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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda oEfy{54  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P|M#S9^]  
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, "`A@_;At`  
@log=^  
*hugQh ]a  
Ekq&.qjYG"  
  class filler /eFudMl  
  { 2R W^Nqc9  
public : -TL `nGF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @C\>P49  
} ; 47 ]?7GU,  
~n)gP9Hv  
WsHC%+\'  
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: JjO="Cmk/  
a+wc"RQ |  
,V$PV,G  
G3 h&nH,>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wXj!bh8\r  
^uG^XY&ItC  
Ed&;d+NM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  k2]Q~  
3RYg-$NK[  
Xgq-r $O2X  
"l83O8 L  
二. 战前分析 ZAK NyA2  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ykq9]Xqhv  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 >$^v@jf  
Y@&1[Z  
SM3qPlsF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .Ioj]r  
  /* --------------------------------------------- */ -wA^ao   
vector < int *> vp( 10 ); G5;N#^myJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Os1o!w:m5  
/* --------------------------------------------- */ xRTr<j0s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QtF'x<cB  
/* --------------------------------------------- */ W_]Su  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 52RFB!Z[  
  /* --------------------------------------------- */ MXQ S6F#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _6Ex}`fyJ  
/* --------------------------------------------- */ 4KO2oIR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); kTCWyc  
Kr;7~`$[  
K@0gBgN  
G"_ 8`l  
看了之后,我们可以思考一些问题: \W^+aNbv=8  
1._1, _2是什么? PxqRb  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 |Wo_5|E  
2._1 = 1是在做什么? ~c;D@.e\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 | .8lS3C  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 6Vq]AQx  
BK+(Uf;g  
O-5s}RT  
三. 动工 ^N{Lau  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qa|"kRCO  
VW," dmC  
7mUpn:U  
R78=im7  
template < typename T > \&|zD"*  
class assignment k{{iF  
  { vocXk_  
T value; {{3n">s}:  
public : w_*UFLMSqR  
assignment( const T & v) : value(v) {} !;[cm|<E  
template < typename T2 > QH?}uX'x)G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } muD7+rn?&  
} ; Hcts^zm2u  
T~*L [*F0  
KINKq`Sx  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 GpW5)a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o*d+W7l  
e3|@H'~k  
VaLx-RX  
8Gw0;Uu8D  
  class holder %`o3YR  
  { k1EAmA l  
public : g91X*$`]  
template < typename T > @A-*XJNS":  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Iy2KOv@a5  
  { Oyfc!  
  return assignment < T > (t); }!^/<|$=  
} 9/La _ :K  
} ; 7<'4WHi;@s  
btQDG  
 :RYh@.  
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: z / YF7wrx  
m/2LwN  
  static holder _1; Z$8 X1(o  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (3H'!P7|~  
n'dxa<F2|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Pk9 4O  
而不用手动写一个函数对象。 >:2Br(S  
z x7fRd$  
~Sr`Tlp  
ka3(sctZ5  
四. 问题分析 3L;GfYr0  
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。 ujo3"j[b  
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。 l1Zf#]x  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )\iO wA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hx'p0HDta  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @M:Uf7  
uk8vecj  
五. 问题1:一致性 c]qq *k#  
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?| G!y~Y]e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kQr\ktN\  
K):MT[/"  
struct holder SBj9sFZ  
  { U\_-GS;1  
  // =h`yc$ A(2  
  template < typename T > $m.e}`7SF!  
