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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P_(< ?0l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g_)i)V  
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, F6" QsFG  
=z'533C  
m Gx{Vpt  
4MRN{W6  
  class filler mxICQ>s b  
  { 1-PFM-  
public : W=4|ahk$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Lbu,VX  
} ; .jl^"{@6  
!'-./LD")  
H%;pPkIi  
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: Tj=@5lj0  
'grb@+w(  
@'"7[k!y;  
lr$,=P`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); iOiXo6YE  
Hnf?`j>  
Tvw(S q};  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y2Vc[o(NP  
yppXecFJ  
2>.>q9J(  
h8P_/.+g|V  
二. 战前分析 4g?qKoc i  
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。 ,&jjp eZP  
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 }R`}Ey|{  
'8b=4mrbH  
QY$4D;M`g6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^ ?T,>ZI  
  /* --------------------------------------------- */ Q`UgtL  
vector < int *> vp( 10 ); P c vA/W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u43-\=1$T  
/* --------------------------------------------- */ ihIRB9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .&/A!3pW  
/* --------------------------------------------- */ xt8@l [Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9\i^.2&  
  /* --------------------------------------------- */ kp*BAQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H}lbF0`  
/* --------------------------------------------- */ aq8mD^j-&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t_Ul;HVPS  
+Q!Kj7EU/  
(ewcj\l4*  
aW b5w  
看了之后,我们可以思考一些问题: J=ot& %  
1._1, _2是什么? Rr>""  
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。 N~B'gJJDx  
2._1 = 1是在做什么? N}q*(r!q<  
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。 r8!M8Sc  
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。 +N!/>w]n  
|sDp>..  
sJ|IW0Mr  
三. 动工 o Hrx$>W]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4<U6jB5  
@fd{5 >\  
F=yE>[! LB  
LsNJ3oy  
template < typename T > /7C %m:  
class assignment cQ/T:E7$`  
  { ;MjOs&1f0K  
T value; x2+M0 }g  
public : -ha[xM05  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;^P0+d^5C  
template < typename T2 > %xt\|Lt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #K/#-S  
} ; e{d$OzT) V  
;\t(c  
.T}S[`Yx5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 dNz!2mbO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |R(rb-v  
92L{be; SY  
\fL:Ie  
`Dv &.  
  class holder 5va ;Ol4  
  { R= *vPS  
public : m`/!7wQs  
template < typename T > !_h<w?)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const HO;,Ya^l  
  { YCNpJGM  
  return assignment < T > (t); ~ *P9_<  
} ow,=M%x"0  
} ; |HK/*B  
l # F.S5i  
GK:pt8=  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: U`ELd:  
L@6T~  
  static holder _1; _1P8rc"Dx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :@+@vM;gh  
7(KVA1P66  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "_e /O&-cH  
而不用手动写一个函数对象。 q=cH ^`<.  
y&+Sp/6BYA  
44cy_  
TzK[:o  
四. 问题分析 h`/1JjP  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Toc="F`SW  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 W>`#`u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6o ]X.plr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k%lz%r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G G[$-  
MM4Eq>F/  
五. 问题1:一致性 )wz3 m L  
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?| z c, Q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lDhuL;9e  
}K\m.+%=d  
struct holder < 5#}EiT5  
  { _M7NL^B&  
  // wmG[*a_H  
  template < typename T > kc70HrG  
T &   operator ()( const T & r) const 4f> s2I&pQ  
  { %q 7gl;'  
  return (T & )r; n+uDg  
} h^"OC$  
} ; ?BnjtefIe  
:0B' b  
这样的话assignment也必须相应改动: [\e2 ID;  
G=%SMl>[  
template < typename Left, typename Right > mmrz:_  
class assignment >vY5%%}  
  { j /=4f�  
Left l; .[4Dv t|>6  
Right r; F^|4nBd*ub  
public : 6)~J5Fb  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \)n'Ywr  
template < typename T2 > >0qe*4n|M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iu 6NIy7D  
} ; $N)b6(}F10  
Vy[ m%sEP  
同时,holder的operator=也需要改动: |#=4]]>m  
knJoVo]  
template < typename T > Ro|%pT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2DTBL:?`  
  { ,,[pc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :IlJQ{=W  
} 'VTLp.~G~  
^J Y]w^u  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 73OYHp_j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (Cjw^P|Y@  
uKocEWB=/F  
return l(rhs) = r; H '(Ky  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Bys_8x}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <rpXhcR  
)~l`%+  
template < typename Tp > @-QDp`QtI  
class constant_t y6S:[Z{~A  
  { OJF41Z  
  const Tp t; S 2SJFp  
public : Zl+Ba   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {Jj vF  
template < typename T > h^$ c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VDP \E<3"  
  { 2{o eJ  
  return t; 'u{DFMB-A  
} d]6#pSE  
} ; U}Aoz|  
