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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda eMDraJv@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {KalVZX2R  
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, b$'}IWNV  
J;7O`5J  
mGqT_   
q/yL={H?  
  class filler |0/~7l  
  { ~!W{C_*N  
public : Sj<WiQ%<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xA2 "i2k9  
} ; ,_2ZKO/k$  
:*/`"M)'  
Ta3qEVs  
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: S-k:+4  
2Fsv_t&*>  
4q\bnt  
l>O~^41[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r+%}XS%;h  
*R6Ed  
K0O&-v0"1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 lZ9rB^!  
P>3 ;M'KsO  
&*N;yW""f  
K=82fF(-  
二. 战前分析 Q)s[ls  
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。 ^p 4 33  
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 Q4,!N(>D  
!nkjp[p  
3@/\j^U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h+7THMI  
  /* --------------------------------------------- */ gK8{=A0c  
vector < int *> vp( 10 ); zn'F9rWx>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F"<TV&xf  
/* --------------------------------------------- */ 69$[yt>KYz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hln.EAW'Yc  
/* --------------------------------------------- */ i#Y[I"'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mew,S)dq!  
  /* --------------------------------------------- */ 9c@."O`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +bw>9VmG  
/* --------------------------------------------- */ LJ Aqk2k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D-tm'APq  
r#%z1u  
Xo:!U=m/#  
0qj:v"~Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: [Q2"OG@Q  
1._1, _2是什么?  bK|I  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 r{T}pc>^  
2._1 = 1是在做什么? k_hV.CV  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 M_wj>NXZ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #DI%l`B  
U- UD27  
z_^Vgb]  
三. 动工 l$~3_3+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: eiV[y^?  
"[rChso  
Hq*\,`b&  
U2u\Q1  
template < typename T > ^"e|)4_5\  
class assignment Is $I;`  
  { dC7YVs_,#  
T value; $-}a<UFE;  
public : .m]"lH*  
assignment( const T & v) : value(v) {} |KHaL?  
template < typename T2 > `H.~ # $  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } WDC+Jmlgp  
} ; 4iD-jM_D  
N:]71+  
6{ql.2 Fa  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]c.1&OB7o  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 75+#)hNa!P  
KTm^0:V[Oy  
J .r^"K\  
-r6cK,WVU  
  class holder wMB. p2  
  { ?9E shw2  
public : 9BJP|L%q  
template < typename T > PE~umY]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _qq> 43  
  { ?~vVSY  
  return assignment < T > (t); 0GtL6M@pP  
} 78}QaE  
} ; ZPieL&uV`  
=o@CCUKpj  
'edd6yTd  
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: L"|~,SVF  
 jIMT&5k  
  static holder _1; 6 K+DgNK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 s\k4<d5  
H6Mqy}4W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E,S[3+  
而不用手动写一个函数对象。 Li jisE  
QgZwU$`p0  
o"te7nBI  
TzC'x WO  
四. 问题分析 Ua>lf8w<  
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。 &Hb;; Ic(  
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。 Nq`@ >Ml  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 eD4qh4|u.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (h} 5*u%h  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G234UjN%  
M7O5uW`  
五. 问题1:一致性 IMKyFp]h-  
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?| xpJ6M<O{8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZPktZ  
JumZ>\'p(  
struct holder </UUvMf"  
  { f4JmY1)@  
  // ~6HpI0i  
  template < typename T > :2'y=t#  
T &   operator ()( const T & r) const .^aakM  
  { ?s=O6D&   
  return (T & )r; 1G0U}-6RH  
} MX@t[{Gg9  
} ; :!SVpCt3  
Wchu-]  
这样的话assignment也必须相应改动: toq/G,N Q  
@H{QHi  
template < typename Left, typename Right > NUlp4i~Q  
class assignment D5o[z:V7"  
  { S>-x<'Os  
Left l; Z*+0gJ<Y  
Right r; i `m&X6)\j  
public : ?ztI8 I/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BB x359  
template < typename T2 > XX85]49`%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } BGtr=&Hq  
} ; B6N/nCvHK  
-C]k YQ  
同时,holder的operator=也需要改动: #41xzN  
^#|Sl D]  
template < typename T > $pKlF0 .  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const KASuSg+  
  { +-DF3(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); OcA_m.  
