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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda sn>2dRW{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8s+9PE  
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, w8(8n&5  
jg)+]r/hS  
3:H[S_q  
Mk=M)d`  
  class filler r1pj-   
  { >]/RlW[  
public : w^BF.Nu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C_5o&O8Bc  
} ; Ufw_GYxan  
kh7RQbNY<I  
([g[\c,H  
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: Sm7O%V8{p  
E}qW'  
d1[;~)  
3rdrNc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;,WI_iP(w  
O%H c%EfG  
MP LgE.n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?**9hu\BG  
Jam&Rj,  
^Kbq.4  
u)X]]6YJ  
二. 战前分析 0gevn  
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。 -!bfxbP  
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!?}7  
;#)vw;XR  
ZBY*C;[)*P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dp|VQWCq  
  /* --------------------------------------------- */ ]cmq  
vector < int *> vp( 10 ); "z8iuF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y"I8^CA  
/* --------------------------------------------- */ `<#Ufi*c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xU6rZ CqE  
/* --------------------------------------------- */ " J4?Sb<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d~QZc R  
  /* --------------------------------------------- */ fK 4,k:YC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +<})`(8  
/* --------------------------------------------- */  gl$}t H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  9M]%h  
6&,{"N0 T  
, tEd>  
eV5 e:9  
看了之后,我们可以思考一些问题: >LAhc7I  
1._1, _2是什么? t 3l-]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。  S!Bnz(z  
2._1 = 1是在做什么? lWyg_YO@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 n1Z*wMwC  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8V?*Bz-4`  
H~1o^ gU  
&Hj1jM'  
三. 动工 lj US-6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \D5_g8m:  
)k~{p;Ke  
1m{c8Z.h/d  
SHA6;y+U/~  
template < typename T > 6uu49x_^L4  
class assignment p=T6Ix'_2e  
  { BD_"w]bqD  
T value; IW>\\&pJ  
public : 8ioxb`U  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ib}~Q@?2  
template < typename T2 > IM(=j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S-7ryHH*0  
} ;  _(_U=  
By;{Y[@rS  
.  g8WMm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {P7 I<^,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k:yrh:JhB  
C"cBlru8B  
 QUb#84  
3E$h W  
  class holder y,F|L?dIq  
  { ;\],R.!  
public : ( L 8V)1N  
template < typename T > gk^`-`P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3d;w\#? L;  
  { 1,Uf-i  
  return assignment < T > (t); C'&t@@:  
} _08y; _S  
} ; b/g~;| <  
XTKAy;'5  
f1wwx|b%.  
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: O|e/(s?$  
3FQXp  
  static holder _1; N 6t`45  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 A4IPd  
@~j- -L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _s~F/G`iT  
而不用手动写一个函数对象。 +*=?0\  
dz"HO!9  
#+SdX[ N  
5X}OUn8  
四. 问题分析 Dy|DQ>?}  
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。 Q39;bz  
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<m e(!-'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b l]YPx8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <;q)V%IUz  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 gMB/ ~g5b0  
2O+fjs  
五. 问题1:一致性 Y}hz UKJ  
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?| $E35 W=~)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;Ebpf J  
,&aD U  
struct holder VCCG_K9'  
  { f' &  
  // lFc4| _c g  
  template < typename T > pWN5>HV  
T &   operator ()( const T & r) const L.$+W}  
  { kT ,2eel  
  return (T & )r; -z?O^:e#x  
} _/RP3"#  
} ; e*/ya8p?  
G}0fk]%\:  
这样的话assignment也必须相应改动: c 6$n:  
kOLS<>.  
template < typename Left, typename Right > 0qk.NPMB0  
class assignment >YP]IQ  
  { gt:Ot0\7  
Left l; (IIOVv 1J  
Right r; P#x]3j]  
public : %q5iy0~P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5%%A2FrB.S  
template < typename T2 > OJ4-p&1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5c+7c@.  
} ; v}^ f8nVR  
!Z`xwk"!  
