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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q#v&&]N=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xUYUOyV  
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, P |c6V  
A[lkGQtS4  
'C6 K\E  
dZ UB  
  class filler w.qpV]9>  
  { YaTJKgi"0  
public : B\2<r5|QG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $'}:nwq6x  
} ; + M2|-C  
tzv&E0 |d  
)W&H{2No  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: f=v +D0K$n  
Rv=(D^F,  
N|eus3\E  
.M_[tl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !+T9NqDv[  
wi]|"\  
|H&2[B"l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &3VR)Bxn  
o.5w>l!9K  
sL;qC\S  
c ?mCt0Cg  
二. 战前分析 Bb];qYuCO  
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。 .bbl-a/ 3  
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 BH0@WG7F  
\AOVdnM:  
DSyfF&uC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4{rwNBj(  
  /* --------------------------------------------- */ Pj_2y)^?  
vector < int *> vp( 10 ); >JVZ@ PV H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %&bO+$H3  
/* --------------------------------------------- */ ^8dJJ*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &1:xY.Zs_  
/* --------------------------------------------- */ :)+|q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^9eJ)12pK  
  /* --------------------------------------------- */ *a xOen  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }p0|.Qu9  
/* --------------------------------------------- */ ]}R\[F (_%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |`9POl=  
=LHE_ AA  
q4$zsw  
sHO6y0P  
看了之后,我们可以思考一些问题: Le"$ksu>  
1._1, _2是什么? nG&= $7x^  
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。 h^ ex?  
2._1 = 1是在做什么? [QA@XBy6  
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。 0qSd #jO  
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。 AE1!u{  
y5>859"h  
U3MfEM!x  
三. 动工  ^G{3x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: gq`gitu0  
$Jo[&,  
q#Az\B:  
KumbG>O  
template < typename T > uWR\#D'  
class assignment zzi%r=%r&  
  { y4s]*?Wz  
T value; 1]#qxjZ~  
public : [;II2[5 ,  
assignment( const T & v) : value(v) {} ),5^bl/  
template < typename T2 > <R>qOX8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9RwD_`D(MN  
} ; HF}%Ow  
H27_T]\  
TI:-Y@8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 A:F*Y%ZW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \?&P|7N  
+N2?fgA  
LhC%`w  
C5#3c yf*B  
  class holder MGeHccqh2  
  { a6"Pe07t  
public : bb[.Kvq5  
template < typename T > L%9DaK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const DLe?@R5  
  { jx a?  
  return assignment < T > (t); cP63q|[[  
} j?4k{?x  
} ; W!4(EdT*Cq  
E[HXbj"  
TTpK8cC  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: #4_'%~-e  
zb Z0BD7e  
  static holder _1; \D>vdn"Lx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]N}80*Rl  
g@hg u   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Az[Yvu'<  
而不用手动写一个函数对象。 />_Mz  
?e9Acc`G5  
1 *'SP6g  
vtG_ A{l  
四. 问题分析  )]L:OE  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 IZBU<1M  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 p't>'?UH|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l'HrU 1_7Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 gJ cf~@s  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }5-^:}gL   
5mdn77F_  
五. 问题1:一致性 2/O/h  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| o:jLM7$=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i>i@r ;:|  
azKbGS/X  
struct holder {0F\Y+  
  { :VC#\/f  
  // poj@ G{  
  template < typename T > p< Emy%  
T &   operator ()( const T & r) const v??}d   
  { 5hak'#2  
  return (T & )r; -S\74hA  
} Z?|\0GR+`5  
} ; B'>(kZYMs  
Q9=vgOW+  
这样的话assignment也必须相应改动: :$ j6  
/ 2>\Z(  
template < typename Left, typename Right > _]H$rf,Rc  
class assignment IM),cOp=  
  { W*i PseXq  
Left l; x0B|CO  
Right r; ;o }pRC  
public : K4NB#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H5uWI  
template < typename T2 > I `:nb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } qwJeeax  
} ; !fUrDOM0E  
9MA/nybI  
同时,holder的operator=也需要改动: p>7 !"RF:U  
gE'b.04Y9i  
template < typename T > 67Rsd2   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const OnFx8r:q@%  
  { ycB>gd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); VE1 B"s</  
} =FUORj\O  
GY 4?}T^s  
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。 Rdao  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tep_g4CQR_  
 Ub(zwR;  
return l(rhs) = r; _UKH1qUd4  
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。 &o*/6X  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g &~T X  
aGvD  
template < typename Tp > (NrH)+)J!a  
class constant_t nsk`nck  
  { //*>p  
  const Tp t; fXCx!3m  
public : wZN<Og+;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $$8xdv#  
template < typename T > rf1Us2vp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L/9f"%kZ  
  { TMZg GUn  
  return t; E8#r<=(m  
} >v^Bn|_/  
} ; %toxZ}OP  
s8iJl+Jm  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .n]P6t  
下面就可以修改holder的operator=了 7Fb |~In<Z  
ma.yI};$  
template < typename T > 0kP, Zj<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -ZqN~5>j)  
  { GW a_^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -#T?C ]}  
} >i=^Mh-bm  
f.rc~UI?  
