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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda rY)m"'puP  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 AOx8OiqE:  
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, >E WK cocM  
PmT<S,}L  
){w!< Lb  
1U ='"  
  class filler  1 K]  
  { etk|%%J  
public : |V^f}5gd  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?28)l 4 Ml  
} ; ozA%u,\7k  
^$<:~qq !  
4+4&}8FH  
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: ;}k_  
E cd~H+  
N8X)/W  
U[:Js@uH_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N<QLvZh  
[ * !0DW`  
$BOpjDV8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8'u,}b)  
<XzRRCYQ  
P5'VLnE R{  
B'6(Ao=3/  
二. 战前分析 +\J+?jOC4S  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 #:Ukv?  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 #c-Jo[%G  
l!IN#|{(  
YW"nPZNPy~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o^u}(wZ{  
  /* --------------------------------------------- */ :BblH0'  
vector < int *> vp( 10 ); ictOC F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s2K8|q=  
/* --------------------------------------------- */ ~:-V<r,pe  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t_qX7P8+'  
/* --------------------------------------------- */ 'JAe =K H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !KHbsOT?9  
  /* --------------------------------------------- */ M*F`s& vM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D~,i I7ac  
/* --------------------------------------------- */ @>[3 [;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5 gwEr170  
YV6w}b:  
'A/ f>W  
n'@XgUI,  
看了之后,我们可以思考一些问题: Qq\hD@Z|  
1._1, _2是什么? ^1XnnQa  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 l+?sR<e?!  
2._1 = 1是在做什么? Zy6>i2f4f  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 p0HcuB)Y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Q>\9/DjUp  
ak(P<OC-  
--TY[b  
三. 动工 5 Praj  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: jDW$}^ 6  
> Cx;h=  
fJn4'Q*U  
-J++b2R\%  
template < typename T > 5I5#LQv0  
class assignment r D|Bj(X8  
  { cA`X(Am6]g  
T value; QC+BEN$  
public : ~93+Oxg  
assignment( const T & v) : value(v) {} @FuX^Q.[  
template < typename T2 > \p!mX|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %X(|Z4dL  
} ; Q_A?p$%;L  
o]0\Km  
"C]_pWk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :UDe\zcd "  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PL7_j  
wU5= '  
"@&I*1&  
N#vV;  
  class holder [1.>9ngj  
  { E XQ 3(:&  
public : S d]`)  
template < typename T > @ {8x L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )}T0SGY  
  { YXTd^M~@D  
  return assignment < T > (t); x5!lnN,#  
}  .KE2sodq  
} ; $lAhKpdlW  
hkR Jqta)  
yA-UXKT  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: )Jd{WC.  
=/qj vY  
  static holder _1; <@H=XEn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -wn(J5NnR  
nV?e(}D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Tg#%5~IX  
而不用手动写一个函数对象。 m*H6\on:  
!$.h[z^  
T~-PT39E  
C-L["O0[  
四. 问题分析 oA $]%  
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。 gX *i"Y#  
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。 K7gqF~5x~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z<6Fq*I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5SmgE2}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e=EM07z  
`1)n2<B  
五. 问题1:一致性 Rac4a@hZ  
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?| 8i?h{G IMV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zu|=1C#5h  
=;@?bTmqD  
struct holder p+d?k"WN?  