T &   operator ()( const T & r) const c<'Pt4LY  
  { Z+zx*(X  
  return (T & )r; >bKN$,Qen  
} b~M3j&  
} ; b r"4 7i  
!,f#oCL  
这样的话assignment也必须相应改动: rUb`_W@  
NAy3Zd}  
template < typename Left, typename Right > /uTU*Oe  
class assignment 3#d5.Ut  
  { dkz79G}e  
Left l; GzJ("RE0)v  
Right r; {V> >a  
public : kW'xuZ&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -^y$RJC  
template < typename T2 > YQB.3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } HzW`j"\  
} ;  CB<i  
YKjm_)8]w  
同时,holder的operator=也需要改动: 8=]R6[,fD  
:r<uH6x|  
template < typename T > l7{Xy_66  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l9U^[;D  
  { )PM&x   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rPK)=[MZ  
} Z3ucJH/)V  
5LT{]&`9  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 EF7Y4lp  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {=(GY@yU/  
p8%/T>hK  
return l(rhs) = r; W!$aK)]4u  
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。 ]F,mj-?4x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !'4HUB>+  
?m)3n0Uh  
template < typename Tp > RhJ{#G~:%  
class constant_t 6LGy0dWpG  
  { n4albG4  
  const Tp t; RHV& m()Q  
public : {b|:q>Be8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} MEOVw[hO  
template < typename T > xMk0Xf'_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <X7x  
  { 6cCC+*V{  
  return t; YTiXU Oj  
} _uvRC+~R  
} ; [LwmzmV+F  
.t/XW++  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 NJEubC?  
下面就可以修改holder的operator=了 ] ~;x$Z)  
`@8QQB  
template < typename T > +="?[:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Iz'*^{Ssm  
  { !N6/l5kn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3SRz14/W_R  
} &ukYTDM  
ZDVz+L|p  
同时也要修改assignment的operator() 83"Vh$&  
.%{3#\  
template < typename T2 > a$ f$CjQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Kh)SgJ3B@  
现在代码看起来就很一致了。 <NV[8B#k]  
9{gY|2R_  
六. 问题2:链式操作 6}aIb.j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "Qf X&'09  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 `"N56  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 3JB?G>\!  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 D^(Nijl9U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W'Wr8~{h  
5*.JXx E;U  
template < typename T > JLS|G?#0  
struct result_1 gr\UI!]F  
  { .OLm{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kaSy 9Y{  
} ; &E0d{ 2  
PZVh)6f"c  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: w1Z9@*C!  
OT6uAm+\7_  
template < typename T > k"*A@  
struct   ref #G[S  
  { J2X;=X5  
typedef T & reference; LKCj@NdV  
} ; 6,nws5dh  
template < typename T > {rQ SB;3  
struct   ref < T &> ]>E)0<t  
  { D0'L  
typedef T & reference; t5r,3x!E  
} ; #0K122oY  
oyQp"'|N  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Pr |u_^  
W\JbX<mQ  
template < typename T > ]a4rA+NFLB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 89*txYmx  
  { RAw/Q$I  
  return l(t) = r(t); idWYpU>gC  
} ZT*RD2,  
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。 SE%B&8ZD  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 m+y5Q&;f  
inO)Y]|f  
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 "MH_hzbBF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: H_*;7/&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 q*`1<9{H  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7(RtPL pZ  
最后的布局是: `Sh#> Jp  
                Add ElJM. a  
              /   \ 11%<bmJ]Q3  
            Divide   5 g_<^kg"  
            /   \ vM_UF{a$=  
          _1     3 LxWnPi ^  
似乎一切都解决了?不。 eko$c,&jY  
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。 -6wjc rTD  
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。 &L&6 y()G  
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: J$' Q3k  
<m;idfn  
template < typename Right > JmHEYPt0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (/x%zmY;/U  
Right & rt) const nE$8-*BZ_  
