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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f.66N9BHL,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gGMQRRq  
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, :{lP9%J-  
>}O}~$o  
M;OMsRCVO  
'6>*J  
  class filler &(32s!qH  
  { o59$v X,  
public : b.\xPb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q-_!&kDK"  
} ; r;[=y<Yf  
#)]t4wa_W  
T{f$S  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: k1zK3I&c_  
fG$LqzyqlK  
(1GU  
rvd%z7Z1o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -]D/8,|s  
hKWWN`;b !  
7C3YVm6g  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k>.8lc\  
x(eX.>o\  
!8cV."~  
o,* D8[  
二. 战前分析 uh2_Rzln  
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。 u{\'/c7G  
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 [?KGLUmTAI  
7dACbqba  
Ox-eB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N 1Ag .  
  /* --------------------------------------------- */ M~|7gK.m1  
vector < int *> vp( 10 ); foQo`}"5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }58MDpOF1  
/* --------------------------------------------- */ p`c_5!H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); zB`woI28  
/* --------------------------------------------- */ 4m1r@ $  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Tsa]SN14  
  /* --------------------------------------------- */ 5Q"w{ n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RLnL9)`W  
/* --------------------------------------------- */ g;8 wP5i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZqVbNIY   
Xzf,S;XV~  
8iJB'#''*  
V<I(M<Dj  
看了之后,我们可以思考一些问题: G,|!&=Pe|E  
1._1, _2是什么? o5F:U4sG  
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。 &EQhk9j  
2._1 = 1是在做什么? tULGfvp  
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。 ~!r;?38V`  
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。 4Qf sxg  
#[lhem]IC  
d)Yl D]I  
三. 动工 `9J9[!+!`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7 D#y  
mSxn7LG  
UGhEaKH~R  
cA q3Gh  
template < typename T > cZ?QI6|[  
class assignment &HM-UC|  
  { x^ f)I|t  
T value; cu0IFNF}[  
public : vv @m{,7#Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} JF4A  
template < typename T2 > xZ9:9/Vg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *n? 1C"l  
} ; 3N+lWuE}K  
_]>1(8_N  
zzQWHg]/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PX 8UVA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment uPA ( 1  
@%R<3!3v  
xLz=)k[''  
`um,S  
  class holder ~ y!'\d>q<  
  { G:=hg6 '  
public : _6ZjF>f  
template < typename T > } p'ZMj&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f V. c6  
  { WVbrbs4  
  return assignment < T > (t); %X{EupiFA  
} \c}(rqT  
} ; }~XWtWbd-  
^"/^)Lb!@M  
ATNOb  
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: R2~Tr$:  
`C+<! )2  
  static holder _1; kz"uTJK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qos7u91z  
afEa@et'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^/2I)y]W0  
而不用手动写一个函数对象。 6Xlzdt  
x<NPp&GE  
5</$dcG  
g7*)|FOb  
四. 问题分析 =Ph8&l7~sp  
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。 cj/`m$  
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。 _!\d?]Ya  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 HGDrH   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #< im?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ej(J j\  
*v>ZE6CL  
五. 问题1:一致性 c3A\~tHW  
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?| xP9(J 0y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XIeLu"TSL  
RLB3 -=9t  
struct holder Jg6Lr~!i  
  { 0+1wi4wy/  
  // _u`YjzK  
  template < typename T > > VG  
T &   operator ()( const T & r) const <B"sp r&1  
  { EdJL&*  
  return (T & )r; `@]s[1?f  
} l>?c AB[  
} ; d2 ^}ooE  
7|P kc(O  
这样的话assignment也必须相应改动: {f!/:bM  
&1xCPKIr  
template < typename Left, typename Right > }I"C4'(a  
class assignment <qCa 9@Ea  
  { ^NW[)Dq1<  
Left l; W? iA P  
Right r; W .7rHa  
public : OG,P"sv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R$awgSE  
template < typename T2 > ${+u-Wfau  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;SR ESW  
} ; 30Q p^)K  
vh9* >[i  
同时,holder的operator=也需要改动: #x%'U}sF  
P:qmg"i@3  
template < typename T > mCtS_"W  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l^B.iB  
  { h`fVQN.3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +Q*`kg'  
} <P9fNBGa  
) "#'   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 # kI>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 o<2GtF1"o  
3:%k pnO  
return l(rhs) = r; 9N ]Xa  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^6 6!f 5^W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #c!:&9oU  
tiK?VwaKI  
template < typename Tp > )n/%P4l  
class constant_t r;cDYg  
  { bIKg>U'5d  
  const Tp t; gU9{~-9}  
public : 'Pz%c}hJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T?9D?u?]  
