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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "8 ~:[G#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =1O<E  
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, zS\E/.X2  
n8uv#DsdK  
I&MY{f  
a\IP12F?  
  class filler a^Tm u  
  { |fxA|/ s[<  
public : 0q.Ujm=,z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vohoLeJTj  
} ; SfJA(v@E  
5nTY ?<x`k  
*?y+e  
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: /EibEd\  
6 ` Aj%1  
"VkTY|a  
tniDF>Rb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]Pry>N3G5  
h@:TpE+N  
y_*PQZ$c<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {88gW\GL  
UbEb&9}  
CPVjmRUF|  
t<T[h2Wd  
二. 战前分析 ( {1e%  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 AjJURn0`,!  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 9R;/*$  
{o!KhF:[  
NZP.0coY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N2oRJ,:B  
  /* --------------------------------------------- */ {GKy'/[  
vector < int *> vp( 10 ); b !%hH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |} {B1A  
/* --------------------------------------------- */ K TsgJ\W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7SlsnhpW  
/* --------------------------------------------- */ +Vo}F  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qOSg!aft{Q  
  /* --------------------------------------------- */ OkCQ?]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4l!@=qwn  
/* --------------------------------------------- */ ndjx|s)E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2pzF5h  
{K4+6p  
JYrY[',u  
R+nMy=I%8  
看了之后,我们可以思考一些问题:  )LJnLo+  
1._1, _2是什么? hq:&wN 7Q  
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。 )I^2k4Cg"  
2._1 = 1是在做什么? Nc :({@I  
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。 ({-GOw46  
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。 ! iptT(2  
%V1Z~HC  
yz-,)GB6  
三. 动工 b B  x?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4Sm]>%F':  
!ALKSiSl  
Yk'9U-.mc  
_* IPk  
template < typename T > "S&@F/  
class assignment iT;@bp  
  { jn%!AH  
T value; ot`%*  
public : aM@z^<Ub  
assignment( const T & v) : value(v) {} lqowG!3H  
template < typename T2 > S#-wl2z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N0K){  
} ; wO:Sg=,  
)J_\tv  
26dUA~|KJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]J* ,g,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \S*$UE]uG  
cFN'bftH4  
|\dZ'   
4-kZJ\]  
  class holder !IC-)C,q  
  { v?0r`<Mn  
public : &-czStQ  
template < typename T > [U@ *1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WYIQE$SEv  
  { sK"9fU  
  return assignment < T > (t); zF@o2<cD@  
} \":?xh_H  
} ; J0 k  
R g?1-|Tj  
AsPx?  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: n4R2^gXAw  
t4q ej  
  static holder _1; ;Og&FFs'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X*g(q0N<S  
>Jw6l0z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qC_mu)6  
而不用手动写一个函数对象。 u>Rb ?`  
'lo  
`/"nTB  
jYVE8Y)my  
四. 问题分析 iJv48#'ii  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ( =16PYs  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 y8s!M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 SR^_cpZoi  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kF{*(r=.o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &(z fa&j|  
E"%2)  
五. 问题1:一致性 aYn8 ^  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 4J|t?]ij|E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 YC=S5;  
3IR ^  
struct holder /({;0I*!i  
  { 'q>2t}KG  
  // `^(jm  
  template < typename T > &3v&i*DG,I  
T &   operator ()( const T & r) const =H %-.m'f2  
  { FG%j {_Ez  
  return (T & )r; 2oZ9laJO  
} X 6 lH|R  
} ; ;' nL:\  
:s-o0$PlJ  
这样的话assignment也必须相应改动: E RdL^T>  
`p0ypi3hn  
template < typename Left, typename Right > A])P1c. 7"  
class assignment wNNB;n` l  
  { 2b=)6H1  
Left l; B51kV0  
Right r; U{~SXk'2+  
public : /ahNnCtu?1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z~6[ Z  
template < typename T2 > G\/"}B:(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mmEp'E  
} ; 1/ZR*f a  
451'>qS  
同时,holder的operator=也需要改动: mPPk )qy  
~=&t0D  
template < typename T > 6al=Cwf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #.5vC5  
  { Ch_xyuJ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _P,^_%}V06  
} Te{ *6-gO3  
>p])it[q&$  
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。 6  P`)%zj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JI|6B  
Ogg#jx(4  
return l(rhs) = r; 'R9g7,53R  
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。 |xr\H8:(!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J^m<*  
sT1&e5`W  
template < typename Tp > ~vgA7E/XV  
class constant_t 7OVbP%n)d2  
  { I,ci >/+b  
  const Tp t; a :HNg  
public : ;`v% sx#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }:z5t,u6  
template < typename T > K{cbn1\,H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const cPn+<M#  
  { ,>LRa  
  return t; la$%H<,7  
} Rt(J/%;  
} ; *Q}[ ]g  
(LJ@S eM;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Gzt=u"FV  
下面就可以修改holder的operator=了 ;\y ;  
w7-WUvxl  
template < typename T > XD-^w_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9l+{OA  
  { zz_[S{v!#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?4z8)E9Ju  
} 5V-jMB  
$R^AEa7  
同时也要修改assignment的operator() Q;h3v1GC\P  
o%y;(|4t >  
template < typename T2 > V+Xl9v4O  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } r;iV$Rq !  