  { #\15,!*a=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 13+f ^  
} 1C,=1bY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 05]y*I  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 j<H5i}  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 mB.ybrig  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 M4MO)MYJ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 8ZmU(m  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Lye^G% {  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: JHF <vyt5<  
\UBTNY,  
template < class Action > uBdS}U  
class picker : public Action _gAU`aO^  
  { " 3ryp A  
public : )U6-&-07  
picker( const Action & act) : Action(act) {} X~m*`UH  
  // all the operator overloaded 1y\ -Iz^  
} ; ~ ZkSYW<  
PtfxF]%H  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 [^oTC;  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: xqP DL9\  
j c%  
template < typename Right > J.nJ@?O+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *{_WM}G  
  { QqpXUyHp[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F]_w~1 n5  
} :Z(w,  
oqLM-=0<}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dRl*rP/  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Wt$" f  
WA~PE` U  
template < typename T >   struct picker_maker PubO|Mf  
  { lCyBdY9n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; adi^*7Q] )  
} ; R^[b I;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [(*ObvEF  
  { &bh%>[  
typedef picker < T > result; <=1nr@L  
} ; H1!u1k1nl  
;nzzt~aCC  
下面总的结构就有了: PWavq?SR  
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。 s{QS2G$5  
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。 w;e42.\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e}F1ZJz  
至此链式操作完美实现。 OrN~ Y#D  
x{GKz#  
l"T{!Oq  
七. 问题3 OI@;ffHSW  
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。 "pa}']7#  
A.f!SYV6  
template < typename T1, typename T2 > ymNL`GYN[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C rA7lu'  
  { w+^z{3>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WUEjWJA-MB  
} fga{ b7  
&]d-R  
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: Wciw6.@  
cJIA/HQe  
template < typename T1, typename T2 > @<n8?"{5S  
struct result_2 *hm;C+<~  
  { .>/Tc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g8+Ke'=_  
} ; `W& :*  
B#zu< z  
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? EZ  N38T  
这个差事就留给了holder自己。 0j'H5>m"  
    )MV`(/BC*  
EWU(Al T  
template < int Order > cx+li4v  
class holder; JDa=+\_  
template <> ,_G((oS40  
class holder < 1 > QTy xx  
  { /o/0 9K  
public : <'Ppu  
template < typename T > :J 7p=sX  
  struct result_1 ?PpGBm2f*  
  { <Z0N)0|  
  typedef T & result; $qvk9 B0E  
} ; CrTGC%w{=  
template < typename T1, typename T2 > 1u%e7  
  struct result_2 834E ]2  
  { @)R6!"p  
  typedef T1 & result;  Uk2U:  
} ; L`iC?<}  
template < typename T > O8!> t7x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t;^NgkP{$  
  { @,=E[c 8  
  return (T & )r; Q')0 T>F-  
} -5&|"YYjr{  
template < typename T1, typename T2 > {9/ayG[98  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P7X':  
  { &EZq%Sd  
  return (T1 & )r1; W7sx/O9  
} b*AL,n?  
} ;  q#=}T~4j  
T+$Af,~  
template <> 6+Y^A})(F-  
class holder < 2 > P%CNu  
  { Eps2  
public : {j0c)SETN  
template < typename T > 0EA<ip  
  struct result_1 yjq~O~  
  { .lcI"%>  
  typedef T & result; z 8w&;Ls  
} ; MO1t 0Myc  
template < typename T1, typename T2 > ulqh}Uv'  
  struct result_2 SK>*tKY  
  { /q3]AVV  
  typedef T2 & result; eM>f#M  
} ; #]vy`rv  
template < typename T > !)nA4l= S#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :(^, WOf  
  { Sz"rp9x+  
  return (T & )r; f0<'IgN  
} x|TLMu=3=  
template < typename T1, typename T2 > qh40nqS;9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L_k'r\L  
  { `.0WK  
  return (T2 & )r2; Em(&cra  
} L#\!0YW/@  
} ; 0-N"_1k|?  
