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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w{T$3F`@9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [g@qZ5I.  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 7Z:HwZ  
~b#<HG\,,  
t*Ro2QZ  
J&h59dm-  
  class filler rz|Sjtq  
  { 'qiAmaX  
public : mz1m^p)~{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} AaB1H7r-  
} ; ul N1z  
1t/c@YUTy  
XN t` 4$L  
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: Q?j '4  
0&NM=~  
R?lTB3"  
l[5** ?#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <astIu Au  
 Rh6CV  
j8e=],sQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &/^p:I  
sV5k@1Y  
[V?HK_~  
9.dZA9l@g  
二. 战前分析 9(HGe+R4o  
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。 @+M1M 2@Xz  
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 _Fj\0S"  
AX{<d@z`j  
rT;l#<#VE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ts[8;<YD  
  /* --------------------------------------------- */ 7\$}|b[9  
vector < int *> vp( 10 ); ,ynN801\m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +fozE?  
/* --------------------------------------------- */ T7ShE-X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); In%FOPO  
/* --------------------------------------------- */ r`FTiPD.C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?$A)lWk(  
  /* --------------------------------------------- */ S`mB1(h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C<:wSS^@1  
/* --------------------------------------------- */ 0# 1~'e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); P;y!Y/$C  
9fbo  
n@kJ1ee'  
h){#dU+&  
看了之后,我们可以思考一些问题: @/As|)  
1._1, _2是什么? D.7cWR`Wp  
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。 B(71I;  
2._1 = 1是在做什么? |uFb(kL[U  
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。 l#ct;KZ  
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。 g1F9IB42@<  
nw*a?$S3  
{s*1QBM$\Z  
三. 动工 ~a7@O^q 4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \hlS?uD\  
TGG=9a]m  
mg70%=qM0f  
j4@6`[n:  
template < typename T > *R4=4e2#S  
class assignment .u7grC C  
  { v%`k*n':  
T value; E<B/5g!  
public : m#Z9wf] F  
assignment( const T & v) : value(v) {} (mi=I3A(  
template < typename T2 > lv.h?"Ml  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1 5|gG<-  
} ; "3 2Ua3m:G  
KTo}xLT  
H<^3H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Zg= {  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Yqu/_6wLx  
(NnE\2  
hP[/xe  
x5rm 2C  
  class holder fK@UlMC]7  
  { 2WKIO|'  
public : Ygfy;G%  
template < typename T > OL#i!ia.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q-s5-&h(  
  { h>xB"E|.  
  return assignment < T > (t); z:O:g?A  
} b4KNIP7E  
} ; 0lqh;/  
l'!_km0{d  
ZW;Re5?DJ  
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: Bq4@I_b  
#cD$ DA  
  static holder _1; =y?Aeqq\fl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 p*zTuB~e<  
@1k-h;`,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A$P Oc<  
而不用手动写一个函数对象。 a(-t"OL\  
6]!Jo)BF  
N^[MeG,8  
$RRh}w\0^  
四. 问题分析 vls+E o]  
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。 (S=CxK  
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。 ffOV7Dxy  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'UCClj;?K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 gz:US 77  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {c $8?6  
*m&'6qsS  
五. 问题1:一致性 qvh8~[  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| #x6w M~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |D;I>O^"R  
:9>U+)%  
struct holder Oeg^%Y   
  { W$D:mw7  
  // ZS&+<kGD  
  template < typename T > .q 4FGPWz  
T &   operator ()( const T & r) const (G>g0(;D-  
  { j->5%y  
  return (T & )r; 2R3)/bz-SV  
} -ebyW#  
} ; j3?@p5E(  
\$,;@H5I^  
这样的话assignment也必须相应改动: PC,I"l  
1NN#-U  
template < typename Left, typename Right > &6\E'bBt  
class assignment >T14 J'\  
  { y]k{u\2A  
Left l; ,}^;q58  
Right r; *'@T+$3s  
public : ? a*yK8S  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N40DL_-  
template < typename T2 > 9~r8$,e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ``h* A  
} ; w/ID y Q  
pe\]}&  
同时,holder的operator=也需要改动: <5|:QLqy  
>/-Bg:  
template < typename T > ,F|49i.K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [GW;RjPE  
  { A22'qgKm@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x)kp*^/  
} YO.+ 06X  
sdQ "[`~2R  
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。 *APTgXYR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 SQG9m2  
DL '{ rK  
return l(rhs) = r; 7*Gg#XQ>(  
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。 vri<R8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ir;az{T#U  
s<LYSrd  
template < typename Tp >  (=Lx9-u  
class constant_t N/B-u)?\:  
  { O 0P4uq  
  const Tp t; QIcc@PGT9a  
public : V9D>Xh!0H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j;&su=p"  