J_Pb R b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b)Px  
下面就可以修改holder的operator=了 oCftI':@  
o|BEY3|  
template < typename T > To"J>:l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ir ^XZVR  
  { wNgS0{}&`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); c={bunnz#  
} u9}k^W)E  
'P^6H$0  
同时也要修改assignment的operator() <>FpvdB  
>1n[Y- r  
template < typename T2 > H(TY.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]TmxCTVL  
现在代码看起来就很一致了。 !:^lTvYWZH  
z3:tSjF  
六. 问题2:链式操作  e ):rr*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B:Xmc,|,  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 nmZJ%n  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 y`OL^D4  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 nwm1YPs%v]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (n,!v)  
fudIUG.  
template < typename T > o@&d d NO  
struct result_1 l6lyRJ  
  { hh<Es|v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3M[b)At V.  
} ; a!US:^}lu  
<x|P}  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: dwc$#cMf  
igD,|YSK`z  
template < typename T > n rpxZA  
struct   ref  \tWFz(  
  { |#. J  
typedef T & reference; j%qBNoT~  
} ; # ,KjJ  
template < typename T > 71# ipZ  
struct   ref < T &> Cd"iaiTD0  
  { Zh]FL8[ nc  
typedef T & reference; (haYY]W\  
} ; U<*8KiI  
0ThX1)SH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?{O >&<~  
2-<i#nA3  
template < typename T > ^<}eONa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /M1 /  
  { R}-<ZJe  
  return l(t) = r(t); #H@rb  
}  H?(I-vO  
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。 &7YTz3aj  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C& QT-|  
[0(+E2/:2  
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 a\Ond#1p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d}.*hgk  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jxU z-U-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l?N|Gj;ZFZ  
最后的布局是: 7jZ=+2  
                Add )lo;y~ o  
              /   \ 2V 1|b`b#4  
            Divide   5 BSGC.>$s  
            /   \ yR Zb_Mq9U  
          _1     3 tC,R^${#  
似乎一切都解决了?不。 5Cp6$V|/kv  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 n8.W$&-ia  
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。 H.HXwN/x  
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: QD}'2{M!  
\NEXtr`Th  
template < typename Right > SeC[,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &z@~n  
Right & rt) const =wEqI)Td  
  {  6tPgFa#N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XPhC*r  
} )r)3.|wJm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 H 40~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。 0 2lI-xHe  
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。 Vk/!_)  
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。 1FCHqqZ=  
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。 /7nircXj@  
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? \=O['#  
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: Y'YvVI  
DRn]>IFU  
template < class Action > <R TAO2  
class picker : public Action 8<Y*@1*j  
  { W?n)IBj8  
public : ya<nD'%9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} tf VK  
  // all the operator overloaded INd:_cT4l  
} ; {*Ag[HS0u  
Gd:TM]rJ  
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。 F.s*^}L[  
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: ^*{:;F@  
1gA9h-'w  
template < typename Right > {!lC$SlJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :/c40:[  
  { B~[QmK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {W[OjPC~F  
} a,GOS:?O5  
[ p+]H?(A  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [IF5Iv\b  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Pp*:rA"N  
< )dqv0=  
template < typename T >   struct picker_maker J-6l<%962%  
  { 3N(5V;ti  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4@b~)av)  
} ; yh  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (Q_J{[F  
  { ; S(KJV  
typedef picker < T > result; b"lzR[X,e  
} ; WRa4g  
m44"qp  
下面总的结构就有了: XB8g5AxR  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ^dR="N  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Y ,Iv<Hg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \F$Vm'f_  
至此链式操作完美实现。 r9nyEzk  
" vW4"R6  
LFzL{rny!U  
七. 问题3 -W/Lg5eK  
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。 b9 F:X  
K}vP0O}  
template < typename T1, typename T2 > DLigpid  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "Je*70LG#  
  { fEdp^oVg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); eSqKXmH[m  
} +b =X~>vZ  
eucacXiZ  
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: N(6Q`zs  
>1}RiOd3  
template < typename T1, typename T2 > 4"om;+\  
struct result_2 I%^Bl:M  
  { K1th>!JW'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6n|R<DO%\  
} ; p;y\%i_  
Y#VtZTcT  
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? eWN[EJI<  
这个差事就留给了holder自己。 GOKca%DT=  
    ,2|(UTv  
Oc Gg'R7  
template < int Order > mMNT.a  
class holder; ~t>i+{J KE  
template <> s=Cu-.~L  
class holder < 1 > sjZ@}Vk3b  
  { gB3Tz(!  