;:^^Qfp  
1=9M@r~ ^  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 CP%?,\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +OM9v3qJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5LIbHSK  
gM5`UH|  
return l(i, j) = r(i, j); e 1 yvvi  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (F wWyt  
NrNxI'M G  
  return ( int & )i; ++Z,U  
  return ( int & )j; &~6W!w  
最后执行i = j; [ q<Vm-  
可见,参数被正确的选择了。 Z2%ySO  
|z5`h  
O.9r'n4f  
%GY U$aA  
figCeJ!W4  
八. 中期总结 M?3N h;  
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: >~D-\,d|f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (b]r_|'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b/yXE)3 X  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (B0tgg^jj,  
5y1:oiE/  
tbNIl cAWS  
RTEzcJ>  
NJe^5>4`  
G(;C~kHX  
九. 简化 6oQSXB@  
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。 -=+@/@nV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {p70( ]v  
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: <z=d5g{n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7FTf8  
  +-*/&|^等 oa K&!$S]  
2. 返回引用。 ]:6M!+?(  
  =,各种复合赋值等 d=6FL" .o  
3. 返回固定类型。 a%fMf[Fu  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j3J\%7^i  
4. 原样返回。 ;;3oWsil}  
  operator, (;Ad:!9{  
5. 返回解引用的类型。 )6k([u%;B  
  operator*(单目) ZbZCW:8>k  
6. 返回地址。 (PM!{u=  
  operator&(单目) t& *K  
7. 下表访问返回类型。 w<0F-0:8  
  operator[] Avc9W[4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 H/v|H}d;  
  operator<<和operator>> Ha}TdQ%  
8d!t"oj68  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 &rj)Oh2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Zdm7As]  
lV*dQwa?i  
template < typename Left > 'H]&$AZ;@  
struct value_return q\`0'Z,  
  { >7[o=!^:4  
template < typename T > Vzs_g]V  
  struct result_1 Q8~|0X\.g  
  { DC5^k[m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; RAh4#8]  
} ; whoQA}X>  
@C?.)#  
template < typename T1, typename T2 > A\1X-Mm  
  struct result_2 Z#1 'STg  
  { iz0GL&<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S=N3qBH6  
} ; ?|`Ba-  
} ; n'42CE  
J'=iEI  
hA6D*8oXD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $r'PYGn  
<uYeev%  
下面我们来剥离functor中的operator() kw gsf5[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0?{Y6:d+  
qSg=[7XOO  
return l(t) op r(t) k,kr7'Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) EJz?GM  
return op l(t) T|L_ +(M{  
return op l(t1, t2) 9r efv  
return l(t) op k\NwH?ppu  
return l(t1, t2) op mbS`+)1=l  
return l(t)[r(t)] p /x ]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WkF60'Hf  
y;r{0lTB  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: `> :^c  
单目: return f(l(t), r(t)); Vp.&X 8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !UV1OU  
双目: return f(l(t)); I\,m6 =q  
return f(l(t1, t2)); H E'1Wa0r  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?uBZ"^'  
zBKfaQI,  
struct meta_divide ?##3E, /"9  
  { Z +vT76g3  
template < typename T1, typename T2 > ~@Wg3'&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .C=I~Z  
  { eBs4:R_i  
  return t1 / t2; BS@x&DB  
} vK10p)ZV  
} ; 9bxBm  
}5??n~:*5  
这个工作可以让宏来做: Pcs62aE  
8F;f&&L"y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #j?SdQ  
template < typename T1, typename T2 > \ ayR;|S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  !=f$ [1  
以后可以直接用 ylo/]pVs  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @7fx0I'n  
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 f-BEfC,}'  
(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。。。) UgBD| ~zu  
@_L:W1[  
wyVQV8+&>  
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 A;'*>NS  
'ZUB:R@[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6iZ:0y0t+6  
class unary_op : public Rettype ,e{|[k  
  { A$a>=U|Z8  
    Left l; Q6e;hl  
public : O5lP92],  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *Bj7\8cKC  
nB+UxU@  
template < typename T > 97]$*&fH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qVidubsW  
      { 9wB}EDZ  
      return FuncType::execute(l(t)); uHNh|ew21  
    } [Up0<`Q{I_  
Z6F^p8O-  
    template < typename T1, typename T2 > D rMG{Yiu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }iZ>Gm '5  
      { s&gzv=v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); | WN9&  
    } *}n)KK7aT  
} ; @S>$y5if  
)dMXn2O  
wBbJ \  
同样还可以申明一个binary_op rF*L@HI  
D |lm,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S7A[HG;  
class binary_op : public Rettype .bT+#x  
  { YM(` E9{h  
    Left l; _Cd_i[K[  
Right r; Tam\,j  
public : ,]\:]Y&?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,;)1|-^nu  
CQ( _$  
template < typename T > ?u)[xEx6}+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |*5QFp  
      { "92Z"I~1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =D"H0w <zw  
    } 6 pQbh*  
aglW\L T^  
    template < typename T1, typename T2 > }z/Y Hv%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  mDJg-BQ  
      { / >As9|%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); WL6p+sN'  
    } +1] xmnts  
} ; < "8<<   
!6 k{]v  
j. m(Z}  
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 NyTGvBf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x|6# /m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) MUs~ZF  
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。 jcuC2t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~:|qdv%\  
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。。。 u>cU*E4/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jl:dKL@  
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) _]Ei,Ua  
下面是修改过的unary_op J6s55 v  
potb6jc?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > POouO/r$  
class unary_op `B4Px|3  
  { ,Z"l3~0\  
Left l; 7LB#\2  
  }"{NW!RfP  
public : UhX`BGpM{  
` s}v6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R8ui LZd  
%L^S;v3  
template < typename T > /JOEnQ5X\!  
