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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &)<)^.@3G^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V(*(F7+  
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, 93hxSRw  
,2ar7 5Va  
1h5 Akq  
C7AUsYM  
  class filler }(u ol  
  { e96k{C`j0  
public : _SkLYL!=9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} akQ7K  
} ; }ad|g6i`  
ovV'VcUs  
RG`1en  
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: i!Ga5v8n:  
<a+Z;>  
QmIBaMI#  
Z?z.?a r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ? =+WRjF  
9cm#56  
{ (}By/_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #$y?v%^  
rrv%~giU  
vfo~27T{(  
rVsJ`+L  
二. 战前分析 Af{"pzY  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Rx}Gz$   
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 vr^qWn  
,Y48[_ymm  
Du){rVY^d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sx<%2  
  /* --------------------------------------------- */ %~S&AE-  
vector < int *> vp( 10 ); DlNX 3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |^H5^k "Bv  
/* --------------------------------------------- */ ;*&-C9b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Wv/=O}  
/* --------------------------------------------- */ ete.!*=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); RpYERAgT  
  /* --------------------------------------------- */ cCc( fF*^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )\^-2[;  
/* --------------------------------------------- */ $, '*f?d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \uMLY<]P  
N}YkMJy  
TuqH*{NNy9  
FC"8#*x  
看了之后,我们可以思考一些问题: _wL BA^d^  
1._1, _2是什么? 7t_^8I%[  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 8HdAFRw  
2._1 = 1是在做什么? { [>Kob1  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 s"?3]P  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 sn>~O4"  
01o4Th m  
>-{Hyx  
三. 动工 <rSF*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ws^ np  
7J&4akT{9  
SK.: Q5:  
pY$Q  
template < typename T > <b<j=_3  
class assignment GowH]MO  
  { RzusNS  
T value; 2dgd~   
public : gltBC${7wZ  
assignment( const T & v) : value(v) {} y18Y:)DkL  
template < typename T2 > dnuu&Rv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W`*r>`krVJ  
} ; s&J]zb`  
& "B=/-(  
7vj2 `+r.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9Lfv^V0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4I5Y,g{6+  
FNId ;  
wn)W ?P;k  
!$>R j  
  class holder ;IM}|2zuN  
  { ymcLFRu,  
public : EDs\,f}  
template < typename T > _n\GNUA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $ o#V#  
  { jm r"D>  
  return assignment < T > (t); ;P&OX5~V  
} )sQ*Rd@t[8  
} ;  1ZB"EQ  
S`m]f5u|  
8qu6.  
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: 5.J.RE"M  
vEz"xz1j!]  
  static holder _1; 2T[9f;jM'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5d!-G$ @  
S?BG_J6A7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [;myHI`tw  
而不用手动写一个函数对象。 Ef13Q]9|  
0S$N05  
^D-/`d  
n>U5R_T  
四. 问题分析 {+Cy U!O  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 IRqy%@)  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ,izO{@We2{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3%=~) 7cF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `,*5wBC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }?v )N).kW  
LC!bIm5'  
五. 问题1:一致性 {3vNPQJ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ?p8_AL'RS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 I4?5K@a  
F`]2O:[  
struct holder lBGQEP3;  
  { ZO$%[ftb  
  // $\y'I Q%  
  template < typename T > ,L'zRyP  
T &   operator ()( const T & r) const OJy#w{4  
  { cq4I pe  
  return (T & )r; fZA4q0  
} ~z;FP$U  
} ; >`ZyG5  
ZLAy- 9^Y  
这样的话assignment也必须相应改动: e6RPIg  
W X6&oy>  
template < typename Left, typename Right > /%A*aGyIc  
class assignment UN<]N76!  