现在代码看起来就很一致了。 0O2n/`'  
$_j1kx$  
六. 问题2:链式操作 S<6k0b(,_3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |G=[5e^s[  
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。 GlR~%q-jiQ  
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。 rUwE?Ekn/  
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。 ivrXwZ7jT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %*)2s,8  
W"hcaa,&  
template < typename T > !rTmR@e$/  
struct result_1 (:\LWJX0=  
  { (paf2F`~#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S7n"3.k  
} ; X)uDSI~  
8SnS~._9  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:  oYX{R  
GVd48*  
template < typename T > 0jB X5  
struct   ref +nZRi3yu=  
  { iRV ;Fks  
typedef T & reference; &1)xoZ'\  
} ; @?&Wm3x9  
template < typename T > EychR/s  
struct   ref < T &> J\W-dI  
  { K]N~~*`%`  
typedef T & reference; uhn%lV]  
} ; cfoYnM  
,EhVSrh)_4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X<MpN5%|Wo  
6Dm+'y]l  
template < typename T > :%_q[}e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 73DlRt *  
  { E`p'L!z  
  return l(t) = r(t); f =_^>>.  
} _|n=cC4Qu  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 U6WG?$x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rS~qi}4X  
VEh]p5D  
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 PHR#>ZD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +cfziQ$'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 JmWR{du  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 gOE_ ]  
最后的布局是: mf4z?G@6  
                Add ` %' z  
              /   \ o+)A'S  
            Divide   5 /)1v9<vM"  
            /   \ ]XrE  
          _1     3 (zah890//  
似乎一切都解决了?不。 Uu2N9.5  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ha'qIT 3&  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 2uu[52H8d%  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: [V< 1_zqt  
5~\Kj#PBx  
template < typename Right > 8[\ 79|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const O@`J_9  
Right & rt) const cS~!8`Fwy  
  { _Y YP4lEL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mrnxI#6  
} MTB@CP!u  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ATO 5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 nGZ \<-  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Z>{*ISvpq  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 x*mc -&N  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 )y\BY8  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? >Pkdu}xP3  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 3}M \c)  
5!:._TcO  
template < class Action > cqg=8$RB  
class picker : public Action {( HxG4~  
  { 8*k oxS  
public : RV]a%mVlM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} BD1K H;  
  // all the operator overloaded eJf>"IF-  
} ; &|,s{?z2  
RdkU2Y}V  
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。 S_T  
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/u*<k4  
^?Vq L\V5  
template < typename Right > DB Xm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M7U:g}  
  { 1E^{B8cm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !d|8'^gc  
} x[}06k'  
AFtCqq#[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > El1:?4;  
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。 zPE#[\O21B  
77_g}N  
template < typename T >   struct picker_maker ;siJ~|6)  
  { ^^Bm$9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %g-0O#8}  
} ; R8{e&n PE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b60[({A\s&  
  { b#}t:yy  
typedef picker < T > result; ?k w/S4  