同时,holder的operator=也需要改动: >a5avSn  
K0\Wty0  
template < typename T > o](nK5?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i \u"+:j  
  { d$*SVd:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }RY&f4&GV,  
} J6*B=PX=(  
Ykt(%2L  
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。 n+;PfQ|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Bl8&g]dk  
~zA{=|I2  
return l(rhs) = r; +H8;*uZ|k,  
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。 ;WpPdR2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !Knv/:+  
Co^a$K  
template < typename Tp > D[iIj_CKQ  
class constant_t "Gm:M  
  { fP 5!`8  
  const Tp t; ?.&?4*u  
public : p!w}hB598  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k.CHMl]  
template < typename T > oO)KhA?y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k%v/&ojI  
  { DozC>  
  return t; 2\1\Jn#q  
} 4!r> ^a  
} ; q'p>__Ox  
%D:5 S?{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4uUR2J  
下面就可以修改holder的operator=了 q{t"=@lX01  
`O/RNMaC  
template < typename T > -!p -nk@9|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,9;d"ce  
  { & 5u[q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); e{x|d?)8  
} 3((53@s98  
Y)X58_En  
同时也要修改assignment的operator() )iG+pP@.@  
K\GIh8L  
template < typename T2 > ^. i;,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M B,P#7|  
现在代码看起来就很一致了。 f3]u-e'b  
PX1Scvi  
六. 问题2:链式操作 dLek4q `l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vDAv/l9  
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。 pY9>z;qD  
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。 o ) FjWf;  
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。 FE/2.!]&o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y|+ltAK  
Y; eJo  
template < typename T > v1j]&3O  
struct result_1 xR, ;^R|C  
  { 'D4KaM.d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; SEXLi8;/  
} ; i#~1|2  
~Zd n#z\  
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: r,4V SyZF\  
tK|hC[  
template < typename T > cMEM}Qh T  
struct   ref TIa`cU`  
  { (u >:G6K  
typedef T & reference; ].2it{gF?b  
} ; = *A_{u;E  
template < typename T > D{,B[5  
struct   ref < T &> "lf_`4  
  { \[+\JWJj  
typedef T & reference; "Rp]2'?  
} ; dkQA[/k  
nA]dQ+5sT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: BVC{Zq6hi  
Fq5);sX=  
template < typename T > cF[[_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B|O/h! H.  
  { q t}[M|Q^r  
  return l(t) = r(t); 1LjYV  
} s geP`O%  
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。 <>JDA(F"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >gr6H1  
!P!|U/|c  
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 GSW{h[Op  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: '}5}wCLA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 MQ>vHapr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #U&G$E`7  
最后的布局是: t@/r1u|iq  
                Add 5Wi5`8m  
              /   \ ]~(Ipz2NP  
            Divide   5 g-%uw[pf  
            /   \ t MB;GIb #  
          _1     3 8}Y( @ %4  
似乎一切都解决了?不。 *qG=p`  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 m[{*an\  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 qgca4VV|z  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: y( MF_'l  
CFZ= !s)B  
template < typename Right > jq["z<V )x  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @/JGC%!  
Right & rt) const PSHs<Z47  
  { A}\Rms 2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !@/?pXt|  
} S&]:=He  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 hpXu3o7e  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 EW4XFP4 c  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 :7Vm]xd}do  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 4:<0i0)5  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 9~,eu  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 2.&v{gq  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: igz:ek`  
Sjr(e}*  
template < class Action > `bT{E.(T  
class picker : public Action TL7-uH  
  { ^@)/VfVg  
public : VUF7-C*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~N'KIP[W  
  // all the operator overloaded XE$eHx3;  
} ; h)wR[N]n  
~:)$~g7>b  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 :M3l#`4Q  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: o-O/MS   
XtfL{Fy|T  
template < typename Right > u'K<-U8H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >/bl r}5 H  
  { wKY6[vvF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |x<  
} \0WMb  
(I[o;0w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t41cl  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 _i8$!b2Mr  
=,@SZsM*B  
template < typename T >   struct picker_maker jQ`"Op 3  
  { Op%^dwVG(v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u khI#:[  
} ; @/0aj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6xFZv t  
  { (tq)64XVz  
typedef picker < T > result; 9D#PO">|  
} ; yl'~H;su  
RycEM|51V  
下面总的结构就有了: WejY b;KS  
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。 W&!Yprr  
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。 >uuX<\cW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N'`*#UI+  
至此链式操作完美实现。 n1ED _9  
6:EO  
7GP?;P  
七. 问题3 pb{P[-f  
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。 5e2m EQU>  
[ objdQU`  
template < typename T1, typename T2 > t'Q48QAb?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _ _)Z Q  
  { IeU.T@ $  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); akqXh 9g  
} `a6;*r y  
X2e|[MWkp  
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: s{q2C}=$?D  
2#!$f_  
template < typename T1, typename T2 > ADBw" ? >  
struct result_2 S,8zh/1y  
  { FD@! z :  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d=5D 9' +  
} ; Zh(f2urKV  
QHM39Eu]  
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? ./g0T{&  
这个差事就留给了holder自己。 kv5Qxj}  
    ?APzx@$D.  