同时也要修改assignment的operator() Z7?C^m  
bj^YB,iSM  
template < typename T2 > z1A[rbe=4w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hp?hb-4l  
现在代码看起来就很一致了。 ]5b%r;_  
._JM3o}F  
六. 问题2:链式操作 biFy*+|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %9hzz5#  
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。 o =)hUr  
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。 ;7CE{/Bq.p  
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。 KZ^W@*`D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `iuo([E d  
hKP!;R  
template < typename T > M rpn^C2)  
struct result_1 VaQqi>;\  
  { \9*wo9cV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {~7V A  
} ; 6u^M fOc  
"1P8[  
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: +BcJHNIB  
Et{4*+A  
template < typename T > 3]Rb2$p[=  
struct   ref 4r5trquC  
  { LO{{3No  
typedef T & reference; }Jkz0JY~  
} ; C8i6ESmU  
template < typename T > '&4W@lvyz  
struct   ref < T &> Ru8k2d$B  
  { P wL]v.:  
typedef T & reference; D4WvRxki  
} ; dbF?#s~u  
G/T oiUY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V;$ME4B\{  
m~a'  
template < typename T > lrg3n[y-l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )=6 |G^  
  { Zhb) n  
  return l(t) = r(t); 0 =#)-n  
} wRu+:<o^.  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 OL|_@Fv`A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z}74% 9qE  
MU2ufKq4)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 <RzGxhT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nRq @hk  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Bu4J8eLx  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Xk=bb267  
最后的布局是: |E:q!4?0  
                Add d%tF~|#A%  
              /   \ Yg_;Eu0'?  
            Divide   5 !.>TF+]  
            /   \ >D20f<w(H  
          _1     3 R$qp3I  
似乎一切都解决了?不。 gaeMcL_^a  
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。 R7YL I1ov  
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。 Uz(Sv:G  
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: KG:CVIW Y  
9 -7.4!]I  
template < typename Right > ,m<t/@^]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @64PdM!L  
Right & rt) const &~`Ay4hq  
  { yhnhORSY;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,CACQhrng  
} 8BP.VxX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :ryyo$  
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。 s~OGl PK  
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。 LU$aCw5 B;  
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。 1&\ A#  
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。 $#q:\yQsPC  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? y U"pU>fV@  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ry bs9:_}  
o/ Z  
template < class Action > ~dkN`1$v  
class picker : public Action 'F3cvpc`  
  { dg#w/}}m  
public : )*!"6d)^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} F$[1KjS  
  // all the operator overloaded Rw8l"`  
} ; 3{wr*L1%-~  
FdrH,  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 (J!FW(Ma|=  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: e)Q{yO  
u~kfz*hz  
template < typename Right > !YJfP@"e6r  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const RY8Ot2DWi  
  { t^N 92$|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ){ywk  
} C)w11$.YQ9  
_ ," -25a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v]`}T/n  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 fb8"hO]s  
+n#kpi'T  
template < typename T >   struct picker_maker .m',*s<CMQ  
  { ^.']-XjC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vAeh#V~#  
} ; G-5wv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ps<6kQ(  
  { G8Hj<3`  
typedef picker < T > result; n%N|?!rB  
} ; \2$-.npz  
HTfHAc?W  
下面总的结构就有了: R~9\mi5^UH  
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。 B.:DW3  
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。 &hciv\YT2W  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8#NI`s*  
至此链式操作完美实现。 m53XN  
o: \&4z&=  
+o{]0~ y  
七. 问题3 TDvUiJm  
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。 G$hH~{Y$  
#g)$m}tv?  
