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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w2_bd7Wp<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5p.rwNE  
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, #Zrlp.M4  
/|6;Z}2  
U- )i+}Ng  
Xd^\@  
  class filler orOt>5}b<  
  { AL>$HB$  
public : C8z{XSo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  Yn8=  
} ; ^%O]P`$  
)iFJz/n>  
r@ZJ{4\Q  
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: J9~ g|5  
EkziAON  
S)D nPjN{  
\7CGUB>L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !.d@L6  
w^t/9Nasi  
;G%R<Z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )"pF R4  
VkZ7#  
@')[FEdW  
j_Yp>=+[  
二. 战前分析 hdrm!aBd  
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。 *QH28%^  
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 i[ mEi|  
=Q\r?(Iy  
s_mS^`P7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6'FdGS  
  /* --------------------------------------------- */ Qjb:WC7he  
vector < int *> vp( 10 ); &Y }N|q-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6Oy$gW)  
/* --------------------------------------------- */ >3Eo@J,?d  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <~WsD)=$  
/* --------------------------------------------- */ @ta7"6p-i@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *6VF $/rP  
  /* --------------------------------------------- */ M]J ^N#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :5{wf Am  
/* --------------------------------------------- */ 4T ~}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i*Z" Me  
=|Y,+/R?  
c I4K+  
.nVa[B |.  
看了之后,我们可以思考一些问题: }|pwz   
1._1, _2是什么? ,LnII  
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。 Sn|BlXrey  
2._1 = 1是在做什么? \RG8{G,  
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。 y2^Y/)   
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。 H*r)Z 90  
tIuCct-  
C)`Fv=]R  
三. 动工 \hx1o\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6 |PrX L&  
y#3j`. $3p  
I+tb[*X+  
3R.W >U  
template < typename T > G6$kv2(k`@  
class assignment ~=uWD&5B4  
  { v]B3m  
T value; zN^n]N_?  
public : 8; 0A g  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~Vr.J}]J  
template < typename T2 > *GL/aEI<$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0.8  2kl  
} ; zem8G2#c  
ewctkI$,5  
hhCrUn"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x-^`~ p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment wAf\|{Vn  
wk5s)%V  
&m-PC(W+  
ahJ`$U4n  
  class holder 6ZP(E^.  
  { U:^PC x`  
public : {>hC~L?6  
template < typename T >  : y%d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S[PE$tYT#t  
  { w n/_}]T  
  return assignment < T > (t); 8%A#`)fb  
} u{['<r;I  
} ; A%KDiIA  
(k5We!4[1  
K,+LG7ec  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: J}v}~Cv  
C~2F9Pg  
  static holder _1; kmP]SO?tx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2bw_IT  
VVac:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QbkLdM,S*  
而不用手动写一个函数对象。 TN+iA~kQ  
RP[{4 Q8  
tn(JC%?^  
B-ngn{Yc   
四. 问题分析 T@2#6Tffo  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 {< )1q ;  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Pg,b-W?n*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [uC ]*G]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2@'oe7E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *|%@6I(  
FGigbtj`  
五. 问题1:一致性 ?Y-%'J(  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ($au:'kU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1+szG1U=  
r e/@D@%  
struct holder ;RDh ~EV  
  { t<#mP@Mz=N  
  // ~ $Tkn_w#  
  template < typename T > >7lx=T x  
T &   operator ()( const T & r) const -+(jq>t  
  { Tl(^  
  return (T & )r; D!{Y$;  
} TSTl+W  
} ; 1"zDin!A  
^U `[(kz=  
这样的话assignment也必须相应改动: nzd2zY>V  
R Q vft  
template < typename Left, typename Right > _ky,;9G]  
class assignment fkuLj%R  
  { B~]k#Ot)  
Left l; = s>T;|  
Right r; m+`fn;*  
public : Isvx7$Vu+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aoMqSwF=  
template < typename T2 > PmkR3<=leg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } P\yDa*m  
} ; `NCwK6/i  
f,h J~  
同时,holder的operator=也需要改动: S>h;K`  
;YA(|h<  
template < typename T > xbdN0MAU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :o|\"3  
  { {IxA)v-`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +ln9c  
} LxYrl-  
rf $QxJ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 F<n3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  3,p]/Z_  
l==``  
return l(rhs) = r; 9!6f-K  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8J:}%DaxL  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XG}C+;4Aw  