template < typename T > <?jd NM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ? @V R%z  
  { >&L|oq7$  
  return t; FR(W.5[  
} l}{{7~C`  
} ; T}~TW26v  
Ku;fZN[g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gmTBT#{6yH  
下面就可以修改holder的operator=了 iP/v "g"g  
g14*6O:  
template < typename T > 7AG|'s['=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4" @<bKx  
  { wAMg"ImJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (5a73%>@  
} [ X*p [  
` ]|X_!J-  
同时也要修改assignment的operator()  a+h$u  
:WhJDx`j  
template < typename T2 > >WLPE6E  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |@ mz@  
现在代码看起来就很一致了。 :}Jx  
*% -<Ldv  
六. 问题2:链式操作 \BOoY#!a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F<4rn  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 G1:}{a5i_  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 %cNN<x8  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 hW7u#PY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~z[`G#dU  
/iW+<@Mas  
template < typename T > 2Gyq40  
struct result_1 =4y gbk  
  { T+8Yd(:hX  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1- RY5R}VR  
} ; *4O=4F)x  
Jcw^Z,  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: verI~M$v{  
YMGy-]!o  
template < typename T > sA0 Ho6  
struct   ref UhB +c  
  { Fwm$0=BXL  
typedef T & reference; bC&A@.g{  
} ; x/QqG1q  
template < typename T > ]l7W5$26 @  
struct   ref < T &> }_Bo:*9B-o  
  { $e^"Inhtqp  
typedef T & reference; ]aN9mT N  
} ; O[X*F2LC4  
Zy0M\-Mn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8)B{x[?|  
;R$G.5h  
template < typename T > YSjc=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g&RpE41x  
  { LpHGt]|D  
  return l(t) = r(t); pj'gTQ),0  
} P0N/bp2Uy  
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。 t Cuvb  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tpI/I bq  
bLT3:q#s  
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 s/1r{;q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3Vu}D(PJ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]4rmQAS7"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ] 0i[=  
最后的布局是: mR}8}K]L  
                Add Aez2n(yac  
              /   \ I0-1Hr  
            Divide   5 ;NP-tA)  
            /   \ z$<=8ox8e  
          _1     3 l&& i`  
似乎一切都解决了?不。 vbJ<|#|r-  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 v}>g* @  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 aru2H6  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: CKw-HgXG  
DVQr7tQf  
template < typename Right > /fQcrd7h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %6ckau1_;  
Right & rt) const a$W O} g?  
  { t!D'ZLw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R6~6b&-8  
} ;5X6`GlS#5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5%'ybh)@   
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。 -=-^rQx9  
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。 5N9Cd[4  
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。 Vy& X1lG:  
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。 33` bKKO}  
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? +kI}O*s  
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: >A )Sl'  
hC-uz _/3  
template < class Action > c{ 'Z.mut  
class picker : public Action Dw=L]i :0v  
  { 6@aH2+4+  
public : /{R ^J#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;apLMMsWC  
  // all the operator overloaded FC 8<D  
} ; R/u0,  
uVYn,DB`  
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。 W{Qb*{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: b'( AVA  
ImQ -kz?b  
template < typename Right > #h.N#{9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const t{,$?}  
  { >MJ %6A>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3 EAr=E]  
} s=$xnc}mf  
+sJ{9#6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yXkQ ,y  
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。 }[%F  
!,- 'wT<v  
template < typename T >   struct picker_maker Gb2|e.z  
  { L^u|= 9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; yS)k"XNb  
} ; A?tCa*b^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '"Cqq{*  
  { ,%Pn.E* r;  
typedef picker < T > result; 02 FLe*zQ  
} ; :Gz$(!j1.'  