template < typename T1, typename T2 > k-o(Q"[ '  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3Thb0\<"  
  { M$|r8%z1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); UkO L7M  
} `R}q&|o7<  
BU\P5uB!V  
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: S4n ~wo  
6 [q<%wA  
template < typename T1, typename T2 > f7y a0%N  
struct result_2 i5oV,fiZo  
  { Oa[G #  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tS$^k)ZXip  
} ; yrp;G_  
]{tnNr>mv  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? FlWgTn>  
这个差事就留给了holder自己。 Ww8C}2g3  
    v0~'`*|&  
YMlnC7?_ /  
template < int Order > \ C^fi}/]  
class holder; )3W`>7>  
template <> ]p,sve vo  
class holder < 1 > fSe$w#*I  
  { eB]cPo4gW  
public : mM6g-)cV  
template < typename T > g;N)K3\2  
  struct result_1 7d44i  
  { );8Nj zX1  
  typedef T & result; '\v mm>  
} ; hJuR,NP  
template < typename T1, typename T2 > AFd3_>h  
  struct result_2 O'<5PwhG  
  { ( MI8Kkb1d  
  typedef T1 & result; <!+T#)Qi  
} ; Ro&s\T+d  
template < typename T > 8T:?C~"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1qEpQ.:](  
  { RW4}n< 88  
  return (T & )r; 3ID 1>  
} ~ULD{Ov'F  
template < typename T1, typename T2 > >";I3S-t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WFl, u!"A  
  { XI4le=^EM  
  return (T1 & )r1; D)XV{Wit  
} v/W\k.?q/  
} ; )<fa1Gz#^  
Ya%-/u  
template <> Gxtqzr*  
class holder < 2 > /S}4J"  
  { {P/5cw  
public : q%G"P*g$(  
template < typename T > O{4G'CgN(  
  struct result_1 q_5hKipd\b  
  { T^"-;  
  typedef T & result; -E*VF{IG1  
} ; {LwV&u(  
template < typename T1, typename T2 > ^)qOILn  
  struct result_2 `R9}.?7  
  { *wSz2o),  
  typedef T2 & result; .(RX;.lw  
} ; anM]khs?  
template < typename T > N ,8^AUJ3&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OMl<=;^:|  
  { - &AgjzN!  
  return (T & )r; i!|OFU6  
} 2{- };  
template < typename T1, typename T2 > DlD;rL=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n86=1G:%  
  { l\Q--  
  return (T2 & )r2; LqDj4[}  
} )z:"P;b"Nl  
} ; }K rQPg  
&jbZL5  
`$fKS24u  
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> >。 )BJ Z{E*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sQIzcnKB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s-S#qGZ  
vXq2="+  
return l(i, j) = r(i, j); x{o&nhuk[S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Cyn_UE  
y3^>a5z!x  
  return ( int & )i; JBvMe H5  
  return ( int & )j; NFAjh?#  
最后执行i = j; `dGcjLs Iz  
可见,参数被正确的选择了。 A9D vU)1  
r_p4pxs  
}$5e!t_K  
y} .?`/Q#  
!_a@autj  
八. 中期总结 [k<w'n*  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: o 9?#;B$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :S_3(/} \  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lk(q>dvK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x2_?B[z  
V1d{E 0lM  
5nQxVwY  
]"T1clZKd(  
9 M<3m  
2Nau]y]=  
九. 简化 A4|L;z/A[h  
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。 (Y[q2b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *~b}]M700  
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: UpoTXA D}k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 FL8?<bU  
  +-*/&|^等 Wh7}G   
2. 返回引用。 :krdG%r  
  =,各种复合赋值等 $I$ B8  
3. 返回固定类型。 Ra~|;( %d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ww^!|VVa  
4. 原样返回。 [ELg:f3}5  
  operator, ]?/7iM  
5. 返回解引用的类型。 Eg/=VBtc  
  operator*(单目) :Qd{V3*]  
6. 返回地址。 kbR!iPM-;  
  operator&(单目) vf&Sk`  
7. 下表访问返回类型。 q'zV9  
  operator[] V9SkB3-'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 TM?RH{(r  
  operator<<和operator>> >ow5aOlQ&  
>oOZDuj   
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。 c c^I9g~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )=EJFQ*v  
9D+B~8[SQ  
template < typename Left > +o*&JoC  
struct value_return rT}k[  
  { ?yq $ >Qba  
template < typename T > A]WR-0Z7  
  struct result_1 ta)'z@V@g  
  { :Dn{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0)Wrfa  
} ; 8t$w/#'@  
Y7L1`<SC  
template < typename T1, typename T2 > E5EAk6  
  struct result_2 E#I^D/0  