template < typename T > {k<mN Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const > a8'MK  
  { A9y3B^\*  
  return t; s";9G^:  
} ?$H=n{iW  
} ; J}VG4}L  
yzL6oU-{&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u5P2*  
下面就可以修改holder的operator=了 f5t/=/6>F  
j@jUuYuDgl  
template < typename T > 0 SDyE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @ql S #(  
  { gCI{g. [I!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h}GzQry1  
} Up1e4mNL  
H')8p;~{}  
同时也要修改assignment的operator() I^gLiLUN*6  
6PRP&|.#  
template < typename T2 > gp]T.ol  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &>Nw>V  
现在代码看起来就很一致了。 |#O>DdKHT  
1n>(CwLG"  
六. 问题2:链式操作 ^r 9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3c[TPD_:  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8]% e[  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /V E|FTs  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 89%#;C  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p y%RR*4#  
+)e+$ l  
template < typename T > |il P>b  
struct result_1 FWQNO(  
  { /G!M\teeF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 39Tlt~Psz  
} ; B5/"2i  
%_ Vj'z~T  
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: 43BqNQ0  
D'\gy$9m1  
template < typename T > ]9$^=z%SE  
struct   ref Ou2p^:C(  
  { 6fw2 ;$x"  
typedef T & reference; Gx h1wqLR  
} ; CdNb&Nyz  
template < typename T > h5 PZ?Zd  
struct   ref < T &> o#=O5@>ai  
  { U~Rs?JmTdD  
typedef T & reference; bm-&H   
} ; %v<BE tq  
kuo!}QFL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Hus.Jfam  
Pbl#ieZM  
template < typename T > )&.Zxo;q=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const OCbwV7q:  
  { }6 Mo C0  
  return l(t) = r(t); wp>L}!  
} \~I>@SG2W+  
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。 zIbrw9G  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 h~u|v[@{J  
vW`[CEm^X  
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 +E }q0GV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $3^Cp_p6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 MW|:'D`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DAx 1  
最后的布局是: |sPUb;&~  
                Add Yp;?Zq9  
              /   \ J42/S [Rt  
            Divide   5 Apc!!*7  
            /   \ . MH;u3U  
          _1     3 2 UPG8]  
似乎一切都解决了?不。 \MB$Cwc  
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。 RZqou|ki  
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。 6l& ,!fd  
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: (A\\s$fE/1  
L_R(K89w  
template < typename Right > Z6IWQo,)Rh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?dAy_| zD  
Right & rt) const EEj.Kch}4  
  { sc$I,|d2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )H[Pz.'ah0  
} ?CE&F<?#@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @*-t.b2k  
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。 CK(`]-q>,  
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。 Jqz K5)  
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。 P$*9Z@  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 WSOz^]  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? M^jEp  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: -qdt$jIM  
28LYGrB  
template < class Action > B PG&R  
class picker : public Action WM9z~z'2a  
  { EM,=R  
public : ZP9x3MHe  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  a S ,  
  // all the operator overloaded 7,5Bur  
} ; CRPE:7,D  
<,,X\>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。 FPukV^  
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 $1f8U8  
EjP9/V G@=  
template < typename Right > l9f%?<2D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xt1\Sie  
  { 5Tq*]Z E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I9*BT T]  
} 3_ko=& B$  
'C) v?!19  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > DIx.a^LR  
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。 J7+[+Y  
-|4 Oq  
template < typename T >   struct picker_maker R$i-%3  
  { e@7UL|12  
typedef picker < constant_t < T >   > result; du_~P"[  
} ; N."x@mV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w/csLi.O  
  { 2BV]@]qB  
typedef picker < T > result; ry0YS\W  
} ; qIvnPaYW  
V E?Aa  
下面总的结构就有了: $0|`h)&  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 )Bu#ln"  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ji.T7wn1u  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5:(/k\9+yv  
至此链式操作完美实现。 "<&) G{  
6o4Y]C2W{1  
BJKv9x1jK  
七. 问题3 DGNn#DP  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 P~s u]+  
D.gD4g_O/  
template < typename T1, typename T2 > {%c&T S@s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -quJX;~  
  { 2@Oz_?O=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); slAR<8  
} ]EdZ,`B4  
B_ bZa  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Sg*+!  
