq`{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c< $<n  
最后的布局是: z&%i"IY  
                Add Jp=qPG|  
              /   \ ?J:w,,4m  
            Divide   5 <[db)r~c  
            /   \  vywB{%p  
          _1     3 &O' W+4FAc  
似乎一切都解决了?不。 s/"bH3Ob9v  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 H a!,9{T  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 M/<ypJ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: jR/Gd01)  
<Q|\mUS6  
template < typename Right > wp?:@XM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const { W,5]-  
Right & rt) const uFWA] ":is  
  { s%D%c;.|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DN2 ]Y'  
} s>>&3jfM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 roS" q~GS,  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 v,-Tk=qP  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 (K[{X0T  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 l?m"o-Gp3  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 pQa51nc  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? xTAfV N  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: %%No XW  
V8n { k'  
template < class Action > ,XT,t[w  
class picker : public Action X?_rD'3  
  { WzzA:X  
public : {"wF;*U.V  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZG=]b%  
  // all the operator overloaded UdO8KD#r3  
} ; SP%X@~d  
 :xsZz$  
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。 [PIMG2"G  
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: xG sOnY;  
~}_^$l8#-Q  
template < typename Right > "^4*,41U  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #z(:n5$F  
  { %p}vX9U')  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); puOtF YZ\  
} o-8{C0>:  
gNZwD6GMe?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3WwS+6R  
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。 >j?5?J"  
;dzy 5o3  
template < typename T >   struct picker_maker !BoGSI  
  { !`{?qQ[=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; XVs]Y'* x  
} ; &[d'g0pF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p cLKE ZK  
  { o26Y }W  
typedef picker < T > result; 0C<\m\|~k  
} ; [(n5-#1S  
Q,NnB{R  
下面总的结构就有了: 6(E4l5 %  
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。 Z 8w\[AF{$  
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。 K GgtEh|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n5QO'Jr%[  
至此链式操作完美实现。 Z|qI[uiO  
Vl^x_gs#_]  
&;$uU  
七. 问题3 BwHJr(n  
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。 .B`$hxl*0c  
S|=)^$:  
template < typename T1, typename T2 > ,l&?%H9q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  P@O_MT  
  { n{QyqI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 08ZvRy(Je<  
} g (&cq  
ROkwjw  
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: qJ;~ANwt  
sV"tN2W@  
template < typename T1, typename T2 > %wbdg&^  
struct result_2 )>ff"| X  
  { ?i<l7   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ] G["TX,  
} ; 5RLO}Vn]  
nYtkTP!J6  
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? [4yHXZxza  
这个差事就留给了holder自己。 Be{@ L  
    ' #K@%P  
?^|[Yzk  
template < int Order > *9n[ #2sM<  
class holder; C@-Hm  
template <> = o(}=T>:"  
class holder < 1 > R,T0!f  
  { D*.3]3-I  
public : va@;V+cD  
template < typename T > ~|KqG  
  struct result_1 R6<'J?k  
  { ho>@ $9  
  typedef T & result; !8p>4|VM  
} ; xI<l1@  
template < typename T1, typename T2 > e,s  S.  
  struct result_2 #. Dl1L/  
  { e,OXngC  
  typedef T1 & result; r8(oTx  
} ; Jz''UJY/O  
template < typename T > 'N{1b_v?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <);j5)/  
  { Uv59 XF$  
  return (T & )r; M.H!dZ  
} IEm?'o:  
template < typename T1, typename T2 > u/W{JPlL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R V#w 0 r  
  { E zcch1  
  return (T1 & )r1; 1'~+.92Y  
} }zA|M9%E  
} ; }<G a e5  
Ps0 Cc_  
template <> b#7nt ?`7p  
class holder < 2 > (B` NnL$  
  { $U,]c  
public : jpi,BVTI-X  
template < typename T > 5JOfJ$(n  
  struct result_1 l4kqz.Z-g  
  { ,U9j7E<4  
  typedef T & result; 6%EpF;T`  
} ; ,8*A#cT B  
template < typename T1, typename T2 > <w&'E6mU  
  struct result_2 A#$l;M.3R  
  {  '0f!o&?g  
  typedef T2 & result; J|xXo  
} ; 7_Vd%<:  
template < typename T > 0of:tZU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G,A?yM'Vw  
  { ,pcyU\68v  
  return (T & )r; , JH*l:7  
} @{V`g8P>  
template < typename T1, typename T2 > 4=q4_ \_T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ->|eMV'd  
  { ^Ip\`2^u  
  return (T2 & )r2; uEPm[oyX  
} L e~D"d8  
} ; Tx ?s?DwC  
1mgw0QO  
^/2O_C  
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> >。 [GyPwb-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]@SEOc@ j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (6[<+j&.  