_wTOmz%|R  
template < typename Tp > #xho[\  
class constant_t PH1p2Je  
  { W#^2#sjO  
  const Tp t; l n{e1':$"  
public : $w)!3c4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &+cEV6vb+  
template < typename T > u?4:H=;>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D&od?3}E  
  { SG6kud\b  
  return t; 8B /\U'  
} C>-aIz!y  
} ; _Tf4WFu2  
~<O7$~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 48:>NW  
下面就可以修改holder的operator=了 &,}j #3<  
)k\H@Dy%$  
template < typename T > Tu$f?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 695V3R 7  
  { '?!zG{x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :Pvzl1  
} Xnz3p"  
lt ^GvWg  
同时也要修改assignment的operator() 9{(.Il J>  
>OL3H$F  
template < typename T2 > 4[.oPK=i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x.f]1S7h[  
现在代码看起来就很一致了。 :e_V7t)o  
ur3(HL  
六. 问题2:链式操作 Hw7;;HK 7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q#T/  
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。 QIB\AAclO  
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。 E8pB;\Z(  
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。 <L"GqNuRQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W yB3ls~  
{ &"CH]r  
template < typename T > {l>yi  
struct result_1 pk^K:Xs}  
  { 4(|cG7>9-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 23c 8  
} ; v-#Q7T  
zb k q   
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: X'd9[).  
i>D.!x  
template < typename T > $"FQj4%d  
struct   ref vd [}Gd  
  { =<{np  
typedef T & reference; -*$HddD  
} ; iH/6M  
template < typename T > V8rx#H~  
struct   ref < T &> n@C[@?D  
  { y0#u9t"Z;  
typedef T & reference; U^Q:Y}^  
} ; $}) g?Q  
(Dw,DY9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  swK-/$#  
' 0J1vG~c  
template < typename T > /W>iJfx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Kla'lCZ  
  { Bwa'`+bC  
  return l(t) = r(t); @)|C/oA  
} i.3= !6z  
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。 *v9 2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8n'B6hi  
~\Hc,5G  
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 \#Pfj &*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^>i63Yc  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !a7[ 8&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1guJG_;z  
最后的布局是: rEB @$C^  
                Add -(  
              /   \ $wo?!gt  
            Divide   5 %p2Sh)@M  
            /   \ v6>_ j L  
          _1     3 , Wk?I%>  
似乎一切都解决了?不。 5*Y^\N  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 j`~Ms>  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 WU71/PYm`  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ^pQCNKLBY  
#vti+A~n,4  
template < typename Right > ,n3a gkPO>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?QFpv #4  
Right & rt) const _3TY,l~  
  { m 8aITd8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P} 0%-JC  
} _$ +^q-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Zc W:6po>  
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。 X!9 B2w  
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。 4nh>'v%pD  
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。 C -\S/yd  
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。 6]W=nAD  
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? %M7` Hwu  
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: LR".pH13  
,*7 (%k^`  
template < class Action > PIdikA  
class picker : public Action -o $QS,  
  { Bq D'8zLD  
public : Gn ~6X-l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'VzP};  
  // all the operator overloaded kBD>-5Sn_T  
} ; 6L"%e!be6  
{^\+iK4bS  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 O(D ~_O.  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: _qw?@478  
7 "20hAd  
template < typename Right >  %oZ6l*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P<X\%_Iat  
  { ]yK7PH-{L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nxWY7hU  
} 9~]~#Uj  
]n_ k`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =cm~vDl[  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 k1{K*O$e  
g# Sl %Y  
template < typename T >   struct picker_maker 1(I6.BHW  
  { zNxW'?0Z?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {^CY..3 A  
} ; 9x>d[-#y:J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [5G6VNh=  
  { m[~V/N3  
typedef picker < T > result; S- pV_Ff  
} ; /& Jan:  
V^3L3|k  
下面总的结构就有了: MZSy6v  
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。 1 *'HL#  
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。 3RYpJAH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  gQ'zW  
至此链式操作完美实现。 tzZ`2pSh  
UTH*bL5/J2  
xe{ !wX  
七. 问题3 ^l9N48]|?  