public : 4Y2!q$}I+  
template < typename T > 8|z@"b l)  
  struct result_1 lU`}  
  { H%peE9>$  
  typedef T & result; !Ojf9 6is  
} ; (bX77 Xr  
template < typename T1, typename T2 > ]O^C'GzZ  
  struct result_2 L[D<e?j  
  { wWI1%#__|o  
  typedef T1 & result; kH.W17D~  
} ; Vr<eU>W  
template < typename T > U.$7=Zl8t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m0}1P]dc  
  { P^)J^{r  
  return (T & )r; SHAC(3o /e  
} wN+3OPM  
template < typename T1, typename T2 > >" &&,~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1ti9FQ  
  { 2C@ui728  
  return (T1 & )r1; !.EDQ1k  
} [z2jR(+`U  
} ; x%Fy1.  
Wx`| u  
template <> [ T6MaP?  
class holder < 2 > 'yw7|i2  
  { oEuV&m|yX  
public : :L6,=#  
template < typename T > ru#CywK{{;  
  struct result_1 7 {n>0@_  
  { dsUt[z1w5  
  typedef T & result; k"L?("~   
} ; ZLS\K/F>>=  
template < typename T1, typename T2 > =o+js;3  
  struct result_2 -~|E(ys  
  { )LdS1%  
  typedef T2 & result; s"xiGp9  
} ; )HL[_WfY  
template < typename T > Mb1K:U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NbyXi3@v  
  { ;bMmJ>[l-  
  return (T & )r; ju8DmC5  
} Qp5YS  
template < typename T1, typename T2 >  j1sgvh]D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [b?[LK}.  
  { ImG7E w  
  return (T2 & )r2; jgyXb5GY  
} skeXsls  
} ; H!81Pq~  
V49[XX  
,K-?M5(n9  
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> >。 B7u4e8(E*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: t*Xo@KA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K]Rb~+a<  
rQ:+LVfXjA  
return l(i, j) = r(i, j); Z{ AF8r  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "Xz[|Xl  
'Cp]Q@]\  
  return ( int & )i; 's>./Pf  
  return ( int & )j; :rdnb=n  
最后执行i = j; }R\;htmc;  
可见,参数被正确的选择了。 \Q~HL_fy|Y  
LPRvzlY=  
R/|2s  
m+LP5S  
+ak<yV1=  
八. 中期总结 "/~KB~bB  
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: r/e} DYL&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )C^@U&h&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \:pd+8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zir?13N7  
RX cfd-us  
FhAYk  
Dx*tolF  
!=B=1th4  
S4!}7NOh  
九. 简化 ./r#\X)dc  
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。 8IQqDEY^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -NL=^O$G  
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: y/\0qQ/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 P6 ~& ,a  
  +-*/&|^等 j3$\+<m]  
2. 返回引用。 Ae3=o8p  
  =,各种复合赋值等 tsys</E&  
3. 返回固定类型。 "NOll:5"(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #BOLq`9 f  
4. 原样返回。 6EY W:o  
  operator, 11Y4oS  
5. 返回解引用的类型。 s<b(@L 1  
  operator*(单目) rT/4w#_3  
6. 返回地址。 8HxtmFqG  
  operator&(单目) pY"&=I79tb  
7. 下表访问返回类型。 &3~_9+  
  operator[] ;]A:(HSZj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U+7!Vpq  
  operator<<和operator>> & Do|Hw  
#}8 x  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 [`/d$V!e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %;-r->  
L`@)*x)~R  
template < typename Left > 71wtO  
struct value_return Zf *DC~E_  
  { *m.4)2u=  
template < typename T > = t!$72g\  
  struct result_1 +T*]!9%<`:  
  { ^Sj*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $-l\&V++F  
} ; &l;wb.%ijW  
_2p D  
template < typename T1, typename T2 > 9|5>?'CqP  
  struct result_2 *If ]f0?%  
  { vWq/A.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; G W~ZmK  
} ; hutdw>  
} ; hY}.2  
a&)4Dv0  
