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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #;U_ L`q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?Zu=UVb  
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, q('O@-HA  
`gy]|gS#b  
$=n|MbFl  
b/oJ[Vf  
  class filler L<Q1acoZm  
  { #rzq9}9tB  
public : i\G@kJNnF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6q?C"\_  
} ; _s!(9  
*&>1A A  
St/Hv[H'[E  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Yt2_*K@rC  
eJ>(SkR:[  
|sHIT<=m  
.x$+ 7$G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >t u3m2  
J'y*;@4l^:  
5<Cu-X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n.,\Z(l|0  
l%lkDh!$"  
%MgQ.  
?s(%3_h  
二. 战前分析 UNq!|  
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。 4xU[oaa  
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 3*64)Ol7t]  
0R<@*  
G@h6>O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]i\D*,FfU  
  /* --------------------------------------------- */ It!%/Y5  
vector < int *> vp( 10 ); =0`"T!1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]7v-qd  
/* --------------------------------------------- */ _h7!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #b []-L!  
/* --------------------------------------------- */ ? )-*&1cv  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); eh nN  
  /* --------------------------------------------- */ Afo(! v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |h(!CFR  
/* --------------------------------------------- */ 7Q} P}9n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #\iQ`Q<B  
u&".kk  
vn~DtTp/  
~\}%6W[2  
看了之后,我们可以思考一些问题: K 4I ?1  
1._1, _2是什么? {<ymL}  
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。 nX<!n\J T  
2._1 = 1是在做什么? n NZq`M  
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。 $zbm!._~DA  
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。 <WtX> \]l(  
cnC&=6=a<  
iN5~@8jAzz  
三. 动工 eI8^T?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H:4r6-{  
5 |{0|mP  
3D +>NB  
6T&6N0y+9  
template < typename T > +w:[By"  
class assignment Z<K[  
  { &G5+bUF,  
T value; )7c\wAs  
public : J6_H lt  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8vz9o <I  
template < typename T2 > ~d?7\:n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "m0>u,HmI  
} ; Fe%Q8RIh_  
`,tv&siSA  
R*/%+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #JeZA0r5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment oHB51< }  
`;*%5WD%  
yPn5l/pDDr  
%#2[3N{  
  class holder J:)Q)MT24:  
  { -7TT6+H)  
public : 6cVaO@/(  
template < typename T > e(x1w&8dB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /cexd_l|f  
  { GKH 7Xx(  
  return assignment < T > (t); :)t1>y>3  
} Qr1%"^4  
} ; ny'~pT'00  
Fl]$ql   
:e ?qm7cB  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: U:c!9uhp  
kM*f9x  
  static holder _1; ,'m<um  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oOBN  
k]`I 3>/L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Sb>;k(;`:  
而不用手动写一个函数对象。 .1 .n{4z>:  
0vQ@n7  
fOm=#:O  
pY!@w0.  
四. 问题分析 0^*4LM|z  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 j! iimdq  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &!2 4l=!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ae{% * \J  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pq#Hca[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 > YKvwbCf8  
fxXZ^#2wX  
五. 问题1:一致性 ^;$a_eR  
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?| )MHvuk:I)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /hOp>|  
<<6i6b  
struct holder 5'?K(Jdmp  
  { bT,]=h"0  
  // [mJc c  
  template < typename T > aN}yS=(Ff  
T &   operator ()( const T & r) const 4 (& W>E  
  { X2(TuR*t  
  return (T & )r; VT?J TW  
} ]L^X}[SH  
} ; l131^48U  
5Lo{\7%  
这样的话assignment也必须相应改动: )/HSt%>  
=S4_^UY;  
template < typename Left, typename Right > `XB(d@%  
class assignment *e H[~4  
  { ;<Oe\X  
Left l; {kD|8["Ie'  
Right r; R}8!~Ma`|  
public : `LVItP(GUM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0yfmQ=,X  
template < typename T2 > &7,Kv0j}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } CSRcTxH  
} ; z ,87;4-  
MM3X! tq  
同时,holder的operator=也需要改动: uwsGtgd&  
E[/<AY^@!z  
template < typename T > UaiDo"i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qtnLQl"M  
  { QK&<im-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vo-n9Bj  
} '=G4R{  
)3=oS1p  
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。 wWko9h=|mQ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3cBuqQ  
AH;0=<n  
return l(rhs) = r; -8HIsRh  
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。 l"*qj#FD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;VSHXU'H  
z|=l^u6uS  
template < typename Tp > >7!4o9)c  
class constant_t Q[;!z1ur  
  { T-xcd  
  const Tp t; pR4{}=g,  
public : <,(6*b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} X<Rh-1$8F  
template < typename T > 4};iL)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  4C/  
  { q{ n~v>wU  
  return t; 0\qbJ  
} QxwZ$?w%  
} ; z2i?7)(?;A  
Mc>]ZAzr  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cR 4xy26s  
下面就可以修改holder的operator=了 Q%o ]&Hdn  
I;qeDCM  
template < typename T > F[ N{7C3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sI, T"D?  