o ^w^dgJ  
return l(i, j) = r(i, j); +2E~=xX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~DLxIe  
r(]Gd`]  
  return ( int & )i; U;&s=M0[  
  return ( int & )j; 34k(:]56|  
最后执行i = j; :qXREF@h  
可见,参数被正确的选择了。 /_<_X 7  
"% \ y$  
j.Y!E<e4]  
d;%~\+)x4  
(|W6p%(  
八. 中期总结 lS;S:- -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: \U]<HEc^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L_Z`UhD3{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -{3^~vW|<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S@\&^1;4Hv  
#\~m}O,  
{w>ofyqfp&  
CNiJuj`  
fNr*\=$  
bAY >o  
九. 简化 Mn\L55?E(  
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。 (4l M3clF  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _z^&zuO  
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: 'e))i#/VF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w#(E+s~}  
  +-*/&|^等 9MRe?  
2. 返回引用。 oz'jt} ?  
  =,各种复合赋值等 $v{s b,  
3. 返回固定类型。 N}bZdE9F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) How:_ Hj  
4. 原样返回。 p<a~L~xH6  
  operator, gO~>*q &  
5. 返回解引用的类型。 ohXbA9&(x  
  operator*(单目) :)_P7k`>e/  
6. 返回地址。 Ft2 ZZ<As  
  operator&(单目) yOjTiVQ9  
7. 下表访问返回类型。 VjSbx'i  
  operator[] D5T0o"A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^sZHy4-yK#  
  operator<<和operator>> /4BYH?*  
%'F[(VB   
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。 Se/]J<]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: wu0J XB%&^  
M>Ws}Y  
template < typename Left > xs  >Y  
struct value_return h" YA>_1  
  { h 7\EN  
template < typename T > ELV$!f|u  
  struct result_1 +]Bx4r?p  
  { %gEfG#S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +DT)7 koA  
} ; ilj9&.isB  
!]f:dWSLB  
template < typename T1, typename T2 > [aC2ktI  
  struct result_2 h1_KZ[X  
  { YF");itH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @n=FSn6 c  
} ; 5#? HL  
} ; )vur$RX  
wmv/ ?g  
Vzrp9&loY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vn5]+-I  
! F&{I  
下面我们来剥离functor中的operator() d 7QWK(d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: U}`HN*Q.q  
DOo34l6#  
return l(t) op r(t) Yv;18j*<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k3"Y!Uha:  
return op l(t) _{gRCR)  
return op l(t1, t2) v/Ei0}e6~  
return l(t) op 2ap0/l[  
return l(t1, t2) op .7zdA IKW  
return l(t)[r(t)] 5@Lz4 `  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +Y^/0=6h  
eYjr/`>O  
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: UD r@  
单目: return f(l(t), r(t)); Jqi^Z*PuX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q,f5r%A.  
双目: return f(l(t)); *j= whdw%J  
return f(l(t1, t2)); [[:wSAO>6'  
下面就是f的实现,以operator/为例 b _0Xi  
I%G6V a@  
struct meta_divide FZtIC77X5  
  { \.dvRI'  
template < typename T1, typename T2 > bxg9T(Bj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {Uu|NA87Cd  
  { 3>sA_  
  return t1 / t2; hI 1 }^;  
} |4FvP R [  
} ; *FUbKr0  
0~XZ  
这个工作可以让宏来做: SfwAMNCe  
V5LzUg]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ AA,n.;zy<  
template < typename T1, typename T2 > \ Q|o~\h<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wN!5[N"  
以后可以直接用 !n/"39KT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) S-6 %mYf  
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 :u53zX[v  
(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。。。) Q<pL5[00fD  
6jtnH'E/  
&P{[22dQ  
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 5Y97?n+6  
jz;"]k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Dos`lh  
class unary_op : public Rettype h=~ TgTv  
  { 7fJWb)z!k  
    Left l; 1e#}+i!a  
public : $McVK>=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Hi<5jl  
tcf>9YsOr  
template < typename T > &De&ZypU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <Cw)S8t  
      { 4HK#]M>yz  
      return FuncType::execute(l(t)); ceR zHq=  
    } jsG epi9  
"V;M,/Q|  
    template < typename T1, typename T2 > TM|ycS'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u>.qhtm[  
      { qG%'Lt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G u-#wv5@  
    } %9A6c(L  
} ; xeX Pc7JG  
>{^&;$G+*  
W`^Zb[  
同样还可以申明一个binary_op E(oI0*S.5  
qJN2\e2~f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <x),HTJ  
class binary_op : public Rettype &pD6Qq{  
  { F\Gi;6a  
    Left l; : )\<  
Right r; $>;U^-#3  
public : PI#xRKt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _$?SKid|o  
(W| Eg  
template < typename T > @4D$Xl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t .&YD x  
      { RS~jHwIh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^U.8grA  
    } Y\ len  
bCF"4KXK  
    template < typename T1, typename T2 > n%]1p36  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  # xS8  
      { Bp`?inKBOd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SAt{At  
    } ~g+?]Lk}  
} ; nTweQ  
#s)Wzv%OX  
FaC;vuSpy  
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 uFIr.U$V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^6 F-H(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @O/-~, E68  
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。 %W=S*"e-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <8>gb!DG  
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。。。 MkG3TODfHB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 X9#;quco@  
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) 7Xi)[M?)#  
下面是修改过的unary_op 5uu Zt0V\  
D}wM$B@S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Lc!% 3,#.  