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。 sz:g,}~h  
B@&4i?yJ  
template < typename T1, typename T2 > WY?[,_4U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cq}EZ@ .  
  { AgS 7J(^&3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tnH2sHby  
} dIN$)?aB0  
DJ'zz&K  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -w9pwB  
}=<  
template < typename T1, typename T2 > @;*Ksy@1O  
struct result_2 h"X;3b^ m  
  { c 0,0`+2~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,{M^-3C  
} ; w,#>G07D  
n^Hm;BiE#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? fmU {  
这个差事就留给了holder自己。 h2Ld[xvCu%  
    J]{QB^?  
L2\#w<d  
template < int Order > z@!`:'ak  
class holder; RRmz"j>  
template <> gG0!C))8  
class holder < 1 > ]Lf{Jboo  
  { 9IjIIM2y  
public : eD,.~Y#?=  
template < typename T > EK {Eo9l  
  struct result_1 |2O]R s  
  { 8&GBV_`I  
  typedef T & result; %|auAq&w  
} ; e7 ^mmm  
template < typename T1, typename T2 >  `=4r+  
  struct result_2 &XIt5<$~R  
  { wjH zE  
  typedef T1 & result; 'GNK"XA^  
} ; SF7\<'4\N  
template < typename T > 6n,i0W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n6wV.?8  
  { /)YNs7gR  
  return (T & )r; Z InpMp  
} \hTm)-FP  
template < typename T1, typename T2 > |n2qVR,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %RTBV9LIXr  
  { '*K:  lx  
  return (T1 & )r1; 7I&&bWB  
} /5S30 |K  
} ; CS2 Bo  
6.sx?YYM  
template <> `#rL*;\uV  
class holder < 2 > V LOO8N[o  
  { ^]H5h]U '  
public : ,|3MG",@@h  
template < typename T > &TUWW/?T  
  struct result_1 ( l\1n;s*B  
  { H=<S 9M  
  typedef T & result; 3k\#CiB{  
} ; Z_$%.  
template < typename T1, typename T2 > /NLui@|R  
  struct result_2 BBaQ}{F8>2  
  { .!Oo|m`V@  
  typedef T2 & result; P@Hs`=  
} ; =m!-m\B/  
template < typename T > ( Z619w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o2nv+fy W  
  { )B T   
  return (T & )r; r /YMLQ  
} \.0^n3y  
template < typename T1, typename T2 > D[4u+g?[}>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ? E1<!~  
  { 3_ r*y9l  
  return (T2 & )r2; |LRedD7n  
} w{I vmdto  
} ; #H)vK"hF  
@'w"R/,n-@  
!02`t4Zc-  
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> >。 y0Fb_"}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LzG%Z1`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S ^"y4- 2  
rx'RSo#1O  
return l(i, j) = r(i, j); hcgMZT!<5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *M[?bk~~  
o\[~.";Z  
  return ( int & )i; 4qO+_!x{)  
  return ( int & )j; KT_!d*  
最后执行i = j; O(#)m>A  
可见,参数被正确的选择了。 !F*5M1Kjd  
"An,Q82oHf  
X@'u y<tI-  
+M./@U*g  
spGb!Y`mR  
八. 中期总结 1A?W:'N  
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: pf2[ , v/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 i{Uc6 R6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8Ry3`ct  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k|v3.< -  
 Hu^1[#  
O)C\v F#  
0QB iC]9  
1[mXd  
3YeG$^y"  
九. 简化 .\\DKh%  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 #Z}Rf k(~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,QOG!T4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 6}Vf\j~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n#/_Nz  
  +-*/&|^等 V8 e>l[tH  
2. 返回引用。 }wWKFX  
  =,各种复合赋值等 6~0$Z-);(  
3. 返回固定类型。 @D)al^]x6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ot$-!Y;<  
4. 原样返回。 Av @b!iw+  
  operator, Bt[/0>i  
5. 返回解引用的类型。 5uGqX"  
  operator*(单目) W$QcDp]#p}  
6. 返回地址。 ~Xw"}S5  
  operator&(单目) yID 164&r  
7. 下表访问返回类型。 MV! {j;g1<  
  operator[] `^91%f  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 x"eRJii?  