 C=qL0  
template < typename T1, typename T2 > ch33+~Nn  
struct result_2 a9NIK/9  
  { "EwzuM8 f  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f4$sH/ 2#v  
} ; 6B+?X5-6DH  
nWA>u J5  
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? w@pJ49  
这个差事就留给了holder自己。 /  QT>"  
    P=l 7m*m  
*P8CzF^>\&  
template < int Order > X0]{8v%  
class holder; v[V7$.%5Q  
template <> v2k@yxt(  
class holder < 1 > tXcZl!3x  
  { s"R5'W\U  
public : S_?sJwM  
template < typename T > Po*!eD  
  struct result_1 & H8  %  
  { 6sG5 n7E-A  
  typedef T & result; &hih p"  
} ; HvmE'O8  
template < typename T1, typename T2 > A?h o<@^  
  struct result_2 u~PZK.Uf0  
  { WtO@Kf:3GH  
  typedef T1 & result; d:"7Tw2v+  
} ; yhrjML2K  
template < typename T > @0(%ayi2Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y?U@F/^}N  
  { FC WF$'cO  
  return (T & )r; F}=_"IkZ  
} udmLHc  
template < typename T1, typename T2 > ?TJ4L/"(k6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sDAP'&  
  { E1SWZ&';  
  return (T1 & )r1; uh`5:V  
} Swh\^/B8  
} ; \Foo:jON  
m^ Epw4eg  
template <> %7QSBL  
class holder < 2 > m_.9 PZ  
  { L/In~' *-  
public : W]XM<# ^^  
template < typename T > 2_ 1RJ  
  struct result_1 %J Jp/I  
  { `vz7 }TY  
  typedef T & result; g)=$zXWhP  
} ; bg|dV  
template < typename T1, typename T2 > ZMLN ;.{Na  
  struct result_2 %a FZbLK  
  { -*Tf.c  
  typedef T2 & result; ',/#|  
} ;  W =;,ls  
template < typename T > O(VWJ@EHn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rT\~VJ>+i  
  { mE_%  
  return (T & )r; 4>OS2b`.;  
} /:ZwGyT;  
template < typename T1, typename T2 > (:F]@vT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +r7hc;+G  
  { ]=9 d'WL  
  return (T2 & )r2; {]dG 9  
} \GQRpJ#h1  
} ; pU'${Z~b  
M?DZShkV_  
EV-sEl8ki  
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> >。 -v-kFzu  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ![$`Ivro`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [+QyKyhTO  
dm]g:KWg  
return l(i, j) = r(i, j); 9HEqB0|ZRu  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7r^Cs#b+I  
(>E/C^Tc%  
  return ( int & )i; fj/L)i  
  return ( int & )j; @3$I  
最后执行i = j;  JZ+6)R  
可见,参数被正确的选择了。 VrLp5?Bh  
zA}JVB  
v*0J6<  
d2V\T+=  
A+GRTwj  
八. 中期总结 > ;#Y0  
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: b8Z_o N5!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S(nQ?;9,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 63J3NwFt  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >F:1a\c  
.c&&@>m@.  