  { 9mfP9  
  // A;#GU`  
  template < typename T > L# NW<T  
T &   operator ()( const T & r) const 5_ioJ   
  { $Xr9<)?,  
  return (T & )r; i2+vUl|;Z  
} k=qb YGK  
} ; (.54`[2+L  
=f{YwtG  
这样的话assignment也必须相应改动: E;C=V2#>[  
.f]2%utHB  
template < typename Left, typename Right > tcU4$%H/  
class assignment +~]LvZtI_  
  { d 1bx5U  
Left l;  ] cY  
Right r; $mp'/]  
public : 9Wi+7_)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~g[<A?0=y  
template < typename T2 > nPS:T|*G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t=$Hv  
} ; >,. x'{  
.kkrU  
同时,holder的operator=也需要改动: -v7O*xm"  
i VIpe  
template < typename T > V[N4 {c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l&1R`gcW  
  { H]/!J]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )w3HC($g  
} 49m}~J=*  
Us*"g{PQ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <X,0\U!lL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I>L@ P`d  
p&~= rp`E  
return l(rhs) = r; :pZWFJ34{  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^sA"&Vdr^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: F ak"u'~  
M;Dk$B{;R  
template < typename Tp > 6$|!_94>*)  
class constant_t [nnX,;  
  { ~qxuD_  
  const Tp t; aV'r oxM  
public : )Cm7v@B   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S=bdue  
template < typename T > H tu}M8/4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L)Iv] u  
  { )D1=jD(  
  return t; :UgCP ~Y  
} wUbs9y<  
} ; 0=^A{V!m  
M(_1'2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 oI6l`K$  
下面就可以修改holder的operator=了 xJ(4RaP  
.%rB-vO:g  
template < typename T > `>mT/Rmb@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 17nONhh  
  { a;2Lgv0/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hn bF}AD  
} JNYFu0  
M!e$h?vB  
同时也要修改assignment的operator() c5t],P  
$Jt+>.44  
template < typename T2 > >sL"HyY#H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H[a1n' "<:  
现在代码看起来就很一致了。 xxN=,p  
0Q1s JDa.  
六. 问题2:链式操作 ma<+!*|   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Nd"4*l;  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "$VqOSo  
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。 #l!Sz247  
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。 P ;#}@/E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E9L)dMZSpj  
UaQR0,#0y  
template < typename T > N<\U$\i  
struct result_1 z&6TdwhV  
  { n2JwZ?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \v'\ Ea~  
} ; W\tSXM-Hg  
$]G_^ji)K  
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: Q[+o\{ O  
P1Z+XRWOM  
template < typename T > G@O~*k1v  
struct   ref ?y\gjC6CNG  
  { BmRk|b  
typedef T & reference; kAEm#oz=g  
} ; Lwg@*:`d  
template < typename T > 86s.qPB0  
struct   ref < T &> 7>a-`"`O  
  { ib4shaN`  
typedef T & reference; bk**% ]  
} ; m{/?6h 1  
X0,?~i6Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d{UyiZm\  
|g3a1El  
template < typename T > c({V[eGY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const BnLM;5 >  
  { =+T$1  
  return l(t) = r(t); OIuEC7XM^C  
} !z !R)6  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 4v"9I(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *20$u% z2  
j0p'_|)(  
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^q>>z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C0xj M0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u;fD4CA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rpk )i:k\  
最后的布局是: `wJR^O!e  
                Add eB`7C"Z  
              /   \ q1Ja*=r  
            Divide   5 M(l>^N8W8  
            /   \ jpl"KN?X  
          _1     3 ,;aELhMZ  
似乎一切都解决了?不。 n5Ad@Bg  
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。 K5O#BBX=  
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。 'WEypz  
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: 0-ISOA&  
e12.suv  
template < typename Right > ,\ y)k}0lH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xwZcO  
Right & rt) const ^:.=S`,^  
  { f?_UT}n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jl;%?bx  
} os<B}D[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R^`#xQ  
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。 mHqw,28}  
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。 'N?,UtG R  
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。 ~bSPtH ]6d  
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。 b~khb!]  
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? >4gGb)  
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: |IbCN  
,&Iw5E[  
template < class Action > 'eNcQJh  
class picker : public Action 9?xMsu-H  
  { <r_L-  
public : +I$ k_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1(z&0Y;  
  // all the operator overloaded VTOZ #*f  
} ; :wn9bCom?M  
s2-`}LL  
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。 Ccmo(W+0  
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: `uz15])1<  
&,pL3Qos  
template < typename Right > UADD 7d  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3snr-)   
  { o`hVI*D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H 1`}3}"  
} W'l &rm@  
Q/oel'O*x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > M_wqb'=  
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。 K:PPZ|  
}P8@\2@=T  
template < typename T >   struct picker_maker ?!R Z~~d  
  { >7yOu!l  
typedef picker < constant_t < T >   > result; XG]ltSOy  
} ; h,-8( S  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )Mw<e  
  { f>LwsP  
typedef picker < T > result; F!FXZht$P  
} ; %E\&9,  
8!a6)Zeux  
下面总的结构就有了: 95Q{d'&  
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。 Z83A1`!.|  
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。 3l?D%E]P  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 iGG;  
至此链式操作完美实现。 a!Z.ZA  
?]i.Zi\[f  
739J] M  
七. 问题3 Vo@[  
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。 ~*WSH&ip  
wYxnKm~f  
template < typename T1, typename T2 > 'Xl[ y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "i+fO&LpZ  
  { [nQ<pTg~r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8*sZ/N.  