} |WiE`&?xP  
hA6   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 z%)~s/2Rs  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1JRM@!x  
rq>}] U  
return l(rhs) = r; )\S3Q  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 o!]muO*Rm  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QKW\z aG  
5r&bk`  
template < typename Tp > ?QDHEC62  
class constant_t y*F !k{P  
  { wbIgZ]o!/;  
  const Tp t; L}~"R/iWCT  
public : B0h|Y.S8%1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %DK0s(*w0  
template < typename T > %^ bHQB%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jW,b"[  
  { 9HsiAi*  
  return t; Y FJw<5&  
} oZD+AF$R  
} ;  hTEwp.  
pZ_zyI#wx_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >>cb0fH5  
下面就可以修改holder的operator=了 ; _ziRy  
Tvd}5~ 5?  
template < typename T > x0KW\<k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const </hv{<  
  { IP LKOT~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); syJLcK+e  
} (#&-ld6  
$ Jz(Lb{  
同时也要修改assignment的operator() ]C;X/8'Jf5  
LD=eMk: ~  
template < typename T2 > 5NR@<FE  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v)b_bU]Hx  
现在代码看起来就很一致了。 4. =jKj9j  
5*O*p `Ba  
六. 问题2:链式操作 NmuzAZr  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5@lVuMIYT  
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。 _%@dlT?  
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。 AV>_ bw.  
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。 ){nOM$W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^xyU *A}D  
afw`Heaa2(  
template < typename T > mn].8 F  
struct result_1 -wsoJh  
  { 7C&J88|\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *;&[q{hz  
} ; i_c'E;|  
Hk1[0)  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: O"M2*qiH  
>\7M f@c  
template < typename T > Ybkydc  
struct   ref *8bj3A]vf  
  { 6~!QibA|P  
typedef T & reference; S8j!?$`  
} ; C09rgEB\B  
template < typename T > |JL?"cc  
struct   ref < T &> ^ Fnag]qQ  
  { Ka_g3  
typedef T & reference; S4_C8  
} ; gkM Q=;Nn  
e7Sp?>-d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: l(y,lK=YP1  
1K UM!DUD  
template < typename T > 8\X-]Gh\^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {>3J96  
  { :cxA  
  return l(t) = r(t); EY`]""~8v  
} @DNwzdP  
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#5v5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J2Mq1*Vpq  
{E;oirv&  
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 T,oZaJ<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *mJ\Tzc)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 64L;np>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7>E>`Nc6  
最后的布局是: GGs7]mhA  
                Add @<jm+f"MP  
              /   \ j"A<qI  
            Divide   5 rJT YCe1*  
            /   \ l;SXR <EU  
          _1     3 I7#^'/  
似乎一切都解决了?不。 3xz|d`A  
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。 O'Q,;s`uC  
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。 b8 E{~z  
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: xHD$0eq  
b['v0x  
template < typename Right > noso* K7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <])]1r8  
Right & rt) const |vw],r6  
  { K(uz`(5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %a?\y_a=b  
} n) j0h-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I 6'!b/  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 p/qu4[Mm  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 xi<yB0MoA  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Yr*!T= z  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 S"t\LB*'Ls  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 1=h5Z3/fj  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: iR!]&Oh  
c{IL"B6>  
template < class Action > Ou4 `#7FR  
class picker : public Action %>y`VN D  
  { AtUtE#K  
public : m5o$Dus+?'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} o-o -'0l  
  // all the operator overloaded  sd"eu  
} ; `TYC]9  
1bFGoLAEFl  
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。 #~m 8zG  
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: |)C #  
H _JE)a:+  
template < typename Right > oj[~H}>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kL F~^/  
  { N^M6*,F,J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1% C EUE  
} {r~=mQ  
?t<g|H/|6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Na4O( d`  
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。 lCgzQZ  
yk'L_M(=  
template < typename T >   struct picker_maker N4z[=b>  
  { )vUS).;S`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; VJP#  
} ; dC;&X g`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ts% n tnvI  
  { &Dt=[yqeG  
typedef picker < T > result; I4|"Ztw  
} ; C23p1%#1  
 LJ;&02w@  
下面总的结构就有了: tZv^uuEp3  
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。 !Eg2#a?  