Qp=uiXs  
template < int Order > s=q+3NTv  
class holder; -xcz+pHQ  
template <> 1OGlD+f  
class holder < 1 > NfO0^^"  
  { FFQF0.@EBi  
public : 2)8lJXM$L  
template < typename T > WWe.1A,  
  struct result_1 d)G-K+&B  
  { N4Lk3]  
  typedef T & result; b R6bS7$  
} ; w}1)am &pD  
template < typename T1, typename T2 > I&xRK'  
  struct result_2 53T2w,?  
  { |-|BM'Y  
  typedef T1 & result; l1:j/[B=  
} ; zyR pHM$E  
template < typename T > {0LdLRNZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @E)XT\;3  
  { sooh yK8  
  return (T & )r; )5t_tPv  
} cnc$^[c  
template < typename T1, typename T2 > H{XW?O^@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @<PL  
  { 4Oy c D  
  return (T1 & )r1; _YJwF1e+M  
} vLke,MKW  
} ; fU}w81oe  
kp$ILZ  
template <> #X8[g_d/  
class holder < 2 > TXaXJIp  
  { 4|e#b(!  
public : B';Ob  
template < typename T > ]@P*&FRcZ  
  struct result_1 DEs?xl]zO  
  { /{U{smtdFl  
  typedef T & result; `WB|h)Y  
} ; @$*c0 . |z  
template < typename T1, typename T2 > 96.Wfx  
  struct result_2 <#Lw.;(U;k  
  { h>/ViB@"W|  
  typedef T2 & result; /7#&qx8  
} ; ?4Lo"igAA  
template < typename T > 1=X=jPwO C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G](K2=  
  { mOB\ `&h5  
  return (T & )r; tWiV0PTI  
} bDo'hDmW  
template < typename T1, typename T2 > _"bx#B*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d5\1-d_uz  
  { op*+fJHD  
  return (T2 & )r2; 'YG`/@n;  
} ^ \?9W  
} ; -^5R51  
>guQY I@4,  
uM}O8N  
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> >。 H6O\U2+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zaZ}:N/w(z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @}gdOaw  
fUXp)0O  
return l(i, j) = r(i, j); kUt9'|9!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m&q;.|W  
hF~B&^dd.  
  return ( int & )i; ]| y H8m  
  return ( int & )j; rA`\we)  
最后执行i = j; $ZU(bEUOG  
可见,参数被正确的选择了。 H1[aNwLr  
zi ,Rk.  
,7(/Il9  
`O{Uz?#*x  
$-RhCnE  
八. 中期总结 9zyN8v2  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: *K(xES! b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1I`D$Xq~:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 07|NPS  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B<LavX>F  
%&XX*& q  
D$cMPFa2Nt  
*ls6#j@  
bwJi[xF  
n@Ag`}  
九. 简化 CnH R&`  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 o FLrSmY)E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Bkc-iC}F  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: co3 ,8\N0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )9r%% #  
  +-*/&|^等 1Q5<6*QL"  
2. 返回引用。 dx}/#jMa  
  =,各种复合赋值等 ry ?2 o!  