F_u ?.6e]  
下面总的结构就有了: lBn<\Y!^  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 E; yr46  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 C&F% j.<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DN8I[5O  
至此链式操作完美实现。 w2$ L;q  
gy1kb,MO  
p;[.&o J  
七. 问题3 Y&VypZ"G>  
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。 PazWMmI  
Uq=Rz8hLM  
template < typename T1, typename T2 > WKr4S<B8mr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W9Us I  
  { n n[idw  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); b5p;)#  
} X:FyNUa  
wQ-BY"cK\  
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: sS)tSt{C  
7F~Jz*,B*W  
template < typename T1, typename T2 > bq7()ocA  
struct result_2 | /-# N  
  { C _W]3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uPFbKSJj  
} ; L7II>^"B  
oW7;t  
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? 4pDZ +}p  
这个差事就留给了holder自己。 ?#5)TAW  
    NFU=PS$  
G*v,-O  
template < int Order > 9Up> e  
class holder; L8;`*H  
template <> "| oW6@  
class holder < 1 > rI:]''PR  
  { I1ibrn  
public : -r_Pp}s  
template < typename T > )P/~{Ci:T&  
  struct result_1 *!EHs04  
  { +w?1<Z  
  typedef T & result; ]sI{ +$~:c  
} ; wZ8LY;  
template < typename T1, typename T2 > %D^j7`Z  
  struct result_2 ,g)9ZP.F  
  { 4_eFc$^  
  typedef T1 & result; -}JRsQ+rgM  
} ; ~m'8BK  
template < typename T > P[cGCmM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nYY'hjZ  
  { K)oN^  
  return (T & )r; ,wra f#UdP  
} k|^nrjStC  
template < typename T1, typename T2 > an?g'8! r:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *!(?=9[  
  { T|nN.  
  return (T1 & )r1; fI(H :N  
} =>h~<88#5  
} ; I."4u~[  
2TC7${^9}J  
template <> y+[wlo&WC  
class holder < 2 > j#XU\G  
  { b+}*@xhl  
public : Q ?W6  
template < typename T > yYTiAvN  
  struct result_1 T1b9Zqc)f  
  { 8>jd2'v{  
  typedef T & result; KK*"s^ L  
} ; hMs}r,*  
template < typename T1, typename T2 > IF*kLl?  
  struct result_2 mk~Lkwl  
  { #P6;-d@a  
  typedef T2 & result; T+/Gz'  
} ; \oGZM0j  
template < typename T > U `"nX)$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `Uw^,r  
  { ~F]- +|  
  return (T & )r; Om2 )$(  
} UIv 2wA2  
template < typename T1, typename T2 > ^Sr`)vP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |5,q54d(K  
  { >!YI7)  
  return (T2 & )r2; F3a"SKMW  
} D &wm7,  
} ; Hca)5$yL  
x2TCw  
2S8/ lsB  
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{h9a0b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Hp":r%)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gGdZ}9  
UeT"v?zP  
return l(i, j) = r(i, j); ziy~~J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 413r3/  
e:.Xs  
  return ( int & )i; aX1|&erI  
  return ( int & )j; X;p,Wq#D'  
最后执行i = j; y#Ch /Jg?|  
可见,参数被正确的选择了。 I)O-i_}L&K  
$0K9OF9$  
R m *"SG  
4Kt?; y ;  
U1rh[A>  
八. 中期总结 !H,R$3~  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: tL;;Yt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  c:~o e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \"PlM!0du  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Jo h&Ay  
F1|4([-<]  
Mi 'eViH  
: ZU  
#ZGWU_l}  
K=Fcy#, f  
九. 简化 wEzLfZ Oz/  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 f+$/gz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %r~TMU2"  
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: 9}2I'7]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .Fh5:W N  
  +-*/&|^等 D@4hQC\  
2. 返回引用。 FQ(=Fnqn  
  =,各种复合赋值等 OjeM#s#N!  