  { YC - -&66  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4xk'R[v  
} _&FcHwRy  
C8}ujC  
同时也要修改assignment的operator() =O?<WJoK  
E}-Y@( [  
template < typename T2 > Wo&MHMP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J_ ?;On5  
现在代码看起来就很一致了。 +_|M*%  
^Jcs0c @\  
六. 问题2:链式操作 8c`g{ *z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3Ew-Ia%A  
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。 )}\jbh>RH  
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。 ,)hUL/r6  
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。 H2 5Mx>|d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z Mids"Xdf  
DPw"UY:  
template < typename T > w 6+X{  
struct result_1 \CM/KrCR  
  { Ytmt+9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o/@.*Rj>Bg  
} ; 'b]GcAL  
'*MNRduE6  
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:  ]hpocr  
3kx/Q#  
template < typename T > i=OPl  
struct   ref |!euty ::  
  { 6AKH0t|4  
typedef T & reference; u3(zixb  
} ; Q@6OIE  
template < typename T > G4{ zt3{  
struct   ref < T &> PCF!Y(l  
  { B4bC6$Lg  
typedef T & reference; dX-{75o5P  
} ; {1li3K&0s  
F<Js"z+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cW4:eh  
'e_^s+l)a  
template < typename T > tPIT+1.]z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xgn@1.}G  
  { ~ J^Gzl  
  return l(t) = r(t); !FX0Nx=oi  
} d@#!,P5 `  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 fdc ?`4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'e^,#L_!o  
!*HH5qh6  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 TUHC[#Vb?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }dX[u`zQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~McmlJzJG  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2>p K  
最后的布局是: 58\Rl  
                Add bq/ m?;  
              /   \ PVH^yWi n  
            Divide   5 S;sggeP7,  
            /   \ B!0o6)u'  
          _1     3 >&6pBtC_  
似乎一切都解决了?不。 ~UA-GWb  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 N3 .!E|  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 c"Kl@ [1\~  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: /{vv n  
_W'>?e0i  
template < typename Right > CMB:%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `% k9@k .  
Right & rt) const ()e.J  
  { +dq&9N/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ];i-d7C  
} izy7. (.a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Tqz{{]%j~$  
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。 :# s 6,  
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。 !G =!^RA  
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。 MlaViw  
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。 &b8Dy=#  
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? 2a8ZU{wjn  
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: =># S7=  
4+e9:r]  
template < class Action > ~XQj0'  
class picker : public Action f4YcZyBGv  
  { ^BIB'/Kh)  
public : F$<>JEdX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Nd'+s>d0  
  // all the operator overloaded XdE#l/#  
} ; )#n0~7 &  
|TL&#U  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 O32p8AxEz  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 'Vq <;.A  
Dg3S n|!f  
template < typename Right > RAYDl=}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f1w&D ]|S+  
  { iU"jV*P]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d2`m0U  
}  Aq674   
K>iM6Uv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :tU&d(8  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 d.Wq@(ZoA  
aNLRUdc.  