3. 返回固定类型。 \bOjb\ w$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |^Es6 .~  
4. 原样返回。 }gW/heUE  
  operator, w8 $Qh%J'<  
5. 返回解引用的类型。 6iG<"{/U5  
  operator*(单目) ib_Gy77Os  
6. 返回地址。 X6,9D[Nw  
  operator&(单目) ^wa9zs2s;/  
7. 下表访问返回类型。 <k](s  
  operator[] 0EOX@;}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s%oAsQ_y  
  operator<<和operator>> #P#R~b]  
$:[BB ,$  
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。 0*?XQV@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: yV/ J(  
s8[9YfuW  
template < typename Left > 4C%>/*%8>  
struct value_return ^-u HdafP  
  { w<Cmzkf  
template < typename T > iyYY)roB  
  struct result_1 h50StZ8Yr  
  { nZCpT |M5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `M ygDG+u  
} ; &8_;:  
zD^f%p ["#  
template < typename T1, typename T2 > nq f<NH3i  
  struct result_2 k8e"5 he  
  { C..2y4bA}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; OLNn3 J  
} ; "t:.mA<v  
} ; fVUBCu  
k6'#  
1fW4=pF-K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uV_)JZ W,L  
i*R:WTw#  
下面我们来剥离functor中的operator() |OZ>/l {  
首先operator里面的代码全是下面的形式: O'-Zn]@.]  
#0g#W  
return l(t) op r(t) 'c0'P%[5A  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) YeC,@d[  
return op l(t) Y@H,Lk  
return op l(t1, t2) I`W-RWZ  
return l(t) op D?}m h1#  
return l(t1, t2) op yvWzc uL#  
return l(t)[r(t)] 0DB<hpC:5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] BhW]Oq&  
i @9 Qb  
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: I"sobZ`  
单目: return f(l(t), r(t)); W}k?gg=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P}9Y8$Y>U  
双目: return f(l(t)); &JhIn%=-  
return f(l(t1, t2)); 0ITA3v8{  
下面就是f的实现,以operator/为例 E#$_uZ4  
pq?[wp"  
struct meta_divide rtL9c w5  
  { f=_?<I{  
template < typename T1, typename T2 > IHbow0'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~hz@9E]O  
  { 7e4tUAiuU  
  return t1 / t2; SKSAriS~  
} A Ok7G?Y  
} ; #/t>}lc  
92aDHECo  
这个工作可以让宏来做: 4 uy@ {  
9Ir~X|}\iL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y- <PsP-I  
template < typename T1, typename T2 > \ t+!gzZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <]Pix )  
以后可以直接用 ?PE1aB+{:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IEoR7:  
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 ;}eEG{`Y  
(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。。。) A,lw-(.z4Z  
ss`q{ARb  
|:=b9kv  
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 2x`xyR_Q.R  
-{8Q= N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > im \ YL<  
class unary_op : public Rettype _X%6+0M  
  { H"FflmUO  
    Left l; I"cQ5gF?A  
public : x-V' 0-#U>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /ik)4]>  
jO&f*rxN  
template < typename T > E8iadf49  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gp ^ owr  
      { ;h-G3>Il  
      return FuncType::execute(l(t)); DtF![0w/  
    } =o{: -EKQF  
}`9fZK{. @  
    template < typename T1, typename T2 > e(n2+S#N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RM^?&PM85  
      { or!D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); GrLM${G  
    } c(Uj'uLc  
} ; U)`3[fo  
+A'q#~yILa  
Jl}!CE@-  
同样还可以申明一个binary_op |,a%z-l  
LTYu xZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D)*_{   
class binary_op : public Rettype F`;TU"pDf  
  { g~Nij~/  
    Left l; 1FD7~S|  
Right r; f`u5\!}=!  
public : XgiI6-B~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^;)SFmjg%  
]m/@wW9  
template < typename T > A| gs Uh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !8  wid&  
      { SA`J.4yn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); } `>J6y9  
    } ,WO%L~db  
S& ,Ju%  
    template < typename T1, typename T2 > =p,4=wo{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =0s`4Y"+  
      { &v3D" J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); f#;ubfi"z  
    } L_ Xn,  
} ; $LxG>db  
,NaV [ "9$  
n~"g'Y  
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  EbBv}9g  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xS H6n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nj~$%vmA  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 pu2wEQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,);= (r9  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 u-%r~ }  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Qe @A5#  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) =e-a&Ep-z  
下面是修改过的unary_op Ersr\ZB  
(s V]UGrZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > j#LV7@H.e?  