  { 'F#KM1s  
Left l; e'b(gD}  
Right r; #$qTFN  
public : UFb )AnK  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AbmAKA@  
template < typename T2 > Z!X0U7& U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @/-\k*T  
} ; l8#EM1g-  
3n}?bY8@5_  
同时,holder的operator=也需要改动: (0y~%J  
_~iw[*#u  
template < typename T > "o}+Ciul  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #],&>n7'  
  { ChXq4]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); n t7.?$  
} (,Df^4%7  
w!clI8v/  
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。 HEc+;O1<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X1vd'>  
j9+w#G]hV  
return l(rhs) = r; 54li^   
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。 <1\Nb{5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: agW@ {c  
AoL2@C.C%D  
template < typename Tp > +@iA;2&  
class constant_t ur7q [n  
  { @A ^;jk  
  const Tp t; :$BCRQ  
public : Ffta](Z;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Px`!A EFd[  
template < typename T > z]D69O b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8k1Dj1@0z  
  { %m$Sp47  
  return t; ;)^`3`  
} nq8C'Fo!6T  
} ; ptxbDzOz  
 LsS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i|*)I:SHU  
下面就可以修改holder的operator=了 % 0+j?>#X  
VrQmP  
template < typename T > \%N!5>cZ{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Cg?&wj<  
  { Ur=(.%@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 56-dD5{hxR  
} uurh??R  
K':;%~I  
同时也要修改assignment的operator() @>>~CZ`l  
!AfHk|  
template < typename T2 > 6?~"V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JB]q   
现在代码看起来就很一致了。 !*bMa8]*  
g0Gf6o>2  
六. 问题2:链式操作 !sW(wAy?o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rJbf_]^  
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。 x%!s:LVX  
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。 8jo p_PG'  
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。 F Yzi~L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .-oxb,/  
Tl[!=S  
template < typename T > mtmjZP(w   
struct result_1 WE.{p>  
  { g+>(dnX  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (w/T-*  
} ; .ndCfdy~  
yS(fILV  
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: K<Iv:5-2  
8hJ%JEzga  
template < typename T > *XbEiMJ  
struct   ref 4UvZ)^r  
  { _Wq  
typedef T & reference; pRIhFf  
} ; T)TfB(  
template < typename T > "wn zo,  
struct   ref < T &> z(Pe,zES  
  { 6GSI"M6s  
typedef T & reference; L`p4->C9A  
} ; ERE)A-8  
[~#WG/!:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,<tX%n`v=  
kG@@ot" n  
template < typename T > =Og)q$AL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _%!c+f7  
  { eWtZ]kB  
  return l(t) = r(t); .C( eh   
} A1D^a,  
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。 N OiN^::m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4@n1Uk  
(ehK?6[  
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 X=!^] 3zH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f'-i o<.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F6OpN "UM'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ")dH,:#S  
最后的布局是: 8I8 F/47x  
                Add &U raUl  
              /   \ D!NQ~'.a=2  
            Divide   5 WEQ1 Seq  
            /   \ A3no~)wZn  
          _1     3 Gh}LlX!w  
似乎一切都解决了?不。 v~V5`%  
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。 bRJMYs  
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。 L,`Lggq-  
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: WDc+6/<  
P'*)\faw  
template < typename Right > iH@yCNE"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const KJ=6n%6  
Right & rt) const [}/LD3  
  { LuSLkLN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q}K#'Og  
} RHq/JD-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 d`nVc50  
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。 Wi2WRJdyu  
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。 QM O!v;  
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。 #PanfYR  
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。 h\.zdpR  
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? oCi=4#g%7  
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: pUq1|)g  
[*HN"  
template < class Action > 4.h=&jz&  
class picker : public Action X M#T'S9y8  
  { .ir<s>YM  
public : Jd(,/q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C\nhqkn  
  // all the operator overloaded m&\h4$[kql  
} ; l>{R`BZ/  
+~roU{& o  
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。 ?~;:jz|9<'  
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: ]dk8lZ;bo  
YZ7|K<   
template < typename Right > 8` @G;o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W4e5Rb4~f"  
  { ryCI>vJz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y$Y_fjd_  
} & )vC;$vD`  
I1\a[Xe8E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !{ )tSipd  
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。 Xn,v]$M!  