  operator<<和operator>> yTyj'-4  
68bQ;Dv  
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。 iF*:d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B6=ebM`q  
> pgX^  
template < typename Left > Y4%:7mw~=  
struct value_return pb^i^tA+A  
  { TvwZW!@jc  
template < typename T > OHv[#xGuV?  
  struct result_1 Pl(Q,e7O]  
  { TH)"wNa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @)IjNplYkw  
} ; OL5v).Bb  
Us%T;gW  
template < typename T1, typename T2 > wWgWWXGT}  
  struct result_2 T _M!<J  
  { :WC2Ax7$2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ai}mOyJs  
} ; w|3z;-#Q;  
} ; nvca."5y  
S(QpM.9*  
U!T~!C^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait KjV:|  
mrTlXXz  
下面我们来剥离functor中的operator() YTAmgkF\4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r[1i*b$  
<wZQc  
return l(t) op r(t) QS0:@.}$E)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ( W a  
return op l(t) l|xZk4@_uE  
return op l(t1, t2) Xsa2(-  
return l(t) op NHB4y/2  
return l(t1, t2) op Yv hA_v  
return l(t)[r(t)] r$5i Wu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] K )[]fm  
Pf*^ZB%  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: l;af~ef)'  
单目: return f(l(t), r(t)); n 9\ C2r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); - *F(7$  
双目: return f(l(t)); :iFIQpk  
return f(l(t1, t2)); #u2J;9P  
下面就是f的实现,以operator/为例 nv)2!mAh\  
@|LBn6q  
struct meta_divide ]e >RK'  
  { F1iGMf-8  
template < typename T1, typename T2 > '[J<=2&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^?$WVB  
  { vK(i 9>;7  
  return t1 / t2; e'~Zo9`r6  
} AGH|"EWG  
} ; |\_^ B  
~n[d4qV&  
这个工作可以让宏来做: b'P eH\h{  
ay1YOfa*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /V=24\1Ky  
template < typename T1, typename T2 > \ <$6QDfa#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $=5=NuX  
以后可以直接用 n$U#:aQE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1h>yu3O  
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 3VI4X  
(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。。。) iP@ZM =&wz  
h\7fp.  
x&^_c0fn  
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 Wqc)Fv70m  
#BJG9DFP4`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {D!6%`HKV+  
class unary_op : public Rettype !h(|\" }  
  { R-NS,i={  
    Left l; _FXZm50\g{  
public : PGYXhwOI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Vm5c+;  
dcLA1sN,  
template < typename T > 0ge$ p,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dw=gs{8D  
      { JYrY[',u  
      return FuncType::execute(l(t)); WVmq% ,7  
    } Tneq6>  
Xcrk;!IB?  
    template < typename T1, typename T2 > !/^-;o7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (RUT{)p[  
      { :Xn7Ha[f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i `s|,"0o  
    } +$$$  
} ; Mmo6MZ^  
-29gL_dk.  
N0K){  
同样还可以申明一个binary_op pG34Qw  
I=7Y]w=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P+!"wX0*N  
class binary_op : public Rettype -pU|hSW*b  
  { 4-kZJ\]  
    Left l; i.xXb [M+  
Right r; 5GA\xM-  
public : &n[~!%(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $B#6tk~u  
;Og&FFs'  
template < typename T > 4<lQwV6=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const { F'Kk\f%:  
      { ]Ni;w]KE  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  Og2vGzD  
    } ~XydQJ^*  
FVB;\'/  
    template < typename T1, typename T2 > 4D$;KokZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V $|<  
      { F( Ak  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YC=S5;  
    } R#n%cXc|  
} ; `gpQW~*R-;  
KQld YA|m  
rVtw-[p  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 2oZ9laJO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7 uMd ZpD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _ 1*7Z=|  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~gI{\iNF/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?\/qeGW6G  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 h{}mBQl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1/ZR*f a  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Sd))vS^g  
下面是修改过的unary_op IN7<@OS7  
>Z Ke  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > aV`&L,Q)7E  
class unary_op J4 tcQ  
  { r]P,9  
Left l; S2C]?6cTq  
  |xr\H8:(!  