V8nQ/9R;  
$_;rqTk]g  
e$_gOwB  
vH-|#x~  
九. 简化 ah f,- ?S  
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。 kZo# Ny  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w\ 0vP  
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: +H?g9v40  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S7WHOr9XMV  
  +-*/&|^等 (n8?+GCa  
2. 返回引用。 )">#bu$  
  =,各种复合赋值等 y z!L:1DG  
3. 返回固定类型。 2wnk~URj  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,9}JPv4Z  
4. 原样返回。 a'/C)fplL  
  operator, Fx}v.A5  
5. 返回解引用的类型。 i7PS=]TK\  
  operator*(单目) 'jMs&  
6. 返回地址。 &WLN   
  operator&(单目) R9^vAS4t[O  
7. 下表访问返回类型。 H\n6t-l  
  operator[] DTuco9yr[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 EC0B6!C&7  
  operator<<和operator>> s8[(   
W1<*9O  
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。 -,YI>!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: DBHHJD/q  
AzF*4x  
template < typename Left > & wtE"w  
struct value_return Te~jYkCd  
  { |f$ws R`&  
template < typename T > f*rub. y  
  struct result_1 DJ7ak>"R  
  { jtpHDS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; d }fd^x/  
} ; Sz<:WY/(x  
Gey-8  
template < typename T1, typename T2 > _<jU! R  
  struct result_2 ,mvFeo;@f  
  { H)E,([   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g.Qn,l]X/p  
} ; 6Iv};f"Y  
} ; a@&qdp  
TCzlu#w  
"~EAt$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9S17Lr*c  
x 9\{a  
下面我们来剥离functor中的operator() Z:,\FB_U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: FN/l/OSb  
k$m'ebrS.~  
return l(t) op r(t) ME]7e^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;`c:Law4  
return op l(t) qi7*Jjk>90  
return op l(t1, t2) j DEym&-  
return l(t) op ZL0k  
return l(t1, t2) op EXjR&"R  
return l(t)[r(t)] m*HUT V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @ N'P?i  
a6ryyt 5  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: *oIIcE4g7  
单目: return f(l(t), r(t)); v(JjvN21  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *y|w9 r p  
双目: return f(l(t)); c)N_"#&  
return f(l(t1, t2)); U?|A3;,xh  
下面就是f的实现,以operator/为例 !BrZTo  
*^7^g!=z2  
struct meta_divide g#l!b%$  
  { ~H?v L c;>  
template < typename T1, typename T2 >  PBW_9&d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6tP!(  
  { n} !')r  
  return t1 / t2; /Us+>vg!  
} dc~vQDNw[X  
} ; *gGw/jA/  
Lw^%<.DM+t  
这个工作可以让宏来做: -{JReplc  
K iXD1Zpz  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s nxwe  
template < typename T1, typename T2 > \ v,N!cp1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NcwUK\  
以后可以直接用 XPq`; <G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [:e>FXV  
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 y6sY?uu  
(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。。。) Yz0HB EA  
-:L7iOzgD  
PIFZ '6gn  
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 R6>*n!*D@  
&1=,?s]&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fd80T6[  
class unary_op : public Rettype `LIlR8&@aX  
  { WTt /y\'6  
    Left l; K^GvU0\  
public : `Has3AX8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +JD^5J,-NJ  
HlkjyD8  
template < typename T > &.z-itiV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *"F*6+}w"  
      { h<?I?ZR0$  
      return FuncType::execute(l(t)); "FGgem%9  
    } _h=h43'3  
hhylsm  
    template < typename T1, typename T2 > =yqg,w&Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jamai8  
      { rc%*g3ryLG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u|EJ)dT?  
    } E6G;fPd= E  
} ; ]>sMu]biH  
.g}Y! l  
Y%]g,mG  
同样还可以申明一个binary_op 6~s{HI!  
c(?OE' "Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?&1%&?cg9  
class binary_op : public Rettype rSW{1o'  
  { C;70,!3  
    Left l; sZqi)lo-s  
Right r; G~*R6x2g  
public : YWi Y[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CSm(yB{|pC  
\4 t;{_  
template < typename T > JL:B4 f%}B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ov!L8 9`[u  
      { x5U;i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,(c'h:@M  
    } u6\W"LW  
\vj xCkg{  
    template < typename T1, typename T2 > =PLy^%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P8CIKoKCV  
      { hE2{m{^A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }zeKf/?'  