} ; bQ=s8'  
~"5C${~{  
下面总的结构就有了:  qV?sg  
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。 67ZYtA|t  
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。 v+7*R)/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9g+UJ\u^  
至此链式操作完美实现。 m\} =4b  
!a)s`  
L+(C5L93}  
七. 问题3 xrX?ZJ  
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。 Dwk$CJb3-  
/\TlO.B=  
template < typename T1, typename T2 > lSs^A@s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d"p2Kx'*3  
  { @!-aR u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _H/67dcz,  
} UJ9q-r  
dRM5urR6,  
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: sk\_[p  
"h`54 }0  
template < typename T1, typename T2 > zdT->%  
struct result_2 Y"s )u7  
  { 8t--#sDy{0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s.bT[0Vl  
} ; @qpYDnJ:  
JYl\<Z' {  
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? xan/ay>  
这个差事就留给了holder自己。 &,_?>.\[<  
    qU}lGf!dVn  
hQP6@KIe)  
template < int Order > o9~h%&  
class holder; `6n!$Cxo  
template <> qYDj*wqf  
class holder < 1 > <XY;fhnB  
  { Iy6p>z|  
public : i)GeX:  
template < typename T > e%'z=%(  
  struct result_1 vx PDC~3;  
  { #?A]v>I;C  
  typedef T & result; CF,8f$:2  
} ; /bu'6/!`  
template < typename T1, typename T2 > KuU3DTS85Z  
  struct result_2 HgS<Vxmq  
  { 65;|cmjv  
  typedef T1 & result; }ty"fI3&iY  
} ; tru;;.lj8K  
template < typename T > fuQ4rt[i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (q~R5)D  
  { X9DM ^tt  
  return (T & )r; ?'TA!MR  
} XTIu(f|d_;  
template < typename T1, typename T2 > 8H&_,;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z={D0`  
  { [..,(  
  return (T1 & )r1; >~.Zr3P6kC  
} ?,D>+::  
} ; .A )\F",X  
&S9f#Ui  
template <> 3$MYS^D  
class holder < 2 > YG-Z.{d5Z  
  { 9"[!EKW  
public : wxH (&CB-{  
template < typename T > -B<O_*wOj  
  struct result_1 }g%KvYB_  
  { _ .-o%6  
  typedef T & result; u-8X$aJ  
} ; "sz.v<F0:s  
template < typename T1, typename T2 > y|FBYcn#F  
  struct result_2 L`<T'3G  
  { `wP/Zp{Hy  
  typedef T2 & result; <Gbn PG?  
} ; / c4;3>I S  
template < typename T > !G+n"-h9'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aW52.X z%8  
  { j|3g(_v4W  
  return (T & )r; o+]Y=r2  
} CpUI|Rs  
template < typename T1, typename T2 > ?Ry%c6(}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?ZSXoy-kr  
  { Ib_n'$5#z  
  return (T2 & )r2;  #a|6Q 8  
} ~E^yM=:h  
} ; ckH$E%j   
KK&<Vw|O\  
V%X:1 8j  
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> >。 <^H1)=tlF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ccHLL6F{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H1aV}KD  
?Zc/upd:$N  
return l(i, j) = r(i, j); >reaIBT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B FzcoBu-  
$[HcHnf  
  return ( int & )i; hj[+d%YZY"  
  return ( int & )j; Oz4,Y+[#  
最后执行i = j; B[) [fE  
可见,参数被正确的选择了。 { r< (t#  
Q0 uP8I}n  
5Z4(J?n  
|_hioMVz  
 ~ LJ>WA  
八. 中期总结 o(Ua",|  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 2<46jJYL'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >!HfH(is\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3s+<    
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~8KF<2c   
i6!T`Kau  
::3iXk)  
h"RP>fZt  
zIAu3  
EI?d(K  
九. 简化 X/- W8  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 fD3jwPL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,ZzB#\  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: vp )}/&/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y|GJp h  
  +-*/&|^等 |Ak =-.  
