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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda EcR[b@YI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vl`St$$|  
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, >FFp"%%  
)>rYp )  
 W"~"R  
H]dN'c-  
  class filler  Cb|R  
  { 'o8,XBv-  
public : ARJtE@s6Y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]'#^ ~.  
} ; 2C_I3S ~U  
d| {<SRAI  
}6__E;h#J  
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:  OtZtl* 5  
!cO<N~0*5x  
)Ps<u-V  
M;z )c|Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .D=#HEshk  
b3=XWzK5  
Pl|*+g  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e 7Sg-NWV  
naY#`xig  
nrTCq~LO(  
WK SWOSJ  
二. 战前分析 mL@7,GD  
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。 LKud'  
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 !?B2OE  
~W gO{@Mw  
r_V^sX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4 $)}d  
  /* --------------------------------------------- */ b Sg]FBaW  
vector < int *> vp( 10 ); &3~R-$P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (WGEX(|  
/* --------------------------------------------- */ n>lQ:l~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2ZxZ2?.uJ  
/* --------------------------------------------- */ DY87NS*HF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); b Olb  
  /* --------------------------------------------- */ XOZ@ek)LY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Bo*Wm w  
/* --------------------------------------------- */ 4Gh%PUV#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); p!(]`N   
cPl$N5/5  
cc3+ Wx_  
_ =(v? 2:?  
看了之后,我们可以思考一些问题: K+U0YMRmz  
1._1, _2是什么? cn ;2&  
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。 ns[h_g!j;  
2._1 = 1是在做什么? T,4REbm^  
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。 P9#}aw+  
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。 < $rXQ  
J\ ?  
][T>052v  
三. 动工 q[.,i{2R}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =co6.Il  
04E#d.o '  
e0o)Jo.P  
OFlY"O S[  
template < typename T > &Mh]s\  
class assignment 2CPh'7|l  
  { T "t%>g  
T value; SM`n:{N(  
public : T!H }^v  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4V5h1/JPm  
template < typename T2 > Nu%MXu+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sTYA  
} ; <(o) * Zmo  
z`y^o*qc]  
){i 9,u")  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  u+]8Sq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment s !HOrhV  
L q;=UE  
kAk+ Sq^n  
Czd)AVK  
  class holder ^pvnUODW[  
  { ^{+_PWn  
public : ?w"zW6U  
template < typename T > Mg {=(No  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1&YkRCn0  
  { pU@ &-  
  return assignment < T > (t); $C&E3 'O  
} SfwNNX%  
} ; ~$ "P\iJ  
)m(?U  
R-Z)0S'ZR  
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: $)M 5@KT  
7brC@+ZD  
  static holder _1; RZ:= ';  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &B ^LaRg  
-xU4s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,tHV H7[  
而不用手动写一个函数对象。 6t`cY  
5+iXOs<   
UJQGwTA W  
;XGO@*V5T  
四. 问题分析 lyyR yFfQ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 )Es|EPCx!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 sxU 0Fg   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #uH%J<U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (wZ/I(4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S8)6@ECC  
Jm*wlN [>  
五. 问题1:一致性 rTtxmw0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| B["C~aF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2G BE=T  
.OSFLY#[?  
struct holder .0'FW!;FV  
  { &^^V*O  
  // O/PO?>@-/  
  template < typename T > p6W|4_a?  
T &   operator ()( const T & r) const `-82u :"  
  { J0 x)NnWJ  
  return (T & )r; Meo. V|1  
} /~;om\7r  
} ; D1 f}g  
w|8T6W|w  
这样的话assignment也必须相应改动: jB%aHUF;  
- 1tiy.^$F  
template < typename Left, typename Right > L+2<J,   
class assignment Ex$i8fO(  
  { W(,3j{d2i  
Left l; $~<]G)*Z  
Right r; '/QS sZR  
public : NuC+iC$_/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {:c5/ ,7c;  
template < typename T2 > BBlYy5x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^;a~_9 m-  
} ; 2"!s8x1$  
 <]h?_)  
同时,holder的operator=也需要改动: !juh}q&}|  
<K zEn+  
template < typename T > , FD RU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  MON]rj7  
  { *'hJ5{U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6~c:FsZ)  
} :[.**,0R  
'yR)z\)  
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。 BDz 7$k]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x3Ze\N8w  
&-hXk!A  
return l(rhs) = r; ^K'@W  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 yw+LT,AQ.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )>U7+ Me  
MC;2.e`  
template < typename Tp > h@yn0CU3.  
class constant_t .*Ylj2nM  
  { )@[##F2  
  const Tp t; ?_nbaFQK3  
public : :SvgXMY@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;HoBLxb P  
template < typename T > ~l"]J'jF"H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <3C/t|s  
  { ~"nF$DB  
  return t; JBt2R=  
} 'Uu!K!  