  { _1sjsGp>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^@a|s Sb  
} ; >kN%R8*Sx  
} ; PL6f**{-  
9bVPMq7}i  
Gi9s*v,s  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait pZA0Go2!IN  
k#Bq8d  
下面我们来剥离functor中的operator()  E qc,/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: N7WQ{/PSG  
A@I( &Z  
return l(t) op r(t) M6mJ'Q482  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0Ia8x?80V  
return op l(t) i[\`]C{gf  
return op l(t1, t2) &!=[.1H<  
return l(t) op 3 %'Y):  
return l(t1, t2) op qx+ .v2G  
return l(t)[r(t)] w]ZE('3%W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U<"@@``+N  
cIJqF.k  
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: JJ=%\j  
单目: return f(l(t), r(t)); Z91GM1lrf8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p+pBk$4  
双目: return f(l(t)); X":T>)J-  
return f(l(t1, t2)); ?-HLP%C('  
下面就是f的实现,以operator/为例 0K *|B.O  
c@xQ2&i  
struct meta_divide F4|Z:e,Hr  
  { Dno'-{-  
template < typename T1, typename T2 > m[t4XK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "dN4EA&QJ  
  { lz-t+LD@ST  
  return t1 / t2; [Jjb<6[o  
} `YinhO:Z  
} ;  \W',g[Y:  
f#mcW L1}  
这个工作可以让宏来做: w.2[Xx~  
MkCq$MA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F}C.F  
template < typename T1, typename T2 > \ [|)Eyd[G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `BA,_N|6  
以后可以直接用 M'"@l $[QM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) eInx\/  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 M&/([ >Q  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) H}[kit*9  
/>EH]-|  
X^!1MpEQ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ofu {g  
S=R}#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yL#bZ9W }  
class unary_op : public Rettype u*aFWl]=  
  { s:fy *6=[Z  
    Left l; Gd]!D~[1  
public : o_K. +^$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -q}c;0vL-a  
Z^ e?V7q  
template < typename T > n.a55uy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wy1xZQ<5  
      { fF"\$Ny  
      return FuncType::execute(l(t)); aUBGp: (  
    } ?<l,a!V'6  
kp4(_T7R  
    template < typename T1, typename T2 > >\x   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O$2'$44HX  
      { ,dG2[<?o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); J=*X%^jX9Z  
    } S\F;b{S1  
} ; Buue][[  
B}(+\Q$I  
has \W\(  
同样还可以申明一个binary_op C XZO  
%p R: .u|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '}Tf9L%  
class binary_op : public Rettype _I&];WM\  
  { "K7{y4  
    Left l; Do3g^RD#  
Right r; TxN'[G  
public : BaLvlB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?0{8fGM4  
ep<O?7@j-G  
template < typename T > ^o*$OM7x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EEU)eltI  
      { ;Tn$c70  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >A+0"5+_p  
    } RoG `U  
IC1oW)  
    template < typename T1, typename T2 > e)Be*J]4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @-7h}2P Q  
      { 2itJD1;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?D6?W6@  
    } xcF:moL  
} ; .??[qBOTE  
x}8 U\  
J`&*r;""V  
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 y rSTU-5u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ic%c%U=i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $rb #k{  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Z|8oD*,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GkhaB(btk'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 .ykCmznf*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yc#0c[ZQu  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Xx=jN1=,  
下面是修改过的unary_op 8BL ]]gT-I  
GW]b[l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *0K@^Db-  
class unary_op u~WE} VC  
  { <vMdfw"(  
Left l; z NF.nS}:  
  f.Uvf^T}2  
public : Gk!06   
0gR!W3dh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Rh[%UNl  
'zEmg}  
template < typename T > 8f\sG:$  
  struct result_1 xnBU)#<]S  
  { b,Z\{M:f;F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tAI<[M@  
} ; &YSjwRr  
4x`.nql  
template < typename T1, typename T2 > ,)S(SnCF  
  struct result_2 R-L*N$@!  