2. 返回引用。 4~m.#6MT  
  =,各种复合赋值等 cu.*4zs  
3. 返回固定类型。 4Vb}i[</  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6b#:H~ <  
4. 原样返回。 zkT`] @`J  
  operator, SIaUrC  
5. 返回解引用的类型。 '[M^f+H|  
  operator*(单目) H|rX$P  
6. 返回地址。  uu WY4j6  
  operator&(单目)  K$37}S5  
7. 下表访问返回类型。 O X5Co <u  
  operator[] zAkc 67:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `wn<3#  
  operator<<和operator>> 0i5T] )r  
a=:{{\1o  
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。 5v Uz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |1<]o;:  
xzMeKC `  
template < typename Left > > hDsm;,/  
struct value_return K#JabT  
  { Cu ['&_@  
template < typename T > +qh< Fj>  
  struct result_1 azR;*j8Q'  
  { QKUBh-QFK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6 h0U  
} ; JA SR  
ABq{<2iYN  
template < typename T1, typename T2 > T/Wm S?  
  struct result_2 7 BnenHD  
  { m>*A0&??[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; OUIUgej  
} ; .@8m\  
} ; %X0NHta ~@  
l~Ie#vak  
9A* ?E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <.AC=4@V  
YjX!q]56  
下面我们来剥离functor中的operator() ; $ ?jR c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oM18aR&  
!UgUXN*  
return l(t) op r(t) U&]p!DV&;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D_ Bx>G9  
return op l(t) zT4ulXN  
return op l(t1, t2) 9znx1AsN  
return l(t) op |=^#d\?]j  
return l(t1, t2) op *Sz{DE1U  
return l(t)[r(t)] @ (u?=x;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Rvu3Qo+  
~J. Fl[  
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: Vk N[=0a,  
单目: return f(l(t), r(t));   Tk v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v]`A_)[  
双目: return f(l(t)); \:_.N8"  
return f(l(t1, t2)); Y#SmZ*zok  
下面就是f的实现,以operator/为例 'wB Huq  
K9I,Q$&xX  
struct meta_divide ;Xd\$)n  
  {  i_E#cU  
template < typename T1, typename T2 > a7v[l04  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) lM|WOmD  
  { @7HOL-i  
  return t1 / t2; +/b4@B7  
} -'H+lrmv  
} ; Br ^rK}|l  
!OZh fMVd  
这个工作可以让宏来做: ^ ]6  80h  
~&[P` Z$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _iboTcUF  
template < typename T1, typename T2 > \ |3<ehvKy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; uuUVE/^V'  
以后可以直接用 SX?$H~A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^;k _  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 l5y#i7q  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) _#YHc[Wz  
q5\LdI2  
:oj) eS[Y  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 L(1,W<kYg  
kX ,FQG>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CN$A-sjZ  
class unary_op : public Rettype ^/d^$  
  { ,^+R%7mv  
    Left l; |b-Zy~6  
public : ad$Qs3)6o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P15 *VPy  
%oCjZ"ke  
template < typename T > J_wz'eIb0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oCdOC5  
      { _ !^FW%  
      return FuncType::execute(l(t)); DCt:EhC  
    }  > ^v8N  
u$%#5_k  
    template < typename T1, typename T2 > hPeKQwzC0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k>0cTBY&  
      { (Y.$wMB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _6-/S!7Y\  
    } P7x?!71?L  
} ; 9;v"bc Q  
V+a%,sI  
i{FC1tVeL_  
同样还可以申明一个binary_op 9hs{uxwuEE  
Obc3^pV&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ae_ E;[mj  
class binary_op : public Rettype ;gW|qb+#)j  
  { FTYLMQ i  
    Left l; Lj Q1ar\  
Right r; +81+4{*  
public : g/X=#!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 33KPo0g7  
~Yz/t  
template < typename T > f93X5hFnF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tEX~72v  
      { j_WF38o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qM:)daS1w  
    } mV(x&`Cx  
:XQ  
    template < typename T1, typename T2 > 'lRHdD}s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _TN$c  
      { &|{,4V0%A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yzNX2u1  
    } ]ifHA# z`~  
} ; D_ZBx+/_?  