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。 &8pGq./lr=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +_{cq@c  
至此链式操作完美实现。 { P,hH~!  
PhPe7^  
cs7^#/3<  
七. 问题3 <d"nz:e  
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。 Fe %Vp/  
d!46`b$rd  
template < typename T1, typename T2 > Io"3wL)2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d >NO}MR  
  { "iGQ1#6|d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sv&^sARN  
} +'Y?K]zbt  
5JEOLPS  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 5rfDm  
Td|u-9OM  
template < typename T1, typename T2 > Rc3!u^?u  
struct result_2 ?0M$p  
  { }30Sb &"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +0)M1!gK  
} ; YR? E z<p  
,(-V<>/*.|  
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? v%c/eAF  
这个差事就留给了holder自己。 _!VtM#G[  
    mr/?w0(C  
k6J&4?xZ  
template < int Order > *N4/M%1P  
class holder; UmvnVmnv  
template <> 6K )K%a,9  
class holder < 1 > B=;kC#Emtf  
  { Dkb`_HI  
public : XI |k,Ko<  
template < typename T > Rnoz[1y?0  
  struct result_1 %[5GGd5w  
  { ke!  
  typedef T & result; D/Ok  
} ; _3D9>8tzE7  
template < typename T1, typename T2 > ^ >&#F[aT  
  struct result_2 @C!&lrf3  
  { \q*-9_M  
  typedef T1 & result; @"BhKUoV$K  
} ; jl>TZ)4}V  
template < typename T > Qu,R6G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +lfO4^V  
  { %gs?~Xl)]  
  return (T & )r; mj?Gc  
} (sQXfeMz  
template < typename T1, typename T2 > DQ3 L=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PVH Or^  
  { ^"p . 3Hy  
  return (T1 & )r1; n?$c"}  
} Ynvf;qs  
} ; ]Ml  
)XavhS~Ff  
template <> NJE*/_S  
class holder < 2 > EPH n"YK  
  { +or<(%o @  
public : ZfX$q\7  
template < typename T > UimofFmI%  
  struct result_1 J _dgP[  
  { 9unRMvE u  
  typedef T & result; {|hg3R~A  
} ; ~##FW|N)  
template < typename T1, typename T2 > h@NC#Iod  
  struct result_2 |hw.nY]J  
  { M_Ag *?2I  
  typedef T2 & result; uV_%&P  
} ; $pAJ$0=sw  
template < typename T > W90!*1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J9!/C#Fm  
  { $/C1s"C@O  
  return (T & )r; yU&;\'  
} ~v;+-*t  
template < typename T1, typename T2 > ~tt\^:\3~S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .4R.$`z4  
  { P{UV3ZA%  
  return (T2 & )r2; ]vB\yQE  
} D-LOjMe  
} ; y]+5Y.Cw$  
k9OGnCW\  
vm[*+&\2  
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> >。 7@>/O)>(AS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u>.a;BO  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G 3,v'D5  
#"KC29!Yj  
return l(i, j) = r(i, j); ]"HaE-`%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !CX WoM  
*!$Z5Im  
  return ( int & )i; +pme]V|<  
  return ( int & )j; m{=Q88k!@.  
最后执行i = j; oRSA&h Ss  
可见,参数被正确的选择了。 -W1p=od  
6];3h>c]N  
KS93v9|  
.!KsF h,pK  
 {Ba&  
八. 中期总结 YwET.(oo  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: H}5WglV.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 s$>n U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <^Vj1s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F/BR#J1  
'7el`Ff  
$'3xl2T  
GW;%~qH[,  
lTqlQ<`V  
DbH;DcV7  
九. 简化 U< Xdhgo?  