} 9mdp \A  
ghXh nxG  
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: }O+F#/6  
 EAVB:gE  
template < typename T1, typename T2 > +bi%4DA  
struct result_2 qPJU}(9#B  
  { m2!y;)F0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |Qq_;x]  
} ; `^t0379e  
jOuz-1x,&  
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? D8u_Z<6IjI  
这个差事就留给了holder自己。 IuJj ;L1  
    ZJL[#}*  
Jf<+VJ>t  
template < int Order > 2Z3c`/k  
class holder; hhu !'(j  
template <> XdKhT618G  
class holder < 1 > a?]Ow J  
  { OidF{I*O  
public : XWQp-H.  
template < typename T > k_)H$*  
  struct result_1 G.KZZ-=_4  
  { :OC`X~}Rc  
  typedef T & result; 7r=BGoA2E  
} ; ;U6z|O7L  
template < typename T1, typename T2 > :Gyv%> .  
  struct result_2 Do3;-yp>`  
  { !C&!Wj  
  typedef T1 & result; Fs rGI (x?  
} ; chE~UQ  
template < typename T > ]|cL+|':y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `@MY}/ o.  
  { U0}]3a0  
  return (T & )r; cnh\K.*}_x  
} C^]y iR-U  
template < typename T1, typename T2 > ^cO^3=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?(Dk{-:T'  
  { ejYJOTT{^  
  return (T1 & )r1; )M5:aSRz  
} *c}MI e'&  
} ; tA?P$5?-*  
y:Ycn+X.  
template <> Q/T\Rr_d  
class holder < 2 > ;74hOHDS  
  { Snx_NH#tA  
public : !Kv.v7'N/k  
template < typename T > n,eO6X 4  
  struct result_1 0w?\KHT  
  { ^J0*]k%   
  typedef T & result; T9enyYt%  
} ; R3;GMe@D#  
template < typename T1, typename T2 > = E'\  
  struct result_2 Bor_Kib  
  { B6tp,Np5,  
  typedef T2 & result; mO$]f4}  
} ; [G{{f  
template < typename T > kb>:M.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VIo %((  
  { =8`,,=P^  
  return (T & )r; <6k5nEh  
} h@$M.h@mcG  
template < typename T1, typename T2 > :4|W;Lkd!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8 /Z  
  { pQc5'*FKd  
  return (T2 & )r2; 09y%FzV  
} :Mr_/t2(  
} ; &mj98  
|]`\ak  
>W[8wR  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 0ts] iQ7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Tvr2K84l  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _ 1[5~Pnh  
N( 0G!sTI  
return l(i, j) = r(i, j); "#x<>a )O\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2<Lnfc<^k  
9(k5Irv"'h  
  return ( int & )i; )F;`07  
  return ( int & )j; <^+~? KDZM  
最后执行i = j; zrYhx!@  
可见,参数被正确的选择了。 FCxLL"))  
LU5e!bP  
E/9h"zowS  
uNe5Mv|}  
1wpT"5B  
八. 中期总结 uxF88$=!t  
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: RYzDF+/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T-pes1Wu  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?2l#=t?PP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qQC<oR  
[80jG+6  
k4iu`m@^H  
isK~=  
s"b()JP  
-.= q6N4  
九. 简化 wb^Yg9  
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。  ?CKINN  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7r,'a{Rcn  
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: ;=piJ%k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 WvVHSa4{  
  +-*/&|^等 v2R41*z,  
2. 返回引用。 $ )ps~  
  =,各种复合赋值等 "TB4w2?=  
3. 返回固定类型。 "5*n(S{ks  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +#~=QT9  
4. 原样返回。 4/; X-  
  operator, hXr`S4aJ  
5. 返回解引用的类型。 Rh#0EbE2  
  operator*(单目) WJvD,VMz  
6. 返回地址。 't".~H_V  
  operator&(单目) ??tyz4$;  
7. 下表访问返回类型。 .),%S}  
  operator[] uJVu:E.#1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T;D`=p#  
  operator<<和operator>> ')_Gm{A#p  
oK1"8k|Z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 JF7n|o-`?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9An_zrJ%i  
t/z]KdK P  
template < typename Left > K$_Rno"  
struct value_return jR<yV  
  { P~n I6/r1  
template < typename T > {6Tw+/`P  
  struct result_1 r:.5O F}  