  struct result_1 u{@b_7 5Y  
  { unUCn5hJ=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7fB:wPlG;  
} ; S&rfMRP  
0aF&5Lk`y  
template < typename T1, typename T2 > BWz7m9 T  
  struct result_2 IIW6;jS  
  { 1 ^k#g,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;h }^f-  
} ; aK ly1G  
z+J4XpX0,  
template < typename T1, typename T2 > }g?9 /)z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wJb\Q  
  { 05+uBwH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0k];%HV|  
} /^ d!$v  
jq4{UW'  
template < typename T > fR4O^6c:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <^Hh5kfS'  
  { >#MGGCGL  
  return OpClass::execute(lt(t)); - /s2'  
} j})6O!L.  
p4|Zz:f  
} ; '$cU\DTN6  
m;v/(d>  
8")1,   
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 ^<@9ph  
好啦,现在才真正完美了。 jx=2^A/i2-  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^ H,oI*  
9 J$z/j;X  
template < typename Right > fYU-pdWPT  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #\&jM -.-  
  { KL4Z||n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D/jS4'$vA  
} @'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。 e:BKdZGW  
6^L4wd7)  
L;},1 \  
);$L#XpB  
U[S#axak  
十. bind 7@.UkBOx  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 A3UC=z<y  
先来分析一下一段例子 %rz.>4i)(  
hb>,\46}  
d.7pc P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |<@X* #X5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ZW}0{8Dk  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V m1U00lM{  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 4g.y$  
我们来写个简单的。 :EK.&% 2  
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 <lS90J  
对于函数对象类的版本: k++Os'hSEY  
(wNL,<%~  
template < typename Func > N[~"X**x  
struct functor_trait D/CSR=b  
  { )ow|n^D($M  
typedef typename Func::result_type result_type; m|O7@N  
} ; 6 ]@H.8+  
对于无参数函数的版本: .[-d( #l{l  
C^po*(W6  
template < typename Ret > ?PIOuN=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K"cN`Kj<*-  
  { 8"a[W3b  
typedef Ret result_type; r )cG ee  
} ; e1dT~l  
对于单参数函数的版本: 5o~;0K]  
Ksq{=q-T  
template < typename Ret, typename V1 > dpO ZqhRs.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > io]e]m%  
  { -vXX u;frt  
typedef Ret result_type; F3\'WQh  
} ; Tsez&R$k  
对于双参数函数的版本: *8zn\No<,  
+oY[uF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fjUyx:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^/wvHu[#  
  { 1{oq8LB  
typedef Ret result_type; p;dH[NW  
} ; a X>bC-  
等等。。。 BzqM$F( L,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |pv:'']J  
( Ck|RojC  
template < typename Func > o;XzJ#P  
struct func_return JDi|]JY  
  { 9PA\Eo|Yb  
template < typename T > F/\w4T  
  struct result_1 b!Q|0X.?  