template < typename T >   struct picker_maker H_RV#BW&  
  { c<-F_+[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 11t+ a,fM  
} ; .RF ijr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DuX7  
  { {`?C5<r  
typedef picker < T > result; *'4+kj7>  
} ; %EkV-%o*  
=?g26>dYo  
下面总的结构就有了: Z-X(. Q  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 bC*( ,n<'  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 {R<0 'JU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ziZLw$ )  
至此链式操作完美实现。 *W,tq(%tQ  
J&Ig%&/  
g$ bbm}6S  
七. 问题3 x}v]JEIf[Q  
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。 ?# ~3%$>  
lZ]x #v  
template < typename T1, typename T2 > g(Q)fw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q2 K@i*s  
  { dd1CuOd6(1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :U;n?Zu S  
} Y~z3fd  
S. my" j  
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: |R[@u=7s  
s jl(  
template < typename T1, typename T2 > XTboFrf  
struct result_2 IxN0m7  
  { 7|Z=#3INw  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _+Tq&,_:o  
} ; ^ [FK<9  
\AFoxi2h  
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? kS_oj  
这个差事就留给了holder自己。 Su.imM!  
    r:pS[f|4\  
Mbbgsy3W  
template < int Order > `! ~~Wf'  
class holder; v:/+Oz Y  
template <>  dxHKXw  
class holder < 1 > 3j<:g%5  
  { {l/j?1Dxq  
public : C1w~z4Qp  
template < typename T >  uP|Py.+  
  struct result_1 :yg:sU  
  { PP/EZ^]b  
  typedef T & result; tFlLKziU  
} ; u /PaXQ  
template < typename T1, typename T2 > v C,53g  
  struct result_2 p5F=?*[}  
  { iA*^`NMaT  
  typedef T1 & result; ^na8d's:  
} ; pc9m,?n  
template < typename T > m# y`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _cPGS=Ew  
  { BG ] w2=  
  return (T & )r; 2"0q9Jg  
} }E[u" @}  
template < typename T1, typename T2 > EFpV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $ZnLYuGb  
  { Pn?Ujjv  
  return (T1 & )r1; \3nu &8d  
} Kf=6l#J7  
} ; RNa59b  
(41BUX  
template <> bEO\oS  
class holder < 2 > B$ty`/{w,B  
  { i/Zv@GF  
public : vbFi# |EU  
template < typename T > yC%zX}5  
  struct result_1 w=e_@^Fkx  
  { Std?p{ i  
  typedef T & result; PSCzeR  
} ; 6(#fGH&[  
template < typename T1, typename T2 > d_t>  
  struct result_2 n*(9:y=l1  
  { GjVq"S  
  typedef T2 & result; 8w,+Y]X<P[  
} ; 9Yu63s ia  
template < typename T > ~H<oqk:O-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qW~Z#Si  
  { >WYiOXYv  
  return (T & )r; 6t zUp/O  
} 8bf_W3  
template < typename T1, typename T2 > qDSZ:36  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ENx1)]  
  { C8^h`B9z&I  
  return (T2 & )r2; `.oWmBey\  
} L@mNfLK  
} ; kmNa),`{s  
^Om0~)"q  
\xCI8 *W  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 uGXN ciEp`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ] o!r K<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: nK!yu?mS  
e6G=Bq$  
return l(i, j) = r(i, j); 1gK<dg  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c> SFt tbU  
5Z8Zb.  
  return ( int & )i; I, 7~D!4G  
  return ( int & )j; ^|^ywgK  
最后执行i = j; E&;[E  
可见,参数被正确的选择了。 C0f<xhp?j  
Bqcih$`BVU  
ajM3Uwnr  
a:q>7V|%$  
:| s  
八. 中期总结 #'5C*RO  
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: %|"0p3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E O.Se9ux  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f`;y "ba  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i}tBB~]  
TTYM!+T  
X mmb^2I  
LqYP0%7  
wOMrUWB0  
Tasmbo^mAF  
九. 简化 D,3Kx ^  
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。 Oc,E\~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?&gqGU}  
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: 3p+V~n.+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TTDcVG_}  
  +-*/&|^等 )a7nr<)aU  
2. 返回引用。 z`Jcpt  
  =,各种复合赋值等 Kl\g{>{Uz  
3. 返回固定类型。 mM[KT} A  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .8 GX8[t  
4. 原样返回。 :eH*biXy}2  
  operator, }]<Ghns  
5. 返回解引用的类型。 xmM!SY>  
  operator*(单目) 'VMov  
6. 返回地址。 dCb7sqJ%  
  operator&(单目) *dAQ{E(rO  
7. 下表访问返回类型。 *XU2%"Sc  
  operator[] N1',`L5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X_3*DqY  
  operator<<和operator>> -n:~m p  
AT:L&~O.  