S,tVOxs^  
8m[L]6F(-z  
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 s=~7m.m  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yoY)6cn@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *,[=}v1  
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。 "!/_h >  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! re7\nZ<\|  
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。。。 iM/0Yp-v'>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Nt^&YE7d:  
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) >hL'#;:f#  
下面是修改过的unary_op 8kc'|F\  
rH:X/i;D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p;t!"I:`?  
class unary_op 'sQO0611S  
  { SyVbCj  
Left l; LLHOWD C(2  
  ;)]zv\fC  
public : 4qz{ D"M  
FuiW\=^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} JHZo:Ad -&  
:=7'1H  
template < typename T > h8-tbHgpb  
  struct result_1 ;F(01  
  { WblV`"~e  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; FC(cXPX}  
} ; 'C>SyU  
#:zPpMAl  
template < typename T1, typename T2 > D&m"~wI  
  struct result_2 >(ww6vk2  
  { +}0*_VW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; eC`f8=V  
} ; Jc?ssm\%  
nW%=k!''  
template < typename T1, typename T2 > +2 o|#`)i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h>%JG'DV  
  { 5a_!&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l<: E+lU  
} JI,hy <3l0  
.*f4e3  
template < typename T > #R PB;#{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W!B4< 'Fjc  
  { wP':B AQ4U  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2^ZPO4|  
} "#k(V=y  
&8i{'k,l  
} ; 9qy 9  
}o:sx/=u_  
cH-Zj  
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 n4&j<zAV{  
好啦,现在才真正完美了。 ']Xx#U N  
现在在picker里面就可以这么添加了: (g:W|hS  
<\~#\A=;  
template < typename Right > B@vH1T  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,:4w$!;  
  { }UdqX1jz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E d/O\v@  
} _NnO mwK7  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 H 7F~+ Q-}  
lFV|GJ  
g uWqHVSs  
]b| @<E7Y  
BmF>IQ`M?  
十. bind j77}{5@p  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ~MQf($]  
先来分析一下一段例子 Q%1;{5   
T2;  9  
;l?(VqX_E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} NS;8&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I_*>EA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {o<p{q  
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。 eSBf;lr=  
我们来写个简单的。 s? #lhI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X(z-?6N4  
对于函数对象类的版本: L/LN X{|  
l>?vjy65  
template < typename Func > DkKD~  
struct functor_trait }B/xQsTx-  
  { {*$J&{6V  
typedef typename Func::result_type result_type; h*Tiv^a  
} ; k $&A  
对于无参数函数的版本: B9:0|i!!A`  
2A ,36,  
template < typename Ret > BVp.A]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K3D $ hb  
  { '+zsj0!A  
typedef Ret result_type; ahv=HWX k  
} ; oA@^N4PD  
对于单参数函数的版本: mXaUWgO  
@+#p: sE  
template < typename Ret, typename V1 > += ~}PF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > HbDB?s<  
  { ,!4_Uc  
typedef Ret result_type; 5c7a\J9>  
} ; qW>J-,61/  
对于双参数函数的版本: #[yl;1)  
&>fd:16  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e"/X*xA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rep"xV&|>o  
  { w!7/;VJ3d  
typedef Ret result_type; ;rL$z;}8  
} ; L-$g& -  
等等。。。 LXV6Ew5E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =ApT#*D)o  
R7E"7"M10  
template < typename Func > W^Y(FUy~  
struct func_return W%cPX0  
  { b7j#a#  
template < typename T > j=S"KVp9NF  
  struct result_1 y<(.,Nb8  
  { ;f~'7RKy!G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %TgM-F,8  
} ; vy?YA-  
e5KF~0`  
template < typename T1, typename T2 > Sn&%epi  
  struct result_2 Y|nTc.A  
  { eqCB2u"Jq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R"([Y#>m  
} ; ?0Zw ^a  
} ; _ 0E,@[  
Bx >@HU  
Z Uv_u6aD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6^Vf 5W{  
M-|2W~YU  
template < typename Func, typename aPicker > g XMkI$ab  
class binder_1 [?*^&[  
  { mJ7kOQ-.$  
Func fn; B=`!  
aPicker pk; Yg.u8{H  
public : :tG5~sK  
}3lF;k(2g  
template < typename T > 69yyVu_  
  struct result_1 s. [${S6O  
  { `,[c??h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0in6 z  
} ; JN)t'm[kyE  
W:J00rsv=`  
template < typename T1, typename T2 > MJ08@xGa  
  struct result_2 xpwzzO*U  
  { cTp+M L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bxq`E!]  