_a&Mk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <v+M~"%V  
O tD!@GQ6  
下面我们来剥离functor中的operator() F0 ^kUyF|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: nX\Q{R2  
biy[h3b  
return l(t) op r(t) N3SB-E+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F2WMts  
return op l(t) i8 fUzg)  
return op l(t1, t2) +~l`rJ  
return l(t) op @(I)]Ca%O  
return l(t1, t2) op snti*e4"V  
return l(t)[r(t)] Rf0F`D k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] oaMh5 FPy  
P d)<Iw^<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: -$@4e|e%a  
单目: return f(l(t), r(t)); -gR }^D   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e,I{+ ^P  
双目: return f(l(t)); >X0c:p Pu  
return f(l(t1, t2)); T*v@hbJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 b _%W*Q  
8B"my\  
struct meta_divide 6Cvg-X@  
  { >#8J@=iuqv  
template < typename T1, typename T2 > DfX}^'#m+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "Qfw)!#  
  { ]~J.YX9ST  
  return t1 / t2; q+)csgN  
} UukHz}(E  
} ; ~RIn7/A  
1EcXvT=  
这个工作可以让宏来做: n1+,Pe*)  
bP3S{Jt-|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^_o9%)RL(  
template < typename T1, typename T2 > \ F]k$O$)0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <lFQ4<"m  
以后可以直接用 s\dhQZw3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $bo 5:c  
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 +:m'a5Dm  
(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。。。) gW_^GrKpI  
eHQ3K#M#  
oNa*|CSE>  
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 & GM&,  
vddh 2G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BBUXoz  
class unary_op : public Rettype i=DoK{`L  
  { \[F4ooe  
    Left l; .p d_SQ~  
public : L7 f'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `z]MQdE_w  
xulwn{R s  
template < typename T > xfqW~&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const itmQH\9 8  
      { +pMjm&CF  
      return FuncType::execute(l(t)); WeqQw?-  
    } :.%Hu9=GL  
&f$[>yg1-  
    template < typename T1, typename T2 > Kk t9M\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -f!oq7U  
      { +ziQ]r2g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {8a s _  
    } kTe0"  
} ; i~04P  
~e@pL*s  
+w'{I`QIL0  
同样还可以申明一个binary_op jhmWwT/O8^  
*[?DnF+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n^m6m%J)  
class binary_op : public Rettype M.QXwIT  
  { _O*"_^6  
    Left l; @vcvte  
Right r; Tl ?]K  
public : U3zwC5}BN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3cztMi  
?]bZ6|;2  
template < typename T > I%q&4L7pj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7 *#pv}Y  
      { ?a]u yw,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !`-/E']/  
    } F 6 xQ`T|  
hc4W|Ofj  
    template < typename T1, typename T2 > lY_&P.B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZZXQCP6]  
      { <O#/-r>2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1]l m0bfs  
    } |( =`l  
} ; .5PcprE/  
ixFuqPij  
&%/kPF~<  
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 ;v?!Pml2k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nS}XY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) HBc^[fJ^-  
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。 I 8 \Ka=w  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jLEwFPz  
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。。。 Zg@NMT  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M6+_Mi.  