\X&H;xnC5  
template < typename T >   struct picker_maker 6290ZNvr  
  { T2Y,U {  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gO,25::")  
} ; xY U.D+RY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2 fS[J'-o  
  {  eDJ fU  
typedef picker < T > result; ~aOuG5 XK  
} ; '+vA\(K  
%]6~Eq%s  
下面总的结构就有了: @@rEs40  
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。 ,0~9dS   
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。 :l&V]}:7*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^#1.l=s  
至此链式操作完美实现。 ?(m jx  
vR=6pl$|~~  
J9Ou+6u(  
七. 问题3 9,_mS{+B  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ivz>dJ?T  
:ORR_f`>  
template < typename T1, typename T2 > }kK[S|XVO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =;|QZ"%E  
  { FwY&/\J7V  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f<*Js)k  
} MR,R}B$  
I,VH=Yn5,  
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: 3a 1u  
Cc<,z*T  
template < typename T1, typename T2 > d,tU#N{Q6  
struct result_2 mBJeqG  
  { 6"t;gSt 4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L%$|^T=%  
} ; E+tB&  
N, *m ,  
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? D?,#aB"  
这个差事就留给了holder自己。 bY2 C]r(n  
    xD /9F18  
jhX[fT1m  
template < int Order > @81Vc<dJ  
class holder; >'xGp7}y  
template <> p=B>~CH  
class holder < 1 > u#A<hq;  
  { -0Tnh;&=  
public : M- 2Tz[  
template < typename T > ls`,EFF  
  struct result_1 +|{RE.DL  
  { f%)zg(YlO  
  typedef T & result; $GQ-(/  
} ; KdUnD4d  
template < typename T1, typename T2 > -:9P%jWt  
  struct result_2 ww{_c]My  
  { W$o2 7f  
  typedef T1 & result; NU\ 5{N<  
} ; #9 fWAF  
template < typename T > |R@~-Ht  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _#s=h_ FD  
  { uV hCxUMQ  
  return (T & )r; ZBG}3Z   
} 5P+t^\  
template < typename T1, typename T2 > @@g\2Gs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y"<))-MH  
  { 8?O>ZZtu  
  return (T1 & )r1; P;8>5;U4-  
} Enq|Y$qm  
} ; T<joR R  
0T5=W U  
template <> =!UR=Hq  
class holder < 2 > /.eeO k  
  { ?Xo*1Z =  
public : 8; R|  
template < typename T > tYqs~B3  
  struct result_1 I.@hW>k  
  { A[dvEb;r  
  typedef T & result;  \^K&vW;  
} ; xwZ8D<e-,  
template < typename T1, typename T2 > Yy JPHw)Z  
  struct result_2 [;oCYb$9  
  {  ,chf~-d  
  typedef T2 & result; dj&}Gedy  
} ; ZC 4*{  
template < typename T > iH2n.M "  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m&0"<V!H/B  
  { "SoHt]%#  
  return (T & )r; 5ZPzPUa8~  
} 's!-80sd  
template < typename T1, typename T2 > ExXM:1 e26  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _uu<4c   
  { cj|*_}  
  return (T2 & )r2; NO K/<_/  
} Dli^2hD  
} ; ]43bere  
5;TuVU.8Q  
}T0K^Oe+eS  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 2~p[7?sp'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "?GebA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: X0+fsf<H}  
0ZPV' `KGp  
return l(i, j) = r(i, j); kF V7l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) yWHiw<  
X7|.T0{=x  
  return ( int & )i; do>"[RO  
  return ( int & )j; + f;CyMEp  
最后执行i = j; kao}(?x%  
可见,参数被正确的选择了。 '!Kf#@';u  
x q-$\#O  
=]Hs|{  
}98>5%Uv  
agOk*wH5  
八. 中期总结 i!dv0|_  
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: =S]a&*M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Px'!;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F[7x*-NO-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bT!($?GNdg  
snp v z1iS  
d2ENm%q*PX  
7TX,T|>9  
VLg EX4  
*Wb=WM-.  