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。 [Cv./hEQi  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 uO LShNo  
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: ]/1\.<uJId  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O1\Hx8^  
  +-*/&|^等 &H;,,7u  
2. 返回引用。 i cTpx#|=  
  =,各种复合赋值等 MXcW & b  
3. 返回固定类型。 lJ-PW\P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) XP?jsBE  
4. 原样返回。 0?>(H(D^/  
  operator, zq{UkoME  
5. 返回解引用的类型。 kJ FWk  
  operator*(单目) UTyV6~  
6. 返回地址。 hk4t #Km  
  operator&(单目) {owuYVm  
7. 下表访问返回类型。 K-C,n~-  
  operator[] {IV% _y?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |{YN3"qN  
  operator<<和operator>> - C q;  
h9ScN(|0y  
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。 ":Tm6Nj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z)W8Of_  
'1ySBl1>  
template < typename Left > :L NE ?@  
struct value_return h:362&?]  
  { xz"60xxY  
template < typename T > `2s@O>RV  
  struct result_1 YkWHI (p  
  { h7"U1'b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $q@d.Z>;  
} ; 7amVnR1f  
|cma7q}p  
template < typename T1, typename T2 > ,sAAV%" >  
  struct result_2 @Uez2?  
  { TsaQR2J@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3MQZ)!6  
} ; 11yXI[  
} ; 1W{N6+u  
El<*)  
=9a2+v0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait A%.mIc.  
!g]5y=  
下面我们来剥离functor中的operator() TR0y4u[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8J(j}</>a  
>5~#BrpwG  
return l(t) op r(t) NVv <vu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `]eJF|"  
return op l(t) w I_@  
return op l(t1, t2) QE(.w dHP  
return l(t) op mgjJNzclL  
return l(t1, t2) op eTx9fx w  
return l(t)[r(t)] ux&"TkEp  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W%g*sc*+  
`3rwqcxA  
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: Wgls+<l8  
单目: return f(l(t), r(t)); ljNwt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ! dzgi:  
双目: return f(l(t)); c}o 6Rm50  
return f(l(t1, t2)); "17)`Yf  
下面就是f的实现,以operator/为例 pD$4nH4KST  
Iy9hBAg\y  
struct meta_divide |q77  
  { +H2Jhgi  
template < typename T1, typename T2 > 1XSnnkJm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s7 "xDDV  
  { x"12$7 9=  
  return t1 / t2; :]-oo*xP  
} V^2_]VFj  
} ; =#G 2}8mQD  
N*-tBz  
这个工作可以让宏来做: {q0+PzgP  
m;OvOc,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j~ qm$'H  
template < typename T1, typename T2 > \ nHm}^.B*+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `$6o*g>:  
以后可以直接用 &n  k)F<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Lj1l ]OD  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 K&|h%4O  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) RehmVkT  
^Pn|Q'{/p  
O^@8Drgc  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 x4'@U<  
7s|'NTp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I@'[>t  
class unary_op : public Rettype 6Xvpk1  
  { ]<f)Rf">:`  
    Left l; a$My6Qa#  
public : uks75W!}U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} A>@#eyB  
@YI{E*?S  
template < typename T > MgJ6{xzz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2Xt4Rqk$  
      { n$/|r  
      return FuncType::execute(l(t)); *'/,  
    } 0WUBj:@g  
k)p` x"To  
    template < typename T1, typename T2 > B@,r8)D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .q@?sdGD  
      { &BVHQ7[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Lzh8-d=HQ  
    } vhrf89-q  
} ; <>] DcA  
uk):z$ x  
)0"Q h  
同样还可以申明一个binary_op d6luksO*9  
+ Iyyk02V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [ RyVR  
class binary_op : public Rettype ;.>*O oe&  
  { \<LCp;- K  
    Left l; w$}q`k'  
Right r; Nm*(?1  
public : ?XBdBR_"^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e HphM;C  
!7N:cx'Qy  
template < typename T > F5o8@ Ib]:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const = L!&Z  
      { :R;w<Tbz"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s6`E.Eevm  
    } P3zUaN \c  
RM2Ik_IH[l  
    template < typename T1, typename T2 > -c`xeuzK'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w 3t,S3!  
      { LE\*33k_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _Id'56N]J!  