class unary_op G_{x)@  
  { p*8LS7UT  
Left l; PYYOC"$  
  S$Tc\ /{  
public : ,25Qhz]  
T<"Hh.h  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C{<qc,!4  
[ 44d(P'  
template < typename T > .AOf-a  
  struct result_1 ~ r6qnC2  
  { Tp&03  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; C#`VVtei  
} ; Lf|5miO  
#y"E hwF  
template < typename T1, typename T2 > Re**)3#gn  
  struct result_2 b/='M`D}#G  
  { %l!Gt"\xm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f:gXXigY,  
} ; NWuS/Ur`9  
 "MD  
template < typename T1, typename T2 > UUGwXq96i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sXdNlR&  
  { 't:|>;Wx  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q=[A P+  
} }u0t i"V  
/pZ]:.A  
template < typename T > r7r>1W%4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GU\}}j]  
  { )2KQZMtgm]  
  return OpClass::execute(lt(t)); y-qbK0=X4  
} RfVVAaI  
!j,LS$tPu  
} ; T> cvV  
)'BuRN8  
2?h c94  
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 :gMcl"t--  
好啦,现在才真正完美了。 s+;J`_M  
现在在picker里面就可以这么添加了: KiU/N$ E  
<\< [J0  
template < typename Right > :|3n`,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,b2YUb]U  
  { e)kN%JqW  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3[plwe  
} s*<\ mwB  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5|>FM&  
X#KC<BXw,  
LP?E  
jEwfa_Q%  
WV]%llj^  
十. bind Ergh]"AD6-  
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。 4<b=;8  
先来分析一下一段例子 AsyJDt'i  
e|)6zh<O:  
X_yAx)Do  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $Fx:w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }!=}g|z#|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B]Vnu7  
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。 *GxOiv7"4W  
我们来写个简单的。 /,v>w,  
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<fZt#T  
对于函数对象类的版本: V7}5Zw1  
=SJwCT0;  
template < typename Func > acd8?>%[  
struct functor_trait ck-ab0n  
  { "iFA&$\  
typedef typename Func::result_type result_type; i7g+8 zd8d  
} ; +DMD g.  
对于无参数函数的版本: !QK ~l  
CG!/Lbd  
template < typename Ret > <xOv0B  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~ZbEKqni2  
  { N|cWTbi  
typedef Ret result_type; ~Q7)6%  
} ; P|mV((/m4  
对于单参数函数的版本: x8H%88!j*  
n3w(zB  
template < typename Ret, typename V1 > ^+Ho#]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sU>!sxW  
  { Ul@ Jg    
typedef Ret result_type; `uRf*-   
} ; E[N5vG<  
对于双参数函数的版本: r,^}/<*  
TNY d_:j  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !FwR7`i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0@;kD]Z  
  { # 3{g6[Y  
typedef Ret result_type; @o&.]FZs  
} ; rG7S^,5o  
等等。。。 6n9;t\'Gt  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2K/+6t}  
BPAz.K Q  
template < typename Func > c-S_{~~  
struct func_return &%YFO'>>}  
  { e jY|o Bj  
template < typename T > &mebpEHUG7  
  struct result_1 2q2;Uo`"S.  