public : `7+j0kV)  
aF8k/$u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} hzY[ G :  
wU`!B<,j  
template < typename T > 6+dn*_[Z6  
  struct result_1 [U\(G  
  { OQ4c#V?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !OcENV  
} ; b!$}ma;B  
x.$1<w64t  
template < typename T1, typename T2 > #\4 b:dv  
  struct result_2 -DO&_`kn  
  { ohc1 ~?3b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LH]CUfUrUE  
} ; ad n|N  
ujgLJ77  
template < typename T1, typename T2 > dl l%4Sd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^m7~:=K7WG  
  { VY'Q|[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Xt,X_o2m|]  
} . p^xS6e{  
_$/ +D:K  
template < typename T > .Gb+\E{M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mog9jw  
  { }qC SS<a  
  return OpClass::execute(lt(t)); }uX|5&=~f  
} fk5XvL  
K]N~~*`%`  
} ; 's@MQ! *  
OM9 6`  
A['uD<4b  
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 t 6u-G+}  
好啦,现在才真正完美了。 M%=P)cC  
现在在picker里面就可以这么添加了: a0d ,  
[}""@?  
template < typename Right > TGWdyIk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N&;\PfG  
  { {-*\w-~G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {HZS:AV0  
} !p% @Deu  
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。 2uu[52H8d%  
5~\Kj#PBx  
I]sqi#h$2W  
:{CFTc5:A  
Hptq,~_t  
十. bind nGZ \<-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 q0|Z oP  
先来分析一下一段例子 w~v<v&  
oYq,u@oM  
my[,w$YM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n2 na9dX)w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &|,s{?z2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Dh8(HiXf:  
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。 XWF7#xM  
我们来写个简单的。 a#R %8)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x?>!UqgkY  
对于函数对象类的版本: o~}1 oN  
5\+EHW!o  
template < typename Func > t0I>5#*WU  
struct functor_trait M@5KoMsB9  
  { 1wU=WE(kKZ  
typedef typename Func::result_type result_type; oFwG+W /  
} ; QQSH +  
对于无参数函数的版本: qYDj*wqf  
w64.R4e  
template < typename Ret > i)GeX:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > IMw "eV  
  { @OBHAoz%/  
typedef Ret result_type; 1Q0%7zRirI  
} ; zL6 \p)y  
对于单参数函数的版本: 91U^o8y  
v hR twi  
template < typename Ret, typename V1 > 2Ti" s-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <[/PyNYK  
  { -MQZiq7H4  
typedef Ret result_type; 3j]UEA^  
} ; `WP@ZSC6  
对于双参数函数的版本: r.Y*{!t  
&e/@yu)x,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l7!U),x%/U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s$js5 ou  
  { )RpqZe/h4  
typedef Ret result_type; z"G`o"4 V  
} ; Fl8w7LcF7  
等等。。。 HGU?bJ~6o  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j|3g(_v4W  
5HWwl.D  
template < typename Func > UY?i E=  
struct func_return  #a|6Q 8  
  { Z?!JV_K  
template < typename T > "3U{h]  
  struct result_1 Z/XM `Cy  
  { o(B<!ji~'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2N8rM}?90  
} ; hj[+d%YZY"  
%igFHh?  