    } dN{At-  
} ; y~9wxK  
O<m46mwM  
@kYY1mv;  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 _jQ:9,; A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 iM]O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) q7B5#kb  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 /JD}b[J$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wLV,E,gM  
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。。。 ng1E'c]0@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 k<9,Ypa  
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) "-4|HA  
下面是修改过的unary_op _H+]G"k/r  
|+cz\+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > t~+M>Fjm?d  
class unary_op <y6`8J7:  
  { PQHztS"  
Left l; -)V0D,r$[  
  BZeEZ2"  
public : Y+-yIMt$r  
o|xf2k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X`8<;l  
A(y6]E!  
template < typename T > 1-kuK<KR  
  struct result_1 V3,C5KKk&z  
  { 9jal D X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `G\ qGllX  
} ; N*IroT3  
>.?yz   
template < typename T1, typename T2 > r_7%|T8  
  struct result_2 vXJs.)D7  
  { !wYN",R-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?JuJu1  
} ; CsR[@&n'  
mF6-f#t>H+  
template < typename T1, typename T2 > 6uRE9h|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xdSMYH{2A  
  { 8lF9LZ8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }QE.|.fA1  
} ;}B=g/C  
m$8siF{<q  
template < typename T > # qd!_oN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >tg)F|@  
  { 4H8r[  
  return OpClass::execute(lt(t)); (Jq m9  
} 5_^d3LOT0x  
,EQ0""G!  
} ; Y>$5j}K  
*l7 `C)  
P]+B}))  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~kc#"^s J  
好啦,现在才真正完美了。 pMU\f  
现在在picker里面就可以这么添加了: _S_,rTf&  
|~9jO/&r  
template < typename Right > 2CC"Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .][yH[ F  
  { W{NWF[l8O?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0akJv^^D  
} <"Y>|X  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 eD*764tG  
D0J{pAJ  
%|jS`kj  
F}Zg3 #  
)!(gS,  
十. bind <$A,|m  
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。 >MYxj}I4{z  
先来分析一下一段例子 ^B.Z3Y  
-^NW:L$|  
RE!WuLs0"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +*.*bo  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )Kx.v'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 eC/{c1C  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 AQ-PHv  
我们来写个简单的。 \>$zxC_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pj%]t  
对于函数对象类的版本: q/?*|4I  
a`Bp^(f}  
template < typename Func > L,zx\cj?z  
struct functor_trait or-k~1D  
  { $HwF:L)*  
typedef typename Func::result_type result_type; ]ZLF=  
} ; O72g'qFPE  
对于无参数函数的版本: 5Sl"1HL  
-zECxHj x  
template < typename Ret > CH7a4qL`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > AMrYT+1  
  { PTHxvml  
typedef Ret result_type; cc${[yj)  
} ; \d:Q%S  
对于单参数函数的版本: 'v'[_(pq  
6$"IeBRO  
template < typename Ret, typename V1 > 1F.._5_"]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > } W]A`-Jv  
  { zFOtOz`9H  
typedef Ret result_type; :V(C+bm *  
} ; fBX@ MedC  
对于双参数函数的版本: %:C6\4  
a;$V;3C{b&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2IJniS=[>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W~H`{x%Av>  
  { 1n8y4k)  
typedef Ret result_type; Q`i@['?p  
} ; A^lm0[3q  
等等。。。 U*nB= =  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wQW` Er3w  
.i\ FK@2  
template < typename Func > ;)ay uS sQ  
struct func_return H[w';u[%  
  { G=qlE?j`j  
template < typename T > FqyxvL.  