    } ,0>_(5  
} ; #]}G{ P  
L`^ v"W()  
\jkDRR[  
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 F 'HYWH0?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6ESS>I"su  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )OGO wStz  
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。 &j{I G`Trl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F20%r 0  
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。。。 L#IY6t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8Waic&lX~  
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) Z>@\!$Mc  
下面是修改过的unary_op jJ_6_8#  
SS,'mv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > aMJ9U )wnK  
class unary_op bV@5B#] 2R  
  { <("P5@cExU  
Left l; oX/#Mct{s  
  6XeqK*r*  
public : O} lqY?0*  
a9nXh6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} AlgVsE%Va  
VD=F{|^  
template < typename T > jLul:* L  
  struct result_1 3_ =:^Z  
  { z]i/hU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; cC,gd\}M  
} ; yLt?XhRlp  
]b&qC (  
template < typename T1, typename T2 > e=Kr>~q=  
  struct result_2 cXOb=  
  { )jRaQ~Sm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q]*:RI?wGT  
} ; f6HDfJmE  
!un_JZD  
template < typename T1, typename T2 > pQ+4++7ID  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j%*<W> O  
  { |:`gjl_Nf  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); RAEiIf!3  
} _P]k6z+  
v[?eL0Z  
template < typename T > *_yp]z"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h"Q&E'0d  
  { S#7.y~e\  
  return OpClass::execute(lt(t)); SRk-3:  
} X_I.f6v{  
akA C^:F  
} ; *:,7 A9LY  
s|8_R;  
x"PMi[4  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug N &vQis  
好啦,现在才真正完美了。 C  F<  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4T#Z[B[  
.aR$ou,7  
template < typename Right > <H!; /p/S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B3Esfk  
  { P1QGfp0-J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); UBy:W^\g  
} iW <B1'dp  
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。 nF| m*_DW  
P}Ule|&LK  
5 %aT  
$;+`sVG  
o//PlG~  
十. bind V0 OT_F  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 jvos)$;L-  
先来分析一下一段例子 C0Ti9  
ldm=uW  
l. i&.;f  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C{):jH,Rf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y3C$%yv0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [mk!] r  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0IjQqI  
我们来写个简单的。 "Mmvf'N  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /!0{9F<  
对于函数对象类的版本: jCbxI^3A  
:j,e0#+sA  
template < typename Func > |"a%S,I'  
struct functor_trait o %tvwv  
  { <El6?ml@  
typedef typename Func::result_type result_type; +hS}msu'  
} ; :ITz\m  
对于无参数函数的版本: <)(STo  
x:Kca3pv_  
template < typename Ret > C_Z[ul  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tpi63<N  
  { "n@=.x  
typedef Ret result_type; jW+L0RkX  
} ; mYzq[p_|j  
对于单参数函数的版本: %@jv\J  
Iih~rWJ  
template < typename Ret, typename V1 > ~8EG0F;t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > '4qi^$|\  
  { E8Wgm 8  
typedef Ret result_type; )f0t"lk  
} ; !Hr +|HKQ?  
对于双参数函数的版本: v 1O* Q  
hzc2c.gcF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2 }Q)&;u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PRCr7f  
  { 9Kyr/6w4-k  
typedef Ret result_type; Re b^w,  
} ; k^.9;FmQ  
等等。。。 '&}B"1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy S<LHNZu|^A  
5X-cDY*|  
template < typename Func > `7|v  
struct func_return N|h}'p  
  { =`rESb[  
template < typename T > d&0^AvM@  
  struct result_1 ^@`dsll  
  { "ND 7,rQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i5*sG^<$H  
} ; 7Q.?] k&  
Y0U<l1(|  
template < typename T1, typename T2 > ^YKEc0"w(  
  struct result_2 }45&s9m=  
  { ([ xYOxcp5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W%.Kr-[?`o  
} ; ^r$P&}Z\b  
} ; mi3yiR  
e p;_'  
C;;dCsiV5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 pFD L5  
-$4PY,  
template < typename Func, typename aPicker > F,`y_71<  
class binder_1 qgU$0enSs  
  { t1.5hsp  
Func fn; uV*&a~  
aPicker pk; #2&_WM!   
public : jQ_j#_Vle  
dd>stp   
template < typename T > :\48=>  
  struct result_1 ek#{!9-  
  { [>4Ou^=1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1< ;<?  