3. 返回固定类型。 xb_35'$M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KY"W{D9ib  
4. 原样返回。 -\>Bphu,y  
  operator, )X| uOg&|  
5. 返回解引用的类型。 0VsrAV0  
  operator*(单目) uu=e~K  
6. 返回地址。 bUz7!M$  
  operator&(单目) &sWq SS  
7. 下表访问返回类型。 D 7H$!(F>  
  operator[] Ql\{^s+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 cKK 1$x  
  operator<<和operator>> ,1F3";`n[  
O-bC+vB]M  
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。 cy/;qd+!M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qz(0iZ]Y  
0xC{Lf&  
template < typename Left > (D{9~^EO>a  
struct value_return \\x``*  
  { x8gUP  
template < typename T > = ?T'@C  
  struct result_1 )>$xbo")k  
  { eSywWSdf0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; i~.L{K  
} ; nvsuF)%9hZ  
)MW.Y  
template < typename T1, typename T2 > %,-vmqr  
  struct result_2 eH=lX9  
  { d^WVWk K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q}tLOVu1  
} ; +:wOzTUN  
} ; #ra:^9;Es:  
m_Z%[@L  
B]InOlc47  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <+" Jh_N#  
ix$?/GlL  
下面我们来剥离functor中的operator() lJu2}XRiU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~%k<N/B  
zpiqJEf|'"  
return l(t) op r(t) .0cm mpUNq  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $ ;~G  
return op l(t) ;0P2nc:U~  
return op l(t1, t2) *>9#a0cp  
return l(t) op XQ%*U=)s  
return l(t1, t2) op d1D{wZ3g  
return l(t)[r(t)] I(bH.{1n7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W(1p0|WQ:  
;:hyW,J  
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: O:q 0-  
单目: return f(l(t), r(t)); <IGnWAWn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {Z3B#,V(g  
双目: return f(l(t)); =Qp~@k=2  
return f(l(t1, t2)); c*9RzD#Zj  
下面就是f的实现,以operator/为例 &M*&oi (  
}.$oZo9J  
struct meta_divide |\*7J!Liv  
  { O (<Wn-  
template < typename T1, typename T2 > |Xlc2?e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Nf%jLK~  
  { qi.|oL9p  
  return t1 / t2; ;KWR/?ec  
} LwZBM#_g  
} ; %XMrS lSOp  
W> s@fN9  
这个工作可以让宏来做: [kMXr'TyPX  
nMNAn}~*M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k 9R_27F  
template < typename T1, typename T2 > \ /RT3 r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8G?'F${`  
以后可以直接用 Yi1_oe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cH.T6u_%  
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 uB>NwCL;  
(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。。。) &$.Vi&{.  
3x#=@i  
p)(mF"\8=  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ja$e)  
,]w -!I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cYF R.~p  
class unary_op : public Rettype JR<#el  
  { aEW Z*y  
    Left l; i%GjtYjS  
public : .Kv>*__-Q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?g&6l0 n`  
..X efNbl  
template < typename T > Ua#*kTF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  L,!Z  
      { Ka1 F7b  
      return FuncType::execute(l(t)); |{k;p fPV  
    } VZ &>zF  
4xuL{z;\  
    template < typename T1, typename T2 > X's-i!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q*+@"tk<  
      { xG 7;Ps4L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y%Ui)UMnw]  
    } #IDDKUE  
} ; BA' ($D>  
v1?P$f*g  
5m&{ f>]T  
同样还可以申明一个binary_op XtRfzqg?K  
u|<Z};a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;LELC5[*s  
class binary_op : public Rettype `9B xDp]I  
  { A0# K@  
    Left l; ' jR83A*  
Right r; ?u` ?_us  
public : HdGAE1eU]}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fw ._  
d i`}Y&  
template < typename T > l]Jk  }.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?|Fu^eR%X  
      { R!lNm,i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9-eYCg7C|  
    } )I9AF,K  
 HUr;ysw  
    template < typename T1, typename T2 > r+3V+:f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MI0'ou8l  
      { 1eZ">,F6<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =H.l/'/Z  
    } #s{>v$F  
} ; 2/sD#vC  
8N4W}YBs  
c!T^JZBb  
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 St-:+=V_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M7/P&d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) FVMR9~&+  
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。 K~z*P 0g*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #R4Mv(BG  
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。。。 5Qd |R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 k:4 Z c3  
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) $"0 t1  
下面是修改过的unary_op -Cd4yWkO  
iN8?~T}w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %P0dY:L~  
class unary_op OYzt>hdH  
  {  ^ 'FC.  