} ; l !v#6#iq  
v^ G5 N)F  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?VsZo6Z"  
+%v4Ci"%y  
template < typename T > &ii =$4"R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rfoCYsX'  
  { o9>X"5CmX  
  return fn(pk(t)); 7F\g3^ z9`  
} oR)7 \;g  
template < typename T1, typename T2 > xd<68%Cn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zu%pr95U  
  { ta(x4fP_  
  return fn(pk(t1, t2)); p4 PFoFo2  
} dD%m=x  
} ; 6}$cDk`dz  
' M!_k+e  
n3\vq3^?  
一目了然不是么? vcHDFi  
最后实现bind 9nE%r\H  
5hMiCod  
[&:oS35O  
template < typename Func, typename aPicker > n>UvRn.7kz  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l ,.;dw  
  { DJ^JUVi  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )Be;Zw.|  
} IYPLitT  
QR)eJ5<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1rC'sfz  
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。 76/%Py|  
, +^db)  
十一. phoenix Wwz{98,K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (x@"Dp=MZW  
=[&Jxy>Y  
for_each(v.begin(), v.end(), </QSMs  
( .9ne'Ta  
do_ *#_jTwQe  
[ Y'T#  
  cout << _1 <<   " , " p pq#5t^[)  
] 6BnjT  
.while_( -- _1), xT/&'$@{)  
cout << var( " \n " ) b+>godTi_  
) a=R-F!P)  
); ;D:v@I$I  
nj  
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: 4]GyuY  
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 KVCS(oN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "x11 YM{F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $&!U&uMt  
Tp7?:YY|  
.(-3L9T}  
template < typename Cond, typename Actor > Sy_M!`B  
class do_while J98K:SAR  
  { o&zV8DE_v  
Cond cd; jX%Q  
Actor act; .+<K-'&=  
public : {`LV{ !  
template < typename T > f8lww)^,v  
  struct result_1 e+mD$(h  
  { 809-p_)B  
  typedef int result_type; kAoai|m@R  
} ; R/W&~t  
q3:tZoeXV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !`gg$9  
a/ZfPl0Ns[  
template < typename T > '};Xb|msU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g;pFT  
  { -vyC,A  
  do ?=l(29tH  
    { =ZQIpc  
  act(t); IYWD_}_ $  
  } A{QS+fa/  
  while (cd(t)); 19S,>  
  return   0 ;  x^"OH  
} @;0Ep 0[  
} ; ;3!TOY"j;e  
{f)p|)  
f}apn=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h4/rw fp^  
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。 g5.Z B@j  
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。 8HzEH-J   
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。 MAXdgL[]  
下面就是产生这个functor的类: Z8x(_ft5  
C9h8d   
S(Pal/-"  
template < typename Actor > ;8@A7`^  
class do_while_actor ,oC r6 ]  
  { i< ih :  
Actor act; _ |; bh  
public : jHd~yCq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pr2d}~q4{  
AXyuXB  
template < typename Cond > SG~R!kN}Q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; fKfi   
} ; ,O2F}5|;  
;23F8M%wH  
/mb| %U]~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Pw")|85  
最后,是那个do_ l6&R g-  
U5klVl  
R:E`  
class do_while_invoker O/Fzw^  
  { vn8Ez6<27  
public : qRUz;M4  
template < typename Actor > yoH6g?!O  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4avM:h  
  { j_}e%,}  
  return do_while_actor < Actor > (act); dCHU* 7DS  
} qAm%h\  
} do_; 0zd1:*KR,  
i@2?5U>h  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |y]#-T?)t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .Ee8s]h5W  
最后来说说怎么处理break和continue %>f:m!.  
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。 csC3Wm{v  
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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