} ; :NO'[iE  
dGcG7*EX  
template < typename T1, typename T2 > (6 fh[eK86  
  struct result_2 xq.,7#3  
  { l>S~)FNwXJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i%0Ml:Y  
} ; y#^d8 }+  
kL,AY-Iu{@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} SUfl`\O  
+kQ$X{+;8  
template < typename T > C jsy1gA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 50Co/-)j  
  { =g$%.  
  return fn(pk(t)); V\WqA8  
} 6<R!`N 6  
template < typename T1, typename T2 > ]7-*1kL8=~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^6|Q$]}Ok  
  { =ex71qj)  
  return fn(pk(t1, t2)); NS;,(v{*N  
} X[ }5hZcX  
} ; uG2Hzav  
J(VJMS;_  
c:4M|t=  
一目了然不是么? *K'(t  
最后实现bind `$7j:<c=  
O!kBp(?]  
f 6Bx>lh  
template < typename Func, typename aPicker > ; 7[5%xM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `TOm.YZG  
  { @%fNB,H`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Y dmYE $  
} <MI>>$seiJ  
\L(~50{(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 pog*}@ OS  
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。 KE`}P<K&  
1pVagLlb:7  
十一. phoenix _JiB=<Fkr  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 'q8T*|/  
uMtq4.  
for_each(v.begin(), v.end(), $3|++?  
( :a R&t#<"E  
do_ N)03{$WM  
[ l_y:IY$"  
  cout << _1 <<   " , " (qnzz!s  
] t0d1? ?G  
.while_( -- _1), lW1Al>dW<  
cout << var( " \n " ) *pCT34'--  
) J84Q|E  
); %%}U -*b  
%vDN{%h8  
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\V>Sj(  
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 |vw0:\/ H  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Dx/BxqG6}_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D|@*HX@_Xp  
G< l+94(  
Jc"xH~,  
template < typename Cond, typename Actor > N2vSJ\u  
class do_while kqYWa`eE  
  { BYFvf(>  
Cond cd; >uN{cohs  
Actor act; [nB[]j<R*  
public : !v;N@C3C  
template < typename T > O{uc  h  
  struct result_1 V<Q''%k  
  { LWuciHfd+  
  typedef int result_type; V6B`q;lA  
} ; j]#qq]c  
qI"Xh" c?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} bf|s=,D  
Stq&^S\x69  
template < typename T > qR/~a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DpH+lpC  
  { \3LP@;Phn  
  do oW3j|V  
    { I{U7BZy  
  act(t); gE]6]L  
  } D]\of#%T  
  while (cd(t)); V}o`9R@tx}  
  return   0 ; V6P2W0 m  
} ZgK[,<2  
} ; xr}3vJ7  
?zGx]?1P1<  
dE~]%fUFy-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mZQW>A]iE  
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。 ,c<&)6FU]  
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。 #$2 {l,>  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 n]^zIe^6  
下面就是产生这个functor的类: ul$k xc=N  
_GS_R%b  
+e}v) N  
template < typename Actor > 7yM=$"'d  
class do_while_actor ~(OG3`W!  
  { {Z0(V"Q  
Actor act; Oo^kV:.)  
public : MwbXZb{#"=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <ZO"0oz%  
Vea2 oQq  
template < typename Cond > 5]pvHc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #@FMH*?xX6  
} ; m:&go2Y  
h|qTMwPr  
BdBwfH%:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @yp#k>  
最后,是那个do_ L/\s~*:M  
])F*)U  
*?bOH5$@Nw  
class do_while_invoker >G7dw1;  
  { E/[>#%@i  
public : .aS`l~6  
template < typename Actor > KUJCkwQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mq 0d ea  
  { K!W7a~ @  
  return do_while_actor < Actor > (act); q:h7Jik  
} \#Md3!MG  
} do_;  2%4u/  
E2dl}S zp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6S K;1Bp-{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b9nTg  
最后来说说怎么处理break和continue 1eHU!{<fqm  
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。 Z p8\n:  
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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