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。 i?3~Gog  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ia9=&Hy])  
z [|:HS&  
template < typename Left > Tqf:G4!  
struct value_return +GYO<N7  
  { ,J$XVvwxF  
template < typename T > **G5fS.^W  
  struct result_1 `iQ])C^d  
  { B,5kG{2!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a23XrX  
} ; bo-AM]  
&E?TR A# E  
template < typename T1, typename T2 > {}n]\zO %  
  struct result_2 3>'TYXs-  
  { W?:e4:Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /&i6vWMhP  
} ; =#Z+WD-E  
} ; Bs3M7z RG  
j&N {j_ M  
im&Nkk4n@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )ep1`n-  
ymW? <\AD,  
下面我们来剥离functor中的operator()  5(\H:g\z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |Wg!> g!  
E]P7u"1  
return l(t) op r(t) yg^ 4<A  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) X T<SR]  
return op l(t) "!B\c9q  
return op l(t1, t2) gTQc=,3l3  
return l(t) op FKH_o  
return l(t1, t2) op KY'x;\0 g  
return l(t)[r(t)] &v/>P1Z G  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |muZv!,E  
vf@toYc[E  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: iAr]Ed"9|  
单目: return f(l(t), r(t)); yno X=#`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5-RA<d#  
双目: return f(l(t)); %HD0N&  
return f(l(t1, t2)); <~Oy3#{  
下面就是f的实现,以operator/为例 AX]cM)w  
OQJ#>*?  
struct meta_divide 6QYHPz  
  { ujf]@L?  
template < typename T1, typename T2 > #z5$_z?_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) so>jz@!EE  
  { ]@6L,+W"  
  return t1 / t2; 8~}~ d}wW  
} RI3GAd  
} ; Gspb\HJ^  
pt%*Y.)az  
这个工作可以让宏来做: j0~ dJ#  
)tv~N7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =.]{OT  
template < typename T1, typename T2 > \ |Kq<}R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; aT~=<rEDy  
以后可以直接用 iOB*K)U1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2w;Cw~<=d  
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 .Q!pQ"5  
(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。。。) s>I~%+V.?:  
W) ?s''WE;  
F|&%Z(@a  
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 4d8}g25C  
+&4@HHU{G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &U_T1-UR2  
class unary_op : public Rettype mM2DZ^"j(  
  { o&)v{q  
    Left l; '[vC C'  
public : ~[Z(6yX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "uP~hFA7M  
JYR^k=  
template < typename T > 9hei8L:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ov;q]Vn>  
      { ?P;=_~X  
      return FuncType::execute(l(t)); u)[i'ceQZ:  
    } 4*9BAv  
"#8I &xZK  
    template < typename T1, typename T2 > zXW;W$7V4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T}jW,Ost  
      { MP p    
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |)OC1=As  
    } #!C|~=  
} ; 5^N y6t  
OyQ[}w3o|  
s{:Thgv,9  
同样还可以申明一个binary_op |*g\-2j{  
tN;^{O-(V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sitgz)Ki^  
class binary_op : public Rettype rrSFmhQUk  
  { c1xX)cF  
    Left l; $+ORq3  
Right r; uMjL>YLq{?  
public : g: YUuZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H<"EE15  
YbF}>1/"  
template < typename T > ma6Wr !J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n5Mhp:zc,  
      { EX@Cf!GjN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |fY#2\)Yx  
    } P6)d#M  
oQR?H  
    template < typename T1, typename T2 > t!59upbN}3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rAk;8)O$  
      { Rl'xEtaN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xLP8*lvy  
    } 24*3m&fA*K  
} ; t$PJ*F67M  
(ZP e{;L.  