  struct result_1 5 CnNp?.t^  
  { Dp ['U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Pjq'c+4.yL  
} ;  LcLHX  
N+~ MS3  
template < typename T1, typename T2 > [( xPX  
  struct result_2 \= ({T_j4  
  { uou "s9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z7wl~Hk  
} ; rFcz 0  
} ; ~xzr8 P  
b!t[PShw^  
#2|biTJ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 P}'B~ ~9W  
5[g&0  
template < typename Func, typename aPicker > \<I&utn  
class binder_1 :V$\y up  
  { GX23c i  
Func fn; i^WY/ OhL  
aPicker pk; tIn`L6b  
public : CeU=A9  
 9qa/f[G  
template < typename T > &y0GdzfQd  
  struct result_1 ^vm6JWwN0B  
  { "E<+idoz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \e'Vsy>q  
} ; (Jb#'(~a  
+Zi+ /9Z(H  
template < typename T1, typename T2 > )Q9Qo)D T  
  struct result_2 [ 1G wcXr  
  { 8(ZQM01;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z,ryY'ua/I  
} ; XX-(>B0L  
(k+*0.T&?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1q=Q/L4P  
_{):w~zi  
template < typename T > +DQUL|\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8@ f!,!Wn  
  { \v+>qY<q  
  return fn(pk(t)); :}36;n<['  
} {1=|H$wKg  
template < typename T1, typename T2 > ?(zCv9Pg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AP z"k?D0  
  { tvn o3"  
  return fn(pk(t1, t2)); 3AENY@*  
} )cL(()N  
} ; +*W lj8  
lA4-ZQ2Zp[  
.~ uKr^%  
一目了然不是么? (z;lNl(*C  
最后实现bind F6J]T6 Y  
.[eC w  
,^n&Q'p3  
template < typename Func, typename aPicker > 6? lAbW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -vm1xp$  
  { @=z.^I30  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wIAH,3!  
} !m))Yp-"H  
N,B!D~@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b IxH0=f  
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。 {o^tSEN!-  
bD/ZKvg  
十一. phoenix # B <%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -Sh&x  
UM0Ws|qx&  
for_each(v.begin(), v.end(), 0N)DHD?U  
( T_s09Wl  
do_ \ ^pc"?Rc  
[ dYOY8r/  
  cout << _1 <<   " , " )^P54_2  
] 2oc18#iG (  
.while_( -- _1), jLn#%Ia}  
cout << var( " \n " ) AMB{Fssz  
) sWse (_2  
);  mVS^HQ:  
Hr=|xw8.  
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: k:V9_EI=  
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 hl0X, G+@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 X'\h^\yOo  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R<I#. KD  
z.(DDj  
lq.]@zlSO  
template < typename Cond, typename Actor > k(7Q\JKE  
class do_while rS!@AgPLE  
  { *MlEfmB(  
Cond cd; PepR ]ym  
Actor act; pdFO!A_t  
public : |Wa.W0A  
template < typename T > 'Qg!ww7O  
  struct result_1 g - !  
  { i/C% 1<  
  typedef int result_type; cGm?F,/`  
} ; [;yH.wn#5  
V=fh;p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} AB3OG*C9  
sMVk]Mb  
template < typename T > WZHw(BN{+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8JQ\eF$ma  
  { B1FJAKI);  
  do C6F7,v62  
    { :J @3:+sr  
  act(t); `#W+pO  
  } I YtiX  
  while (cd(t)); [\eVX`it  
  return   0 ; mA.,.<xE@  
} 6~jAh@-  
} ; 1_!?wMo:f  
#Vmf 6  
V'RbTFb9Z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mrsmul{  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 }pf|GdL  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 +w.$"dF!  
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。 XUVj<U  
下面就是产生这个functor的类: 31 <0Nw;l  
S"?fa)~  
|ssl0/nk  
template < typename Actor > IUEpE9_  
class do_while_actor lw~ V  
  { Xm|~1 k_3  
Actor act; |qj"p  
public : Gt?l 2s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a6;[Z  
.`_iWfK  
template < typename Cond > i5Sya]FN  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; : qK-Rku  
} ; e T;@pc  
EqtL&UHe  
R{Zd ]HT  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 iFI+W<QR  
最后,是那个do_ f@Jrbg  
?M|1'`!c8  
{irc~||4  
class do_while_invoker &b^~0Z  
  { l"+8>Mm  
public : QnP3U  
template < typename Actor > g-UCvY I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const hQY`7m>L  
  { `V<jt5TS  
  return do_while_actor < Actor > (act); gd7r9yV  
} _#r00Ze  
} do_; O9>$(`@I  
OE0G*`m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? '@@!lV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $+n6V2^K)7  
最后来说说怎么处理break和continue `) cH(Rj  
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。 iSoQ1#MP)2  
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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