九. 简化 )yb+M ez  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 4`2$_T$ F  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +MO E  
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: M\+*P,i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8xI`jE"1  
  +-*/&|^等 W)SjQp6  
2. 返回引用。 g42R 'E%  
  =,各种复合赋值等 |AH@ EI>  
3. 返回固定类型。 3@O0^v-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L$Z(+6m5  
4. 原样返回。 qMS}t3X  
  operator, _b4fS'[  
5. 返回解引用的类型。 ; a/cty0Ch  
  operator*(单目) jlKGXD)Q[  
6. 返回地址。 c 8QnN:n  
  operator&(单目) -Ubj6 t_K  
7. 下表访问返回类型。 '3kcD7  
  operator[] MdhT!?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^,2c-  
  operator<<和operator>> "gNK><  
< 3 j~=-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 hK}bj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }Pg' vJW  
0v"&G<J  
template < typename Left > Wc#:f 8dr  
struct value_return Ha ZFxh-(  
  { bEr.nF  
template < typename T > %f[Ep 3D  
  struct result_1 D?+ RJs  
  { >4![&&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >3 Ko.3&  
} ; e.6Dl_  
`h;}3r#R{  
template < typename T1, typename T2 > n2;9geq+  
  struct result_2 6;uBZ &g  
  { 5FuK\y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; It 2UfW  
} ; qZ G-Lh  
} ; 4&}\BU*  
dB|Te"6  
u2`xC4>c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8g5V,3_6  
gB CC  
下面我们来剥离functor中的operator() .9\Cy4_qSd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Jc~E"x  
J7a-CI_Tf  
return l(t) op r(t) y-`I) w%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C"T ,MH  
return op l(t) uaQ&&5%%J  
return op l(t1, t2) L^KdMMz;  
return l(t) op 8 G?b.NE^  
return l(t1, t2) op ofEqvoi@  
return l(t)[r(t)] pa] TeH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %^^h) Wy}  
rr>~WjZ3  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: S.fXHtSx  
单目: return f(l(t), r(t)); ti;%BS  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _XN~@5elrC  
双目: return f(l(t)); k`IrZHMw  
return f(l(t1, t2)); E2yz=7sv5  
下面就是f的实现,以operator/为例 G(i\'#5+  
l Z~+u  
struct meta_divide t61'LCEis  
  { @c"yAy^t  
template < typename T1, typename T2 > 5~yb ~0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Fi{mr*}  
  { ]]V^:"ne  
  return t1 / t2; anZIB  
} ECdfLn*c  
} ; QBjY&(vY  
WRMz]|+}4  
这个工作可以让宏来做: WB"$u2{|i  
j];1"50?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n^Au*'  
template < typename T1, typename T2 > \ 7dhn'TW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F9D"kG;Dk  
以后可以直接用 xhD$e= g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?HxS)Pqq  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [xS5z1;  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) JE%i-UVH+;  
l_sg)Vr/b  
@5*xw1B  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 w2<*$~C]  
4O Zy&,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &x/k^p=  
class unary_op : public Rettype Y=WR6!{  
  { }moz9a  
    Left l; &@oq~j_7  
public : bfc.rZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} tYI]=:  
>?Qxpqf2  
template < typename T > +wjlAqMQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]J~g'">  
      { 7#/|VQX<A  
      return FuncType::execute(l(t)); <lX:eR1  
    } L3' \r  
<wqRk<  
    template < typename T1, typename T2 > RQJ9MG w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .hnF]_QQ  
      { .kzms  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9w$7VW;  
    } Ty iU1,oO  
} ; [EcV\.  
4}PeP^pj  
K+t];(  
同样还可以申明一个binary_op 0 wYiu  
n%8#?GC`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YmA) @1@U  
class binary_op : public Rettype zXDd,ltm  
  { [@s=J)H  
    Left l; 9M19 UP&  
Right r; E- [:. &  
public : |3W3+Rn!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7vdHR\#;$  
qFGB'mIrFz  
template < typename T > .k|-Ks|d|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y#GCtkhi  
      { )[RpZpd`*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); > fhSaeN  
    } Wpa$B )xg  
EsNk<Ra  
    template < typename T1, typename T2 > PH{ c,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4jPwL|#  
      { {K6Kx36  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (#lm#?<)  
    } fLc!Sn.Y  
} ; V4qZc0<,H  
!4!S{#<q  
6#/LyzZq|  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3 pHn_R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gx&\Kw6HM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N_*u5mfQX  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 TosPk(o(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tgS+" ugl  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 _;%.1H{N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R\i]O  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) .Lp Nm'=R  
下面是修改过的unary_op d"Ml^rAn  
)62q|c9F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eF*TLI<[^I  
class unary_op qL u8!|QT  
  { }b<87#Nb9R  
Left l; ArLz;#AOn  
  yg.\^C  
public : u>j5`OXo  
DPR;$yV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z;``g"dSw  
[Ja(ArO3|[  
template < typename T > ,$ho2R),Fn  
  struct result_1 MJpP!a^Q  
  { ye56-T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Kn3YI9  
} ; {: Am9B  
#xD&z^o  
template < typename T1, typename T2 > Jq=X!mT d.  