class unary_op .fLiXx  
  { vy{rwZ$  
Left l; x%IXwP0  
  5A2Y'ms,/  
public : oN&rq6eN  
o7c%\v[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @H3s2|  
}{#;;5KrB  
template < typename T > E !Oz|q  
  struct result_1 Z9J =vzsHE  
  { ~zE 1'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .*RB~c t  
} ; Q>}e IQ Y  
A=v lC?&Z  
template < typename T1, typename T2 > d$"G1u~%  
  struct result_2 jpYw#]Q  
  { fH#F"^ A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g)Vq5en*   
} ; ny!lj a5[  
SQdz EF  
template < typename T1, typename T2 > z`86-Ov  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X \b}jo^96  
  { f"Z qA'KB#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zx\.2<K  
} ;uM34^  
,-cpsN  
template < typename T > J+/}K>2#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vCy.CN$  
  { XJ f+Eh  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1V*8,YiC<  
} hb /8Q  
h"VpQhi  
} ; hV3,^#9o  
'WKu0Yi^'  
"B|nhd  
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 dxzvPgi?  
好啦,现在才真正完美了。 S F&M (=w<  
现在在picker里面就可以这么添加了: p<of<YU)  
 ESC  
template < typename Right > ql{^"8x  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =R8f)UQYx  
  { (ZE%tbm2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $Q`yNEc  
} -,K*~ z.l  
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。 ,GdxUld  
E<D+)A  
oJlN.Q#u&  
a-T*'F  
O tXw/  
十. bind [ E$$nNs  
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。 !XgQJ7y_Z  
先来分析一下一段例子 FSW3'  
 _/8_,9H  
|Q5H9<*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} k9*J*7l-m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ax-=n(   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^;V}l?J_s  
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。 QE7+rBa  
我们来写个简单的。 0=N4O!X9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vbr~<JT=  
对于函数对象类的版本: 3gxf~$)?  
~hS .\h  
template < typename Func > K:}h\ In  
struct functor_trait (A7T}znG  
  { M*g2VyZ  
typedef typename Func::result_type result_type; $x;tSJ)m~  
} ; Nf=C?`L  
对于无参数函数的版本: )x$!K[=  
y-E1]4?})  
template < typename Ret > z7'n, [  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]sX7%3P  
  { &M0o&C-1/  
typedef Ret result_type; pd=7^"[};  
} ; UlK/x"JDv  
对于单参数函数的版本: Nhjle@J<  
C$KaT3I  
template < typename Ret, typename V1 > N+*(Y5TU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G[|3^O>P  
  { =ied}a :[  
typedef Ret result_type; I?f"<5[0  
} ; TZ^{pvBy  
对于双参数函数的版本: (P2[5d|  
NJ >I%u*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D"`%|`O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {@Blj3;w}  
  { X }m7@r@  
typedef Ret result_type; '9^E8+=|  
} ; }R`8h&J  
等等。。。 ! a86iHU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =L:[cIRrT;  
<2n'}&F  
template < typename Func > Wl,%&H2S<  
struct func_return I 'x$,s  
  { *}+R{  
template < typename T > FpP\-+Sl  
  struct result_1 ,)Yao;Cvd  
  { 5?^]1P_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0w^jls  
} ; ' " Bex`  
V %i<;C  
template < typename T1, typename T2 > Zk wJ.SuU  
  struct result_2 B#J{F  
  { b OW}"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uEBQoP2  
} ; YavfjS:2  
} ; ri_P;#lz  
+nU',E  
Xfj)gPt}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 kBrvl^D{5  
`2pO5B50  
template < typename Func, typename aPicker > #o"tMh!f  
class binder_1 J09*v )L  
  { w(aUEWYL  
Func fn; wUbmzP.  