Left l; q#LwM]<.@>  
  t1b$,jHmKl  
public : fO[X<|9  
bM;yXgorU  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} V.)y7B  
v]F q}I"  
template < typename T > jFM8dl n  
  struct result_1 /_@S*=T5  
  { /D`M?nD7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #pBAGm3  
} ; >hoIJZP,  
:^0g}8$<  
template < typename T1, typename T2 > a3?Dtoy'  
  struct result_2 N[^%|  
  { ;!, ]}2w*X  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fU@}]&  
} ; x5v^@_: jr  
Ictc '#y  
template < typename T1, typename T2 > 96]lI3 c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GsqR8n=  
  { B, xrZs  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Y:&1;`FBZ  
} JmrQDO_(  
k^Tu9}[W1  
template < typename T > T~s/@*y9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VxjEKc  
  { vNL f)B  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~^lQ[x  
} HQ7-,!XO  
cNw<k&w6F  
} ; CEc& G  
#I%< 1c%XA  
KD$P\(5#  
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 }!0,(<EsV  
好啦,现在才真正完美了。 \-GV8A2:k  
现在在picker里面就可以这么添加了: m(y?3} h  
*D~@xypy  
template < typename Right > BT 98WR"\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -yg9ug  
  { TcZ Ci^1F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9V?MJZ@aG  
} 86/CA[Y-  
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。 Z@ h<xo*r  
lcJ`OLG  
EYGJDv(S  
& ?/h5<  
;&W N%L*  
十. bind dmP*2  
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。 x?:WR*5w  
先来分析一下一段例子 9Lk.\.  
3=t}py7M  
hz Vpv,|G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j2qDRI  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1:My8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 LN?T$H  
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。 $Y$!nPO  
我们来写个简单的。 O~{Zs\u9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jA=uK6m  
对于函数对象类的版本: #$jAGt3^BT  
>+u5%5-wr  
template < typename Func > Zdh4CNEeFP  
struct functor_trait KPW: r#d  
  { t@}<&{zk  
typedef typename Func::result_type result_type; +;Cq>1x,  
} ; QV{Nq=%]  
对于无参数函数的版本: T]Tz<w W(  
. Nog.  
template < typename Ret > 8x58sOR=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S wC,=S  
  { {nryAXK  
typedef Ret result_type; 8Y5* 1E*  
} ; Ma-^o<{  
对于单参数函数的版本: CFul_qZ/e  
jf/;`br  
template < typename Ret, typename V1 > OMKEn!Wq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,:>>04O  
  { nn#A-x}~;b  
typedef Ret result_type; He#+zE ;  
} ; 9!bD|-6y  
对于双参数函数的版本: H@G7oK  
c0Q`S"o+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > yaR|d3ef?4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /^#} \<;  
  { QREIr |q'  
typedef Ret result_type; YXV![gw0  
} ; #\`6ZHW  
等等。。。 ? ~_%I  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O,^,G<`  
z W+wtYV4  
template < typename Func > HkEp}R  
struct func_return (6 0,0|s  
  { xFg=Tyq:  
template < typename T > T+sO(;  
  struct result_1 _;'}P2&Q  
  {  .':SD{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  zKT \i  
} ; CuuHRvU8  
I9Z8]Q+2"  
template < typename T1, typename T2 > 3l4k2  
  struct result_2 c:=Z<0S;  
  { 0CTI=<;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "}PmAr e  
} ; c?IIaj !  