  { n\k6UD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Qd"{2>  
} ; #W`>vd}  
m)4s4P57y  
template < typename T1, typename T2 > X;ef&n`U0  
  struct result_2 pjr,X+6o  
  { Gs$<r~Tg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Y~]E6'Bz  
} ; "(j.:jayd  
} ; aH<BqD[#  
AkdONKO8{  
<-uE pF  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l<  8RG@  
Ys,}L.  
下面我们来剥离functor中的operator()  Qj(q)!Ku  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .zr2!}lB  
Kd}cf0  
return l(t) op r(t) X}b%gblx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :Bc)1^ I  
return op l(t) q,-bw2   
return op l(t1, t2) =KJK'1m9  
return l(t) op VyK]:n<5Q  
return l(t1, t2) op (!kOM% 3{  
return l(t)[r(t)] [G:wPp.y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |,CWk|G  
H <1g  
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: ]5IG00`  
单目: return f(l(t), r(t)); prE~GO7Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g[fCvWm#d  
双目: return f(l(t)); \(Z'@5vC  
return f(l(t1, t2)); A,-UW+:  
下面就是f的实现,以operator/为例 s>d@=P>R  
[FLRrTcE  
struct meta_divide p]=a:kd4J  
  { v>zeK  
template < typename T1, typename T2 > \/,54c2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "3CQ0  
  { :9H=D^J  
  return t1 / t2; TS+itU62  
} kzPHPERA]  
} ; B4AV ubMbe  
`` (D01<  
这个工作可以让宏来做: mKY}+21!Q  
[)U|HnAJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ jSVIO v:  
template < typename T1, typename T2 > \ TJ9JIxnS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fiA_6  
以后可以直接用 u 0KVp6`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6W&huIQ[  
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 v <1d3G=G  
(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。。。) V&82U w  
" O1\]"j  
SSO F\  
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 "PH}\Dl=  
In)8AK(Hw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~i 'Ib_%h  
class unary_op : public Rettype ]kUF>Wp  
  { n'a=@/  
    Left l; W0%cJ8~  
public : Dz$GPA   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Xy[O  
6$-Ex  
template < typename T > SQ7Ws u>T@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (0/g)gW  
      { E0QrByr_  
      return FuncType::execute(l(t)); Vg9n b  
    } ${\iHg[vZ  
`l+{jrRb<  
    template < typename T1, typename T2 > u|prVzm\m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jA@jsv  
      { >jxo,xz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;]AJ_h(<`  
    }  WK;X6`  
} ; AA[(rw  
fWo}gH~  
AwrW!)n }  
同样还可以申明一个binary_op 6qfL-( G  
?K9&ye_rgw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,h1 z8.wD|  
class binary_op : public Rettype zzlV((8 ~  
  { It$'6HV~Sb  
    Left l; )EQWc0iKG  
Right r; Ni]V)wGE;  
public : Y*0AS|r!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wyF' B  
x'dU[f(  
template < typename T > LLp/ SWe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rqJ'm?>cr  
      { h/`]=kCl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #O3Y#2lI  
    } hRK&  
!EO*xxQ  
    template < typename T1, typename T2 > f.Wip)g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N|t!G^rP  
      { 7wKN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i=Nq`BoQf  
    } )F_0('=t  
} ; VRe7Q0  
-!_f-Nny  
x"/DCcZ  
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 bYs K|n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 vTE3-v[i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  AT@m_d  
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。 n=t50/jV3=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ltv!;^Q5  
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。。。 b)+nNqY|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]O}TK^%  
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 _z  