aPicker pk; wh9L(0  
public : H( MB5  
#X4LLS]VV  
template < typename T > a a4$'8s  
  struct result_1 ! &Z*yH  
  { uRP Ff77  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2q12y Y f  
} ; N0]z/}hd@  
B<A:_'g  
template < typename T1, typename T2 > X>2? `8M  
  struct result_2 4\v~HFsv  
  { Z&TD+fT<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i"/r)>"b  
} ; HS7R lU^  
8^i\Y;6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5@K\c6   
bC6X?m=  
template < typename T > KUbJe)}g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $,!hD\a  
  { "pYe-_"@  
  return fn(pk(t)); ,bxz]S1W  
} VcP:}a< B\  
template < typename T1, typename T2 > fQxSMPWB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &Y{F? c^  
  { x 96}#0'  
  return fn(pk(t1, t2)); l+oDq'[q"  
} *<w3" iq  
} ; o.v2z~V  
$\+"qs)  
\Ph]*%  
一目了然不是么? @sN^BX`z  
最后实现bind E{<?l 7t  
"=FIFf  
anLbl#UV  
template < typename Func, typename aPicker > FWIih5 3`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wI*Y{J  
  { !`Le`c  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); CK=ARh#|  
} Vfb<o"BQk  
@?m+Z"o|z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 o94P I*.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 D$ej+s7  
OqtQA#uL  
十一. phoenix _<XgC\4O|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k/U>N|5  
R!9qQn?  
for_each(v.begin(), v.end(), 3zbXAR*  
( v C^>p5F  
do_ 9g96 d-  
[ ci;&CHa  
  cout << _1 <<   " , " R^uc%onP  
] \` &ej{  
.while_( -- _1), Rw/Ciw2@?  
cout << var( " \n " ) !1("(Eb  
) _$!`VA%  
); pVY4q0@  
SGQD ro=l  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Jlz9E|*qV  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ]/a g*F  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,?I(/jI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ("b*? : B  
%Or2iuO%-,  
_nP)uU$  
template < typename Cond, typename Actor > 3\]~!;dI  
class do_while Y^yG/F  
  { |ebvx?\  
Cond cd; ghX:"vV{n  
Actor act; $:(z}sYQ7  
public : 0Lx3]"v  
template < typename T > ?H<~ac2e  
  struct result_1 \d:h$  
  { PFm\[2  
  typedef int result_type; }Iip+URG  
} ; ,2,W^HJ  
j|k @MfA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O hi D  
+3)[> {~1Z  
template < typename T > QsM*wT&aa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IEc>.J|T&  
  { 4aA9\\hfGY  
  do *N`;I@Q"[  
    { a/:]"`)  
  act(t); 1c / X  
  } K|Om5 p  
  while (cd(t)); tR5tPPw  
  return   0 ; oikxg!0S  
} Et.j1M|g  
} ; ~oo'ky*H!  
q#jEv-j.  
/e .D /;]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %/Bvy*X&  
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。 0lBat_<8  
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。 ^g[J*{+!W  
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。 i2`#   
下面就是产生这个functor的类: }DbE4"^K7  
 tq0;^L  
i0iez9B  
template < typename Actor > Y|:YrZSC  
class do_while_actor xFU5\Zuw  
  { [1Uz_HY["3  
Actor act; i_NJ -K  
public : uS&LG#a  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0`6),R'x  
rtus`A5p  
template < typename Cond > ![).zi+m  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +O4(a.  
} ; o_(0  
7pP+5&*  
95[wM6?J  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 D,E$_0  
最后,是那个do_ 4QO/ff[ o  
$e*B:}x}  
k8 u%$G  
class do_while_invoker CIEJql?`  
  { /z#F,NB  
public : ydB$4ZB3[  
template < typename Actor > &kiF/F 1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s%^o*LQ|9  
  { aiJnfU]W  
  return do_while_actor < Actor > (act); R5gado  
} Fe5jdV<  
} do_; %Lyz_2q A  
TW2Z=ks=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,z G(u 1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 VyY.r#@  
最后来说说怎么处理break和continue O) 1E$#~  
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。 !!*;4FK"q  
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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