  struct result_2 A;b=E[i v  
  { p,!fIx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZA) SJWwD  
} ; #%9oQ6nO  
X=-gAutfE=  
template < typename T1, typename T2 > cS. 7\0$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v[p/c.p?i  
  { z|taa;iM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M^!C?(Hx^x  
} d)pz  
&zaW"uy3T  
template < typename T > o9DYr[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~pDRF(  
  { L5i#Kh_  
  return OpClass::execute(lt(t)); !- Cs?  
} 8T!fGzHx  
$4#=#aKW.  
} ; <yPq;#z(!  
j=!(F`/  
Po2_ 0uX  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug v3=&{}+j.  
好啦,现在才真正完美了。 ^\Ue7,H-  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3Qm t]q  
|*/uN~[  
template < typename Right > w%%6[<3%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .YnP% X=  
  { ~5XL@jI^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _#y(w%  
} L<{OBuR  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 n0>5'm%ES  
YL0WUD_>  
1( QWt  
E.En$'BvB  
Q 37V!  
十. bind J7 Oa})-+'  
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。 %M4XbSN|  
先来分析一下一段例子 (mOqv9pn  
e|OG-t[$*  
fwar8 i1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C.Wms}XA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i`ZHjW~`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?[NTw./'7A  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 )l 4>=y  
我们来写个简单的。 w[J (E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p4<M|1Z&  
对于函数对象类的版本: n9mM5H47  
ImT+8p a  
template < typename Func > F|h ,a;2  
struct functor_trait TYmUPS$  
  { 2\$WP-)%  
typedef typename Func::result_type result_type; Dn{19V. L  
} ; TA-(_jm  
对于无参数函数的版本: p: Q%Lg_I  
TV[6+i*#  
template < typename Ret > tXb7~aO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `gBXeG2fn  
  { a3(7{,Ew  
typedef Ret result_type; wj";hAw  
} ; _dJVnC1 !  
对于单参数函数的版本: o0-fUCmC  
t2!$IHE:  
template < typename Ret, typename V1 > h~^qG2TYWq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \M3NasZ  
  { b> >=d)R  
typedef Ret result_type; A{u\8-u  
} ; ?*MV  ^IY  
对于双参数函数的版本: C4X{Ps \  
}. Na{]<gh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *BP\6"X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1z $}*`  
  { u\Erta`  
typedef Ret result_type; Fc{6*wtO  
} ; [/#k$-  
等等。。。 {TcbCjyw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $.x?in|_  
PL$(/Z  
template < typename Func > !m/Dd0  
struct func_return 04T*\G^:=  
  { C6;](rN)N  
template < typename T > LYxlo<f  
  struct result_1 $'I$n  
  { 41f m}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (VF4FC  
} ; V~gUMu4ot  
*9U4^lJjn  
template < typename T1, typename T2 > Xj@    
  struct result_2 1rvf\[  
  { \Im \*A   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fv 1!^CDia  
} ; VEdnP+D  
} ; :Jsz"vCg&s  
f >, Qhl  
*M\i4FO8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 88+\mX;A#  
4- ?`#  
template < typename Func, typename aPicker > ;^H+ |&$>  
class binder_1 a?Qcf;o  
  { =QxE-)v  
Func fn; +h\W~muR  
aPicker pk;  kAe-d  
public : I!i#=  
`sp'Cl!  