  { _{eH" ,(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Pjs L{,  
} ; gc ce]QS  
&<oZl.T  
template < typename T1, typename T2 > 'b?Px}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0u3"$o'R  
  { O&]P u5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]TE,N$X  
} D2060ze  
q ,C)AZ  
template < typename T > T i{~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #QWG5  
  { S)$)AN<O  
  return OpClass::execute(lt(t)); rZ|!y ~S|  
} x#-+//  
M%\=Fb  
} ; A6D@#(D  
_o'3v=5T  
l]bCt b%_  
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 lZt{L0  
好啦,现在才真正完美了。 &fyT}M A  
现在在picker里面就可以这么添加了: U{)|z-n  
eSC69mfD  
template < typename Right > q h+c}"4m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3U_,4qf  
  { !oJ226>WI  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3 ;N+5*-  
} AUan^Om  
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。 iG.qMf.  
5bfd8C  
53i7:1[uV  
5ree3 quh  
Ot^<:\< `G  
十. bind voD0 u  
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。 ^2|G0d@.:  
先来分析一下一段例子 $69ef[b  
GC<zL }  
W@T_-pTCjK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [i  ]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~&UfnO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m9&MTR D\  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 B?-~f^*,jG  
我们来写个简单的。 ]Uy cT3A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: SU {U+  
对于函数对象类的版本: p5`d@y\hj  
uia[>&2  
template < typename Func > dV:vM9+x  
struct functor_trait M.[A%_|P  
  { JyfWy  
typedef typename Func::result_type result_type; #wvmVB.5~  
} ; .;:jGe(  
对于无参数函数的版本: nJ ZQRRa:C  
|.qK69  
template < typename Ret > LHS^[}x^1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <21@jdu3n,  
  { Hy_}e"  
typedef Ret result_type; fG^#G/n2  
} ; 4)IRm2G  
对于单参数函数的版本: }+" N '  
RjOQSy3  
template < typename Ret, typename V1 > Y XBU9T{r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .ZB/!WiF  
  { +( *;F4>  
typedef Ret result_type; l$:.bwXXO  
} ; XQH wu  
对于双参数函数的版本: %U4w@jp  
N?7vcN+-t)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Gz>M`M`[4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > HLP nbI-+  
  { RyxEZ7dC<y  
typedef Ret result_type; _;M46o%h  
} ; |.s#m^"  
等等。。。 xz#.3|_('  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )RQX1("O  
0UHX Li47Y  
template < typename Func > +Y:L4`  
struct func_return T{L{<+9%  
  { o`!7 ~n  
template < typename T > #ilU(39e  
  struct result_1 '+ 8.nN  
  { ][b2Q>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,sM>{NK 9R  
} ; e>Z F? (a0  
HfF4BQxm  
template < typename T1, typename T2 > `wyX)6A|bt  
  struct result_2 JE`mB}8s/  
  { g;>M{)A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fO4e[g;G  
} ; Od>^yhn  
} ; Mohy;#8Wk  
)"&$.bWn  
$S"QyAH~-a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lu GEBPi  
ATeXOe  
template < typename Func, typename aPicker > /R_*u4}iD  
class binder_1 S[TJ{ L(  
  { .Y.{j4[LQ  
Func fn; <Wn"_Ud=  
aPicker pk; t*fG;YOg  
public : .CrrjS w  
%Jrdr`<  
template < typename T > ^jO$nPDd  
  struct result_1 jJpSn[{  
  { /f_c?|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =,aWO7Pz  
} ; ~dIb>[7wy  
8tc9H}>  
template < typename T1, typename T2 > E0nR Vg  
  struct result_2 sFEkxZi<  
  { ^ ExA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W~1/vJ.*l  
} ; @~!1wPvF`I  
s[yIvlHw`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;w(]z  