下面是修改过的unary_op }STTDq4  
'mwgHo<u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > is?#wrV=K  
class unary_op ?w^MnK0U)  
  { l', +l{\Z  
Left l;  kwI[BF  
  [)efh9P*  
public : V\1pn7~V  
]iI2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (!cG*FrN  
IKaa=r~  
template < typename T > \mK;BWg)  
  struct result_1 4F[4H\>'  
  { "2l$}G  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +( Q$GO%  
} ; hQWo ]WF(J  
<8J_[ S  
template < typename T1, typename T2 > ;?{[vLHDL  
  struct result_2 0H9UM*O  
  { rXh*nC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,J*C'#sW  
} ; Py@/\V  
LE@<)}Au^  
template < typename T1, typename T2 > ;?h+8Z/{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1]&FB{l  
  { Ji#eA[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); OrC}WMhd  
} ?)-#\z=6G  
Uf}u`"$F  
template < typename T > _O,k0O   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j^1Yz}6nR  
  { SH1S_EQ<  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5^5hhm4  
} Svicw`uX0  
>0X_UDAWz  
} ; 1 ORA6  
>%\&tS'  
5+DId7d'n  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug S+ 3l X7  
好啦,现在才真正完美了。 mu*RXLai  
现在在picker里面就可以这么添加了: #c%F pR4  
ieap  
template < typename Right > -HU4Ow  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4{lrtNd~K  
  { <B&vfKO^h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \\ZCi`O  
} agGgj>DDd  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #E$*PAB  
?E}9TQ  
&cp `? k  
9;7|MPbR  
fW w+'xF!  
十. bind h!mx/Hx  
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。 yZV Y3<]  
先来分析一下一段例子 e>2KW5.  
Qv W vS9]  
 JfsvK2I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} X> T_Xc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ' ~ 1/*F%8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tbXl5x0  
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。 k`((6  
我们来写个简单的。 -A,UqEt  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: C %i{{Y&l  
对于函数对象类的版本: m-2!r*(zt  
^o87qr0g]  
template < typename Func > }nRTw2-z  
struct functor_trait IhHKRb[  
  { b]4\$rW7  
typedef typename Func::result_type result_type; `t"7[Zk  
} ; IP  
对于无参数函数的版本: L0)w~F ?m  
MCAWn H  
template < typename Ret > `\r <3?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > jf.WmiDC  
  { y(wb?86#W5  
typedef Ret result_type; 2f0mr?l)N  
} ; T#\=v(_NR  
对于单参数函数的版本: 5\Rg%Ezl  
T/PmT:Qg `  
template < typename Ret, typename V1 > }9V0Cu1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Px3I+VP  
  { yAFt|<  
typedef Ret result_type; 3Rhoul[S  
} ; j 8)*'T  
对于双参数函数的版本: `MHixQ;j  
G{!(2D4!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R7 rO7M !  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IF  cre  
  { &Oc `|r*  
typedef Ret result_type; Y!`  pF  
} ; -,Js2+QZ#  
等等。。。 1En:QQ4/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $Xh5N3  
<KJ|U0/jGd  
template < typename Func > !>N+a3   
struct func_return #iQF)x| D  
  { ::_bEmk  
template < typename T > v 8EI   
  struct result_1 QnJLTBv  
  { @ULd~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ->*~e~T  
} ; )gD2wk(  
,rjl|F* T  
template < typename T1, typename T2 > +s6v!({Z  
  struct result_2 E5 #ff5  
  { b%KcS&-6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +^jm_+  
} ; A9KPU:  
} ; ^oYRB EIJH  
E`.:V<KW/  
`t\\O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Fn0 |v66  
&JYkh >  
template < typename Func, typename aPicker > %Eugy  
class binder_1 i8KoJY"  
  { g<ov` bF  
Func fn; DZ1.Bm0  
aPicker pk; H )>3c1  
public : ;<GK{8  
"%bU74>  
template < typename T > @LFB}B  
  struct result_1 bPif"dhHe  
  { .'.bokl/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]rSg,Q >E  