template < typename T > ,h)T(  
  struct result_1 %>*0.)wG  
  { 6@_@nlA<1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0g*r!aa  
} ; }s)&/~6  
=~2 Uv>YG  
template < typename T1, typename T2 > j/`qd(=B  
  struct result_2 Lq8Z!AIw>  
  { ] F) -}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NcY0pAR*  
} ; Q17o5##x7  
KA*l6`(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3~1lVU:  
Z?j='/u>@  
template < typename T > 3x;y}:wQa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }W>[OY0^A  
  { }SvWC8  
  return fn(pk(t)); OTjryJ^  
} :\= NH0M  
template < typename T1, typename T2 > QIz N# ;g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;g)Fhdy!  
  { =A&*SE o5  
  return fn(pk(t1, t2)); 5]n<%bP\  
} .)pRB7O3  
} ; lIc9, |FL  
%Fm;LQa ]  
r+.4|u  
一目了然不是么? x%?*]*W  
最后实现bind ,8-_=*  
$6x:aG*F  
p'c<v)ia  
template < typename Func, typename aPicker > aKFA&Xnsl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )LMuxj  
  { #WmAkzvq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9QQ@Y}  
} CR PE?CRQF  
:W<,iqSCm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 WHj4#v(  
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。 C-b%PgA  
$j2)_(<A%Q  
十一. phoenix L-:L= snO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: tJF~Xv2L!  
GBOmVQ $Hb  
for_each(v.begin(), v.end(), G?1V~6  
( ``)1`wx$  
do_ yt#;3  
[ sTstc+w  
  cout << _1 <<   " , " w\;9&;;  
] &"6ktKrIg  
.while_( -- _1), )KhVUFS1  
cout << var( " \n " ) K1{nxw!`  
) ' oeg [  
); {gHscj;SM  
eeTaF!W  
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: ~I^[rP~  
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 (GOrfr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "?(Fb_}i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1?$!y  
2_~XjwKE  
Pi sr&"A  
template < typename Cond, typename Actor > J9t?]9.,:  
class do_while Z/UVKJm>:  
  { |a:VpM  
Cond cd; Uht:wEr  
Actor act; ]~ eWr2uG?  
public : GYmBxX87  
template < typename T > }uj'BO2?  
  struct result_1 d3J_IW+8R$  
  { 2*DS_=6o  
  typedef int result_type; ${,eQ\  
} ; wmCV%g\.d:  
;mKU>F<V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ew ,edU  
e>9{36~jh  
template < typename T > !td.ks0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _ll aH  
  { / H/Ne )r  
  do $ttr_4=  
    { (G!J==  
  act(t); q x }fn/:  
  } 0c6AQP"=V  
  while (cd(t)); -t#a*?"$w  
  return   0 ; o5@P>\ u>  
} lXy@Cf  
} ; |3o@I uGt  
/4BXF4ksi,  
s(LqhF[N2]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). qinQ5t  
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。 g' U^fN  
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。 T>o# *{q n  
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。 W/X;|m`  
下面就是产生这个functor的类: U>jk`?zW  
3;gtuqwD$  
~}ZX^l&k{P  
template < typename Actor > UimZ/\r  
class do_while_actor pg`;)@  
  { }H^^v[4  
Actor act; ^K[tO54  
public : q)i(wEdUZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +Z0E?,Oz  
>~InO^R`5  
template < typename Cond > <4bo7XH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; k~F/Ho+R&  
} ; Gnq~1p5^  
:m)?+  
H;L&G|[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N Uml"  
最后,是那个do_ &<b7T$c  
d0,F'?.0|  
/T'nY{  
class do_while_invoker He23<hd!  
  { F+r6/e6a  
public : .H.v c_/  
template < typename Actor > "& |2IA  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &N nMz9  
  { ]gk1h=Y~h  
  return do_while_actor < Actor > (act); Lj,%pzJ  
} 7!)%%K.z6  
} do_; s``L?9  
:UciFIa  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <3CrCEPC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "G(/MT^C  
最后来说说怎么处理break和continue AV! cCQ  
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。 31Du@h8YX  
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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