tm.&k6%  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 p.5 *`, )  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _6->D[dB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]} pAZd  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :BF WX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _TyQC1 d  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 r-Oz k$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w+{{4<+cd  
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) bYYjP.rcF  
下面是修改过的unary_op s>=$E~qq  
f[q_eY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gX(8V*os^  
class unary_op nv3TxG  
  { ?4t~z 1.f  
Left l; Ch]q:o4  
  <bJ~Ol  
public : ]UrlFiR  
GS*_m4.Ry6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} G+WCE*  
/U>8vV+C  
template < typename T > Ls*Vz,3!5  
  struct result_1 m/WDJ$d  
  { z=4E#y `?U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \}Kad\)  
} ; W$` WkR  
r<;Y4<,BZ  
template < typename T1, typename T2 > F#o{/u?T  
  struct result_2 5a/3nsup5  
  { \5b<!Nl  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =nCV. Wf  
} ; mo]>Um'F  
wKJK!P  
template < typename T1, typename T2 > fN 1:'d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9Dyw4'W.N  
  { NM1TFs2Y*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); R(2MI}T  
} T{ lm z<g  
^.M_1$-  
template < typename T > w_YY~Af  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nZ`=Up p)  
  { G~NhBA9  
  return OpClass::execute(lt(t)); Xg;q\GS/<i  
} +EZr@  
we?t/YB=  
} ; QzYaxNGv  
JV! }"[  
U}{\qs-zt  
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 !zxq9IhWR  
好啦,现在才真正完美了。 R~bLEo  
现在在picker里面就可以这么添加了: eh*F/Gu  
^fM=|.?  
template < typename Right > 'IER9%V$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L~_zR>  
  { 7RgnL<t~:8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); P2)g%$ME  
} UL" <V  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 T{T> S%17~  
1'5 !")r  
* =O@D2g0  
+7K]5p;!~  
l_x>.'a  
十. bind h#8 {fr)6  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 s'@@q  
先来分析一下一段例子 bre6SP@  
:Czvwp{z  
VE/~tT;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6.4,Qae9E  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *OZ O} i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \g|;7&%l3  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 C%'eF`  
我们来写个简单的。 qj?I*peK)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wJF$<f7P  
对于函数对象类的版本: UOI Z8Po  
td+[Na0d  
template < typename Func > 1z[blNs&  
struct functor_trait tQ4{:WPG  
  { y] ~X{v  
typedef typename Func::result_type result_type; xX])IZ D  
} ; ~0n9In%  
对于无参数函数的版本: !i6 aA1'  
::8E?c  
template < typename Ret > PvdR)ZE m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Fw;Y)y=O  
  { ..^,*  
typedef Ret result_type; k_Edug~B  
} ; dk2o>jI4;  
对于单参数函数的版本: SiJX5ydz  
q}5&B =2pM  
template < typename Ret, typename V1 > PiIILX{DuH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /XW,H0pR  
  { 2qkC{klC^M  
typedef Ret result_type; Y'%_--  
} ; z~a]dMs"(P  
对于双参数函数的版本: U 0S}O(Ptr  
z9KsSlS ^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dkbKnY&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F[OBPPQ3  
  { i@d@~M7/  
typedef Ret result_type; hO:X\:G  
} ; -OP5v8c f  
等等。。。 2!Ex55  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zphStiwIQ  
~9ILN~91  
template < typename Func > v6?<)M%  
struct func_return ,K[B/tD{j  
  { }~5xlg$B<<  
template < typename T > K#{E87G(  
  struct result_1 8JAT2a61ur  
  { Yui:=GgUrr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _'oy C(:}  
} ; yc5n   
-.WVuc`  
template < typename T1, typename T2 > `+/[0B=.  
  struct result_2 X]*W +  
  { B[MZ Pv)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Bj7\{x,?  