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) h) . ([  
下面是修改过的unary_op oU.LYz_  
!Xbr7:UPN1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C$1}c[  
class unary_op k^IC"p Uc  
  { 4Fr\=TX  
Left l; ;&Oma`Ec  
  9rn[46s`  
public : >|[74#}7  
~X/1%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z ?{;|Z5  
b%fn1Ag9  
template < typename T > aiKZ$KLC  
  struct result_1 |W/_S^C  
  { Rj|8l K;,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;J[1S  
} ; 4oF8F)ASj  
o!3-=<^  
template < typename T1, typename T2 > YAIDSZ&l[  
  struct result_2 U[a;e OLx  
  { GCUzKf&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _:,:U[@Vz  
} ; l(T CF  
Vc! ;O9dP  
template < typename T1, typename T2 > 'j)xryw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0.~Pzg  
  { w6fVZY4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 76\ir<1up  
} eoS8e$}  
\wxS~T<&L  
template < typename T > ]Xur/C2A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DFz,>DM;  
  { oXc!JZ^  
  return OpClass::execute(lt(t)); L//Z\xr|  
} Wh:SZa|  
['MG/FKuv  
} ; }' mBqn  
A3p@hQl  
-$E_L :M  
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 8} \Lt  
好啦,现在才真正完美了。 m"~^-mJ-  
现在在picker里面就可以这么添加了: HXTBxh  
[lqwzW{(UN  
template < typename Right > '*5I5'[ X,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LFCcV<~  
  { o yBBW?m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;~$_A4;  
} Hb KJ&^  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 gL(ny/Ob9  
-,Q !:  
W27EU/+3  
iw\RQ 0  
G SXe=?  
十. bind /RuGh8qzP  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。  iK$)Iy0  
先来分析一下一段例子 "r!O9X6  
!e?GS"L~  
O!}TZfC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (bxSN@hp2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /2K4ka<?7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !F*7Mif_E  
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。 O+Fu zCWj  
我们来写个简单的。 7u!i)<pn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ){|Bh3XV  
对于函数对象类的版本: *.0}3  
1MH[-=[Q  
template < typename Func > .v36xXK(  
struct functor_trait _uuxTNN0x*  
  { \ %Er%yv)  
typedef typename Func::result_type result_type; {(@M0?  
} ; \f6SA{vR|  
对于无参数函数的版本: %vvA'WG  
N<1u,[+  
template < typename Ret > c rPEr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~F^(O{EG  
  { QAigbSn]  
typedef Ret result_type; G[1:<Vg8  
} ; N/QTf1$  
对于单参数函数的版本: Z~o6%_xe  
\WG6\Zg0A  
template < typename Ret, typename V1 > |*5Kfxq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?(el6J}  
  { hPa:>e  
typedef Ret result_type; ^uIP   
} ; tCAh?nR  
对于双参数函数的版本: 6 eqxwj{S[  
f"zXiUV  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &v7$*n27  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > cXiNO ke&  
  { _5(lp} s  
typedef Ret result_type; sK8=PZ \  
} ; ]a )o@FI  
等等。。。 7F OG^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy oa(R,{_*q  
ld8E!t[  
template < typename Func > -xS{{"-  
struct func_return V9*Z  
  { nFU'DZ  
template < typename T > p< i;@H;:  
  struct result_1 @:\Iw"P  
  { W 86`R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Tf/jd 3>  
} ; &<}vs`W  
F+mn d,3  
template < typename T1, typename T2 > hI.@!$~=  
  struct result_2 kLa9'c0  
  { e^)+bmh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N t]YhO  
} ; 8yEN)RqI  
} ; 64Gd^.Z  
qRkY-0vBP  
'NyIy:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (- `h8M  
h/E+r:2]  
template < typename Func, typename aPicker > 2Fk4jHj  
class binder_1 od=%8z  
  { [IT*>;b+?  