  { YXC?q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,>-Q#  
} ; W`zY\]  
:/e= J  
template < typename T1, typename T2 > " bHeNWZ  
  struct result_2 <.c@l,[.z  
  { @D.]PZf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *h ~Y=#`8*  
} ; .BLF7> M1  
} ; F12tOSfu*  
![H!Y W'  
~'/I[y4t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;1Kxqp z_i  
0(9]m)e  
template < typename Func, typename aPicker > [.e Y xZ{=  
class binder_1 Pw4j?pv2  
  { !*8x>,/>  
Func fn; ;d17xu?ks  
aPicker pk; USVM' ~p I  
public : xJ"CAg|B  
'TPRGX~&  
template < typename T > -e_+x'uF  
  struct result_1 B"O5P>  
  { hv xvwV1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /f!_dJ^  
} ; 5BKmp-m  
a7G0  
template < typename T1, typename T2 > amI$0  
  struct result_2 jjgY4<n  
  { f[)_=T+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x/$s:[0B#  
} ; (]BZ8GOx  
rN|c0N  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #&\hgsw/T  
A%u@xL,_  
template < typename T > QjfQoT F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lj"L Q(^  
  { nLq7J:  
  return fn(pk(t)); }I7/FqrD  
} zO>N3pMv  
template < typename T1, typename T2 > fSp(}'m2L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]?F05!$*  
  { pt8X.f,iA  
  return fn(pk(t1, t2)); $ 1(u.Ud  
} v>Il #  
} ; [|{yr  
x_Ki5~w5  
=$5[uI2  
一目了然不是么? xJ9_#$ngeM  
最后实现bind 5|1&s3/f  
xM%E;  
x&R&\}@G m  
template < typename Func, typename aPicker > R~b9)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !)tXN=(1a  
  { @1P1n8mH]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Kq`Luf  
} @u/<^j3Q  
UQ>GAzh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @.kv",[{[  
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。 :5?ti  
l1c&a[M)  
十一. phoenix xy$FS0u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c%)uG _  
]^gD@].  
for_each(v.begin(), v.end(), f7X#cs)a  
( CzzG  
do_ 1L'[DKb'  
[ U6X~]|o  
  cout << _1 <<   " , " lGPC)Hu{`  
] MV$>|^'em  
.while_( -- _1), GMU<$x8o  
cout << var( " \n " ) |dD!@K  
) z/fRd6|[  
); Xkl^!,  
vFb{(gIJ  
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: Bx&` $lW  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 8)rv.'A((E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &X+V}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: j %TYyL-  
ENC_#- 1x  
V@>?lv(\  
template < typename Cond, typename Actor > 94APjqV6'  
class do_while K?[pCF2C  
  { w#F+rh3  
Cond cd; ,_rarU)[J  
Actor act; 4Bx1L+Cg  
public : eiEZtu  
template < typename T > +7 F7Kh  
  struct result_1 T|.Q81.NE  
  { q'(WIv@  
  typedef int result_type; bwVv#Z\r  
} ; phXVuQ  
T]^F%D%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} IU$bP#<  
hQL9 Zl~  
template < typename T > |~ \K:[T&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Od&M^;BQ  
  { Qlb@Az  
  do 8~HC0o\2  
    { WP]<\_r2  
  act(t); B10p7+NBF  
  } ]3={o3[:  
  while (cd(t)); <;=Y4$y[  
  return   0 ; _9z/>e  
} ^<E+7  
} ; CCEx>*E6c  
o B6" D  
&V=54n=O?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |Y'$+[TE  
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`;C9#jZ  
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。 ,j_{IL690  
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。 +W;B8^imG  
下面就是产生这个functor的类: 21o_9=[^  
}qKeX4\-  
EPa3Yb?BGb  
template < typename Actor > (Wx)YI  
class do_while_actor mlVv3mVyR<  
  { 7_K(x mK  
Actor act; _O!D*=I  
public : ZH0f32K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3Aj_,&X.@(  
%<M<'jxSca  
template < typename Cond > ?ft_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /vPb  
} ; %eV`};9  
i;xg[e8.  
&R5M&IwL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <khx%<)P  
最后,是那个do_ 6sZRR{'  
T^nX+;:|  
l?R_wu,Q  
class do_while_invoker N Dg]s2T  
  { X~DXx/9  
public : 4O`h%`M  
template < typename Actor > w-#0k.T  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const SRD&Uf0M  
  { 2ga}d5lu  
  return do_while_actor < Actor > (act); TdE_\gEo/R  
} kdHql>0  
} do_; :5*<QJuI#A  
ZH}NlEn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9<M$j x)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u!-eP7;7  
最后来说说怎么处理break和continue !6%G%ZG@3-  
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。 UF%5/SiVX  
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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