template < typename T1, typename T2 > *" |VNnB  
  struct result_2 z5|e\Z  
  { [4K9|/J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $V`KrA~]  
} ; e>])m3xvn  
} ; 0U>t>&,"  
nG4Uk2>  
F20wf1^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2uJNc!&  
reqfgNg  
template < typename Func, typename aPicker > wW6mYgPN%  
class binder_1 vp )}/&/  
  { AF9[2AH=Y  
Func fn; []2$rJZD9  
aPicker pk; Yj^avO=;  
public : F_p3:l  
/ZIJ<#o[  
template < typename T > LK   
  struct result_1  c{f:5 p  
  { &viwo}ls0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y(bt56 | z  
} ; 0i5T] )r  
bo~{<UT  
template < typename T1, typename T2 > ^LEmi1L  
  struct result_2 (dLE<\E  
  { 1Rb XM n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :XPC0^4s  
} ; -$L],q_S^  
9rpg10/T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} zDvP7hl  
iSZctsqE  
template < typename T > St~SiTJU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9J2q`/6~e  
  { YjX!q]56  
  return fn(pk(t)); -hU>1ux&V  
} 4B3irHs\Q  
template < typename T1, typename T2 > }Pm(oR'KTJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ['}^;Y?*o  
  { d=4f`q0k  
  return fn(pk(t1, t2)); WFeMr%Zqh>  
} VhH]n yi7D  
} ; ExOB P  
AHMV@o`V  
F~Z 0  
一目了然不是么? 4MtqQq4%  
最后实现bind $*v20  
1{Alj27  
ssr)f8R#,#  
template < typename Func, typename aPicker > vN%j-'D\A4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) d*\C^:Z  
  { l5y#i7q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |jaY[_ .@  
} A_(+r  
jC Kt;lj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 d-N"mI-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 (E1>}  
iQ]c k-  
十一. phoenix aWsKJo>j[#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |YGiATD4DG  
18/@:u{  
for_each(v.begin(), v.end(), +&N&D"9A  
( =<'iLQb1  
do_ syN b0LR  
[ rIFC#Jd/  
  cout << _1 <<   " , " P7x?!71?L  
] eRx[&-c  
.while_( -- _1), *r?51*J  
cout << var( " \n " ) pTX'5   
) hv:Z%D |S  
); t`1]U4s&I  
 wpdEI(  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: vK.4JOlRF  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &G,o guo  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [ rQ(ae  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W &wDH  
"g:&Ge*X  
qM:)daS1w  
template < typename Cond, typename Actor > PKM$*_LcGI  
class do_while yzNX2u1  
  { ylxfh(  
Cond cd; y yR8VO{  
Actor act; <[5${)  
public : Mjvso0zj  
template < typename T > KW6" +,Th  
  struct result_1 &CmkNm_B  
  { hic$13KuP  
  typedef int result_type; UuqnL{  
} ; ?{z$ { bD  
O/^w! :z'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *4^]?Y\*  
1&pP}v ?  
template < typename T > pVa|o&,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^-;Z8M  
  { @?=)}2=|?i  
  do R:R@sU  
    { gwz _b  
  act(t); WblV`"~e  
  } wXZY5-h4  
  while (cd(t)); k Z[yv  
  return   0 ; E0Y/N?  
} ,$qs9b~  
} ; 446hrzW>@  
BBJ]>lQ  
vhEs+ j  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jTgh+j]AP  
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。 d lLk4a+  
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。 ,UZE;lXJ'Q  
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。 wP':B AQ4U  
下面就是产生这个functor的类: 0fK|}mmZA  
$K5s)!  
ye7&y4v+  
template < typename Actor > n4&j<zAV{  
class do_while_actor RWQW/Gw x  
  { vm^# aoDB  
Actor act; gq1Y]t|4F  
public : t-(7Q8(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} xa0%;nFKe  
}t-|^mY>  
template < typename Cond > 3&Rqz9W  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F^G`Jf  
} ; 76r s)J[*w  
qWRMwvN{  
q.F1Jj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  Ph{+uI  
最后,是那个do_ km^+ mK  
',j-n$Z^=  
1AV1W_"  
class do_while_invoker OBSJbDqT  
  { -y*+G&  
public : IE f^.Z  
template < typename Actor > )II,HT-LY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const HZ=yfJs nc  
  {  "<h#Z(  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'oL[rO~j  
} oA@^N4PD  
} do_; B[X6A Qj}d  
s7} )4.vO  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (UXB#I~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 rep"xV&|>o  
最后来说说怎么处理break和continue Nq6CvDXi  
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。 FQ)Ekss~C  
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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