  { j*m7&wOE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _MfB,CS  
} ; +'$=\d^  
&46h!gW  
template < typename T1, typename T2 > S x';Cj-  
  struct result_2 6@-VLO))O  
  { ocCC63J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V:rq}F}  
} ; zg!;g`Z@S  
} ; DFKU?#R  
W8Z&J18AU  
<wge_3W#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~3 Y)o|D3  
gaaW:**y  
template < typename Func, typename aPicker > 'W 5r(M4U  
class binder_1 k&4@$;Ap  
  { >|L,9lR_b  
Func fn; =dD<[Iz6  
aPicker pk; agqB#,i  
public : XSkN9LqZ  
(MiEXU~v  
template < typename T > j?ihUNY!+  
  struct result_1 -b "7WBl  
  { yjODa90!G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7@u0;5p|  
} ; =(ts~^  
OPR+K ?  
template < typename T1, typename T2 > C`c;I7  
  struct result_2 r>1M&Y=<  
  { [?mDTD8zU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y,OSQBgk  
} ; P g.PD,&U  
6LRI~*F=3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m!3L/UZ  
V3fd]rIP  
template < typename T > L-\-wXg%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o0b}:`  
  { /238pg~Cw5  
  return fn(pk(t)); RKsr}-1 8  
} $:kG>R@\t  
template < typename T1, typename T2 > \TS t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3!M;Z7qF]  
  { beFVjVVHq  
  return fn(pk(t1, t2)); rr fL [  
} ;/#E!Ja/ u  
} ; nj99!"_   
@O#4duM4Qz  
CZ*c["x2  
一目了然不是么? 5K13    
最后实现bind 8Czy<}S<G  
gNJ,Bj Pd  
jA R@?X  
template < typename Func, typename aPicker > hc}d S$=C  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vh3Xd\N  
  { 7q*L-Xe]k  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f>i6f@  
} /Fej)WQp  
@EH:4~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'NF_!D  
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。 Z,/BPK<e  
u1a5Vtel  
十一. phoenix rMIr&T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,@ A1eX}  
sXp>4MomV  
for_each(v.begin(), v.end(), }:C4T*|  
( ri&B%AAc  
do_ 2bBTd@m4  
[ L@Fw;G|%'  
  cout << _1 <<   " , " Cdl#LVqs  
] %1fH-:c=C0  
.while_( -- _1), (KR$PLxDK  
cout << var( " \n " ) $lmbeW[0  
) ) Q\nR`k  
); 2%"2~d7  
hko0 ?z  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: az@{O4  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 0qXd?z$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !_rAAY  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [=079UN-X  
a9PSg/p  
_?&$@c  
template < typename Cond, typename Actor > 4jefU}e9#  
class do_while Reca5r1O  
  { zK893)  
Cond cd; So?SBh1C  
Actor act; |>a sGP  
public : $wUFHEl  
template < typename T > (yWU9q)5  
  struct result_1 GFasGHAw  
  { b[,J-/;JNL  
  typedef int result_type; y&Sl#IQ L  
} ; mDz{8N9<FG  
mw%do&e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} e`ti*1]q  
4]O{Nko)  
template < typename T > W(ITs}O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z/u;afB9q  
  { -o*IJQ_  
  do T8E=}!68w}  
    { uTGd{w@]0|  
  act(t); ]kA0C~4   
  } [mph iH/  
  while (cd(t)); IFNs)*  
  return   0 ; T6MlKcw,t  
} @sRRcP~  
} ; pMM,ox"  
f$$l,wo  
$}&Y$w>S  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]2\|<.  
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。 _]8FCO  
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#d=V@=a  
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。 {_QXx  
下面就是产生这个functor的类: <a7y]Py  
\xG>>A%  
LcS\#p#s]  
template < typename Actor > g*69TqO^  
class do_while_actor DdDO.@-Z  
  { j:K>3?   
Actor act; eAN]*: ]g  
public : s^+h>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} P F#+G;q;  
4E]w4BG)  
template < typename Cond > Q!8AFLff4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; NNSHA'F,.\  
} ; C o v,#j j  
@qk$ 6X  
heJI5t,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  nN1\  
最后,是那个do_ p2 u*{k{  
mUY+v>F  
}SYR)eE\  
class do_while_invoker /.r|ron:e  
  { !_CBf#0  
public : 3Ob"R%Yo  
template < typename Actor > vI3L <[W  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i"mN0%   
  { <uZ r.X  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0nUcUdIf+  
} .%;`: dtj  
} do_; - ;1'{v  
?145^ w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;sd[Q01  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z.6M~  
最后来说说怎么处理break和continue !$N^Ak5#  
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。 {`,dWjy{%  
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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