} ; _ZR2?y-M  
X_%78$N-a`  
g{<3*,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D.?KgOZ  
bz}T}nj  
template < typename Func, typename aPicker > ?5/Sa  
class binder_1 +d#ZSNu/  
  { B623B HwS  
Func fn; eQ C`e#%  
aPicker pk; VaQ}XM  
public : N|7._AR2  
/j S  
template < typename T > /]+t$K\cBq  
  struct result_1 n'M}6XUw  
  { JY>]u*=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^[qmELW#7  
} ; 0Q>Yoa 11  
NINyg"g<  
template < typename T1, typename T2 > W}T+8+RU  
  struct result_2 :T'"%_d5  
  { "J[Crm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nnr(\r~  
} ; ,&l>^w/  
T_B$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} kA#>Xu/  
Y|1kE;  
template < typename T > eb:uh!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8G{} r  
  { x:?1fvVR  
  return fn(pk(t)); (wbG0lu  
} t@!oc"z}@  
template < typename T1, typename T2 > d3Y#_!)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UHR)]5Lt  
  { DmD*,[rD  
  return fn(pk(t1, t2)); wAy;ZNu  
} vH7"tz&RIp  
} ; srC'!I=s>8  
jQ 7RH/?_  
'VO^H68  
一目了然不是么? #<!oA1MH4  
最后实现bind <4(rY9   
tR2IjvmsX  
<$7*yV  
template < typename Func, typename aPicker > zFv>'1$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) YFsEuaV  
  { L! Q&?xP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }{ 9E~"_[  
} qW7S<ouh  
uZW1 :cx  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zf2]|]*xz  
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。 RCgs3JIE+2  
pspV~9,  
十一. phoenix PVV\@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^$yr-p%-  
##yi^;3Y  
for_each(v.begin(), v.end(), =;c? 6{<1  
( | F: ?  
do_ 3!ulBiMh  
[ &.Yh_  
  cout << _1 <<   " , " ~M43#E[oOF  
] knF *~O :y  
.while_( -- _1), L42C<  
cout << var( " \n " ) 9j9A'Y9(  
) ~@L$}Eu  
); H VG'v>s@  
Dth<hS,2J  
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: Yc\;`C  
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 J;'?(xO3\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }^P(p?~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: voV=}.(p  
/1Rm^s)2z  
f{5)yZ`J*  
template < typename Cond, typename Actor > 4$ejJaE  
class do_while vNi7=3  
  { TZPWMCN4  
Cond cd; C6O1ype  
Actor act; lXL\e(ow  
public : $5cLhi"`  
template < typename T > S 8h/AW6l  
  struct result_1 lHz:Iibt  
  { $ShL^g@  
  typedef int result_type; u[PO'6Kzd  
} ; (!{_O_&  
-4Y}Y5 9\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -twIF49  
fd*=`+P  
template < typename T > ;STO!^9~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _W tSZmW?  
  { )!p=0&z@{  
  do 5K{(V^88F  
    { A CJmy2  
  act(t); T(7 8{A>  
  } ~SP.&>Q>  
  while (cd(t)); %|oY8;0|A>  
  return   0 ; w0tlF:Eg  
} S #&HB  
} ; EmG`ga)s  
qs 52)$  
g|e^}voRM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). GAtK1%nPD  
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。 Vg6?a  
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。 {Am\%v\  
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。 Z(*n ZT,  
下面就是产生这个functor的类: !bT0kP$3}  
@MAk/mb&  
Fov/?:f$  
template < typename Actor > `k _5Pz\  
class do_while_actor j\!zz  
  { NQ@ EZoJ  
Actor act; B;hc|v{(  
public : X& O o1y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Mwp#.du(  
l yO_rZT  
template < typename Cond > "p2 $R*ie  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /Eh\07p  
} ; (3c,;koRR  
.Eh~$wm  
c@5fiRPv!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o9q%=/@,  
最后,是那个do_ 7b:oz3?PI  
eey <:n/Z  
=n9adq  
class do_while_invoker Nd^9.6,JU  
  { cJj0`@0f  
public :  @*%Q,$  
template < typename Actor > /PQg>Pa85  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9SC#N 5V  
  { 4h:Oo  
  return do_while_actor < Actor > (act); =lr*zeHLC  
} \C/`?"4w  
} do_; .y+>-[j?B  
Wy)|-Q7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V:QfI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 WI[6 l6  
最后来说说怎么处理break和continue OA4NXl'  
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。 "MM7qV  
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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