} ; u]c nbm  
} ; G8?<(.pi@  
o [ %Q&u  
ss 3fq}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 am05>c9  
`\P:rn95;  
template < typename Func, typename aPicker > Y<.F/iaH  
class binder_1 D2Go,1  
  { p:ST$ 1 K  
Func fn; P-`^I`r  
aPicker pk; 4/ U]7Y  
public : _.06^5o  
F]?$Q'U  
template < typename T > w } 2|Do$5  
  struct result_1 7"JU)@ U]  
  { U>x2'B v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .]H]H*wC  
} ; hOMFDfhU  
o-Idr{  
template < typename T1, typename T2 > .^.UJo;4G  
  struct result_2 90aPIs-  
  { 1,`x1dcO!A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "x$S%:p  
} ; Q84KU8?d  
W{m0z+N[B  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} N<>dg  
_ zmx  
template < typename T > JkxS1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r rwsj`  
  { (Fgt#H(B  
  return fn(pk(t)); Nyqm0C6m^  
} kdYl>M  
template < typename T1, typename T2 > #1bgV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g&E_|}u4  
  { M9OFK\)  
  return fn(pk(t1, t2)); T*T.\b  
} Z%OSW  
} ; >;3c; nf  
>6DY3\  
hy)RV=X  
一目了然不是么? xf]4!zE  
最后实现bind ia_8$>xW+  
!d0@^JbM"  
Xp?Z;$r$  
template < typename Func, typename aPicker > a@jP^VVk  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 49zp@a  
  { }\*Sf[EMD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dw4)4_  
} +tN-X'u##  
uATBt   
2个以上参数的bind可以同理实现。 (P>vI'  
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。 +%Gm2e;_u  
gwYd4  
十一. phoenix ^ KjqS\<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: X*yl% V  
z0W+4meoH  
for_each(v.begin(), v.end(), $WPN.,7  
( YWZF*,4  
do_ hB+ t pa  
[ |}|;OG  
  cout << _1 <<   " , " 9,c>H6R7  
] HYH!;  
.while_( -- _1), )nk>*oE  
cout << var( " \n " ) NR[mzJv  
) n|*V 8VaL  
); N_ DgnZ7*  
7f$Lb,\y  
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: 5~X%*_[],  
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 :ZIcWIV-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 QE}@|H9xs  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4yM8W\je  
r/T DU[`&  
WE7l[<b  
template < typename Cond, typename Actor > 7@"X~C  
class do_while XHg %X  
  { Q}T9NzOH%  
Cond cd; yEny2q}  
Actor act; -&A[{m<,>  
public : G9[-|[j^N  
template < typename T > Jr9}'l8  
  struct result_1 )AoFd>  
  { T7Ac4LA  
  typedef int result_type; 2yZ6:U~  
} ; mN*P 2 *  
ZD{srEa/a  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >?'FH +2K  
;~bn@T-  
template < typename T > >D;hT*3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e`rY]X  
  { RVsNr rZ  
  do $S}x'F!4_  
    { ZkJM?Fzq  
  act(t); D.6dPzu`  
  } xVyUUzXs  
  while (cd(t)); | <*(`\ 'w  
  return   0 ; A!kyga6F5  
} Mt Z(\&~  
} ; QBy*y $  
D=>^m=?0  
+;Gl>$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~e+w@ lK  
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。 4Dia#1$:J  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }BrE|'.j'  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 gNd J=r4  
下面就是产生这个functor的类: YeLOd  
Sv@p!-m  
h'x~"k1  
template < typename Actor > }(K6 YL  
class do_while_actor \G@6jn1G(  
  { Q2NnpsA^6  
Actor act; 's?Fip  
public : kU/=Du  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3>" h*U#  
U;GoC$b}|  
template < typename Cond > (<Xdj^v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; g8"7wf`0k  
} ; h12wk2@P/]  
U08?*{  
vWH>k+9&X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^BX@0"&-  
最后,是那个do_ `yZZP   
YoJ'=z,e  
!f-o,RJ  
class do_while_invoker u&XkbPZ%4c  
  { |q2lTbJ  
public : {UBQ?7.jE  
template < typename Actor > Bedjw =B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]P$DAi   
  { <\g&%c,   
  return do_while_actor < Actor > (act); rb'GveW[  
} jSYg\ Z5!  
} do_; Ib8i#DV  
R TUNha^<T  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \q|PHl  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0Zh _Q  
最后来说说怎么处理break和continue 8M9\<k6  
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。 ^&H=dYcV>/  
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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