} ; H!6+x*P0  
sIbPMu`&U  
template < typename T1, typename T2 > &EYoviFp  
  struct result_2 `DE_<l  
  { )#GF:.B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L0I |V[  
} ; )*R';/zaI  
%"=GQ3u[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;y{(#X#  
a#G3dY>  
template < typename T > f`*VNB`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K<r5jb  
  { Y@< j vH1  
  return fn(pk(t)); `>b,'u6F  
} Vugb;5Vl  
template < typename T1, typename T2 > lWd@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rC]k'p2x  
  { 9ZG:2ncdJ  
  return fn(pk(t1, t2)); )Z|G6H`c3  
} +S+=lu _  
} ; S{v]B_N[M  
z;?j+ZsdH  
T$AVMVq  
一目了然不是么? @H3x51PT(m  
最后实现bind *0eV9!y  
k4!_(X%8  
>qOj^WO~  
template < typename Func, typename aPicker > s[dIWYs#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NZ0?0*  
  { `S5::U6E  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Qca3{|r`  
} #U7pT!F x  
.p*?g;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 r b\t0tg  
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。 *9w-eK1{  
aG]^8`~>'  
十一. phoenix $uJc/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3:8p="$F  
L, #|W  
for_each(v.begin(), v.end(), B"\9slX  
( ]NI CQ9  
do_ W}2!~ep!  
[ T9!NuKfur  
  cout << _1 <<   " , " A%7f;&x!  
] &zJ\D`\,O  
.while_( -- _1), WHOX<YJs  
cout << var( " \n " ) =$L+J O  
) HRjbGc|[  
); fH?A.JP=a  
bd-iog(  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: XGbpH<  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor -Ah&|!/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 INp:;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^,t@HN;gA  
m"n" 1;o=  
YTmHht{j#  
template < typename Cond, typename Actor > pwS"BTZ  
class do_while guGX  G+  
  { rFkZ'rp74b  
Cond cd; b SgbvnJ  
Actor act; surNJ,)  
public : bJ1Nf|3~E  
template < typename T > S w%6-  
  struct result_1 B:0oT  
  { \>}#[?y  
  typedef int result_type; j (Q# NFT7  
} ; <?}pCX/O  
,Wu$@jD/ ]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /\uopa  
}YBuS3{  
template < typename T > 5/i/. 0?n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dT% eq7=  
  { _u u&?<h  
  do Im!b-1  
    { b]Kb ~y|  
  act(t); "\`Fu  
  } eyp_.1C~  
  while (cd(t)); "aI)LlyCY  
  return   0 ; F E{c{G<  
} Tp{ jR<  
} ; DR3om;Uk  
ZI qXkD  
n'{jc 6&|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). DNqV]N_W  
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。 $ BgaLJs/O  
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。 4&%H;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。 2|i1}  
下面就是产生这个functor的类: W2h4ej\s  
pY3/AO=  
\v\ONp"  
template < typename Actor > rr\9HA  
class do_while_actor 5pDE!6gQ  
  { YQFz6#Ew  
Actor act; "=C~I W  
public : AB,(%JT/2{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2)\MxvfOh  
E3[9!L8gb  
template < typename Cond > NS`hXf  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )4s7,R  
} ; :@P6ibcX  
~vA8I#.  
S^|`*%pq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Rr CG(Bh  
最后,是那个do_ 7t#Q8u?  
9W\"A$;+&  
~,KrL(jC  
class do_while_invoker R[m{"2|,Lc  
  { $uFvZ?w&  
public : 7G;1n0m-T  
template < typename Actor > i<>%y*+@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a3w6&e`  
  { ):Z #!O<  
  return do_while_actor < Actor > (act); i M MKA0JM  
} +cYDz#3%  
} do_; CMbID1M3  
&s}sA+w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Pw]r&)I`y[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 P*K"0[\n  
最后来说说怎么处理break和continue LWhy5H;Es  
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。 2vG X\W% 3  
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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