Func fn; u;f${Wn'3  
aPicker pk; 22aS <@}  
public : 84v7g`lrR  
.{[+d3+,  
template < typename T > $VOSd<87  
  struct result_1 HriY-=ji>a  
  { 7e[3Pu_/X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *->2$uWP  
} ; bBwQ1,c$  
iV#sMJN9  
template < typename T1, typename T2 > %M8 m 8 )  
  struct result_2 {;uOc{~+  
  { 5}S~8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XpWcf ([  
} ; >yk@t&j,  
w<=?%+n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -]$q8 Q(hM  
L?_'OwaY  
template < typename T > iI T7pq1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v_M-:e3`  
  { xQLVFgd  
  return fn(pk(t)); @r7ekyO8)  
} /Kcp9Qx  
template < typename T1, typename T2 > P2la/jN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bMe/jQuL.$  
  { &QHZ]2%U  
  return fn(pk(t1, t2)); gR7in!8  
} D%[yAr;r  
} ; HK_Vk\e  
^n Gj 7b  
Hw"Lo Vh  
一目了然不是么? <'WS -P%U  
最后实现bind M_ *KA  
S7i,oP7  
8EbJ5wu/%S  
template < typename Func, typename aPicker > ?|4Y(0N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %gBulvg  
  { CK[w0VCT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,#n$YT7  
} N@}5Fnk-  
90g=&O5@O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1eod;^AP9  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 XT2:XWI8  
Fpe>|"&  
十一. phoenix qPal'c0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }6S~"<Ym  
2bIP.M2Fs  
for_each(v.begin(), v.end(), fkKk/M> 1  
( .J=<E  
do_ CuT~ Bj  
[ ~ 9Xs=S!  
  cout << _1 <<   " , " ENoGV;WG  
] -/^a2_d[  
.while_( -- _1), [f._w~  
cout << var( " \n " ) 3[_zz;Y*d  
) 1u`{yl*+?  
); +\s32o zg  
6gr?#D -F  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: MSQz,nn  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor {>EM=ZZfg  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 RaT.%:CRm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M~h^~:Lk  
:~"Dwrui  
-_`dA^  
template < typename Cond, typename Actor > X(r$OZ  
class do_while vZ6_/ew8  
  { Al93x  
Cond cd; e-&0f);i  
Actor act; d ,"L8  
public : \d :AV(u  
template < typename T > 5xb1FH d:  
  struct result_1 }Bk>'  
  { @#u'z ~a)  
  typedef int result_type; :`Sd5b>  
} ; +HAd=DU  
[B_(,/?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &$H7vdWNy  
RyuI2jEy  
template < typename T > %f-Uwq&}Y"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {zNFp#z  
  { mMt~4(5  
  do Q[6<Y,}(pd  
    { 5~!&x@  
  act(t); m)\wbkC  
  } .&Ik(792Z&  
  while (cd(t)); B5R/GV  
  return   0 ; ?xTdL738  
} ,qUOPW?=  
} ; |g`:K0BI  
R? Ys%~5  
jhx@6[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6s<w} O  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 5Sh.4A\  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %^qf0d*  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |V dr/'  
下面就是产生这个functor的类: k$d+w][  
(@(rz/H  
LX%UkfA9  
template < typename Actor > ^630%YO  
class do_while_actor (?ofL|Cg(  
  { e$Npo<u  
Actor act; vyhxS.[9  
public : >|W\8dTQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .ng:Z7  
$`'%1;y@  
template < typename Cond > Ld4Jp`Zg  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b%_[\((  
} ; +Rq7m]  
hsJS(qEh.'  
~IQ2;A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 IEj=pI   
最后,是那个do_ ,b${3*PPQ  
n&fV^ x  
w+Oo-AGNH  
class do_while_invoker {8im{]8_  
  { J_@`:l0,z  
public : N*{>8iFo4  
template < typename Actor > Y'9<fSn5&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (i)Ed9~F"  
  { L=v"5)m2R  
  return do_while_actor < Actor > (act); -egu5#d>  
} VGL!)1b  
} do_; l(A>Rw|  
\f-HfYG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /9k}Ip  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q<UKR|6  
最后来说说怎么处理break和continue .NX>d@ Kc  
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。 B,NHy C1i  
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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