ZKG S?z  
template < typename T > q2I;Ly\3o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CS 7"mE`{  
  { $jYwV0  
  return fn(pk(t)); ~&/|J)}  
} !b O8apn  
template < typename T1, typename T2 > q%4l!gzF3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z\=].[,w4  
  { (D'Z4Y  
  return fn(pk(t1, t2)); AgsMk  
} +$)C KC  
} ; PmtBu`OkV  
(89NK]2x  
U~8.uldnF  
一目了然不是么? _tR%7%3*  
最后实现bind p{j }%) 6n  
]fXMp*LvY  
]E66'  
template < typename Func, typename aPicker > I/bED~Z:a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Na^1dn  
  { XA~Rn>7&H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :&= TE2  
} 9.| +KIRb  
P'#m1ntxQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 D4yJ:ATO&  
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。 }DTpl?l  
5_+vjV;5  
十一. phoenix ,P^pDrc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: PsDks3cG  
d:0RDK-}s  
for_each(v.begin(), v.end(), Wh%qvV6]  
( >n@?F[Y  
do_ w,NK]<dU@  
[ 5y! 4ny _  
  cout << _1 <<   " , " |U?5% L  
] l=5(5\  
.while_( -- _1), uROt h_/  
cout << var( " \n " ) *LeFI%  
) YzU(U_g$  
); 9Ot;R?>(  
W|@EKE.k  
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: : j&M&+  
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 :g3n [7wR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @.fuR#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: P}o:WI4.cB  
1)u 3  
(yE?)s  
template < typename Cond, typename Actor > vV1F|  
class do_while ]#N2:ych  
  { fGJPZe  
Cond cd; 80cBLGG  
Actor act; )J8dm'wH92  
public : Pze$QBNoRd  
template < typename T > IC+Z C   
  struct result_1 g^(wZ$NH  
  { ^~(vP:  
  typedef int result_type; goi.'8M|/b  
} ; qIK"@i[ uq  
L,.Ae i9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} J_R54Y~vu  
p~I+ZYWF'  
template < typename T > 7X.rGJZq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aQwcPy|1R  
  { s M({u/  
  do $<2r;'?0D  
    { fi+u!Y*3Z  
  act(t); JpE4 o2  
  } Z}.N4 /  
  while (cd(t)); 4H8vB^  
  return   0 ; 4)+MvKxjS  
} i;c0X+[  
} ; aM?Xi6 U5  
~WU _u,:  
n>jb<uz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4&)*PKq  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 %d*k3 f }  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %5RY Ea  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 BFt?%E/]  
下面就是产生这个functor的类: xn1  
 db^S@}  
Y8`4K*58%  
template < typename Actor > E~_2Jf\U  
class do_while_actor Hv(0<k6oH  
  { x)l}d3   
Actor act; 7 }>j [  
public : ] o tjoM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }9t$Cs%  
y7dnXO!g9-  
template < typename Cond > 4.7OX&L'G  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [sp=nG7i&  
} ; Kvv&# eO\  
X0J@c "%0  
/E$"\md  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 aiGT!2  
最后,是那个do_ ct=|y(_  
OEy'8O$  
g<{/mxv/  
class do_while_invoker v5i[jM8  
  { !=--pb  
public : _H>ABo  
template < typename Actor > bEP-I5j1t  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @FIR9XJ  
  { Teu4;  
  return do_while_actor < Actor > (act); CUfD[un2D  
} qCOv4b`  
} do_; >3s9vdUp4h  
.cN\x@3-j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A;m)/@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V;mKJ.d${  
最后来说说怎么处理break和continue kc^ Q ?-?  
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。 ]Gm,sp.x  
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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