} ; 1j?+rs+o-  
,v$Q:n|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P:&X1MC  
下面就可以修改holder的operator=了 = 4 wf  
?Es(pwJB  
template < typename T > YML]pNB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bfX yuv  
  { u4vyj#V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); uJ T^=Y  
} @p ZjJ<9QM  
omzG/)M:O  
同时也要修改assignment的operator() K2 6`wt  
Zi= /w  
template < typename T2 > 1U6 z2i+y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _kXq0~  
现在代码看起来就很一致了。 K$/&C:,Q  
!\5w<*p8  
六. 问题2:链式操作 liU8OXBl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]I'dnd3e  
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 QGKH6q  
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。 y,s`[=CT  
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。 7m:ZG  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (NC]S  
E.eUd4XG  
template < typename T > _9:r4|S  
struct result_1 2mEvoWnJ  
  { mLm?yb:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7!U^?0?/  
} ; `i<omZ[aT  
@|([b r|O  
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: :T )R;E@  
1V.oR`&2E  
template < typename T > ?"$Rw32  
struct   ref V@rqC[on  
  { ->L>`<7(  
typedef T & reference; LR#BP}\b'  
} ; %%FzBbWAO  
template < typename T > QTC!vKM  
struct   ref < T &> HT ."J  
  { Q@KCODi  
typedef T & reference; we8aqEomr  
} ; ?k dan  
Kv9Z.DY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6GA+xr=  
&&g02>gE  
template < typename T > f~ wgMp.W0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f0&%  
  { Q$(Fm a4a  
  return l(t) = r(t); ZeLed[J^xJ  
} ,49Z/P  
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。 bEm9hFvd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8PR\a!"  
L3=5tuQ[5  
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 Qk72ra)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +/ rt'0o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C),i#v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Z+=M_{`{  
最后的布局是: 1Li*n6tLX`  
                Add slzB#  
              /   \ y9b%P]i  
            Divide   5 jn(%v]  
            /   \ R.!.7dO  
          _1     3 % Ai' 6  
似乎一切都解决了?不。 _&%FGcAS  
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。 T@A Qe[U'v  
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。 XY#.?<"Q8  
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: X|-[i hp;  
RqX^$C8M  
template < typename Right > F3hG8YX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const McpQ7\*h  
Right & rt) const "VDMO^  
  { Al=ByX@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B"8jEYT5  
} T'{9!By,P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k/(]1QnW  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 NfUt\ p*  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 k!Q{u2  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 eR0$CTSw  
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。 c?N,Cd~q  
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? #_{Q&QUk  
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: }R11G9N.  
Z&O6<=bg!  
template < class Action > tzthc*-<  
class picker : public Action jD${ZIv  
  { SA7(EJ95  
public : Re&"Q8I.8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [Q+k2J_h  
  // all the operator overloaded L7hRFf-o  
} ; G[1\5dK*uR  
(zh[1[a  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 tva=DS  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: NBHpM}1xtU  
C~R ?iZ.&U  
template < typename Right > f}J(nz>Sh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const FgL892[  
  { 7i!VgV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !I.}[9N  
} Pt f(p`  
a>x6n3{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  /y wP 0  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 e[16 7uU  
vd)zvI  
template < typename T >   struct picker_maker Q;J( 5;  
  { ?xrOhA9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7B)1U_L0H  
} ; 5VJe6i9;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > le]~Cy0  
  { uKXNzz  
typedef picker < T > result; 7[w<v(Rc  
} ; vFB^h1k~.M  
ZP5 !O[Ut  
下面总的结构就有了: IzJq:G.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 B0%=! &  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 xEk8oc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u>n"FL 'e  
至此链式操作完美实现。 bMxK@$G~  
|-G2pu;  
4e Y?#8  
七. 问题3 !nCq8~#  
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。 N -]/MB 8  
W"^=RY  
template < typename T1, typename T2 > 5|nc^ 12  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <l $ d>,  
  { X.#)CB0c1Q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P6R_W  
} RFy MRE!?  
y;uR@{  
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: 31@Lr[!  
c~?Zmdn:  
template < typename T1, typename T2 > r`.N?  
struct result_2 [IQ|c?DxpL  
  { msM1K1er  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |PlNVd2  
} ; Rh?bBAn8  
~y2zl  
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? >a,D8M?  
这个差事就留给了holder自己。 c%J6!\  
    JD~;.3$/k  
,_fz)@)  
template < int Order > "GZi eI D  
class holder; !~Uj 'w  
template <> AoeRoqg&#  
class holder < 1 > 3_~iq>l  
  { > :IWRc2  
public : lU%}_!tp3/  
template < typename T > L]|mWyzT  
  struct result_1 6FQi=}O1  
  { n+Kv^Y`qxO  
  typedef T & result; -g]Rs!w'  
} ; L"NHr~  
template < typename T1, typename T2 > XS[L-NHG  
  struct result_2 Ch_rV+  
  { 8s@N NjV  
  typedef T1 & result; b1.*cIv}  
} ; w_xca(  
template < typename T > ~DI$O[KpR%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :Iv;%a0 -  
  { )&Oc7\J,  
  return (T & )r; \ph.c*c  
} >w@+cUto  
template < typename T1, typename T2 > =O![>Fu5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t82'K@sq  
  { BzP,Tu{,  
  return (T1 & )r1; 6t6Z&0$h~  
} |4Q*4s  
} ; <4"-tYa  
La;G S  
template <> Aw |;C  
class holder < 2 > }OL"38P  
  { `t&{^ a&Y"  
public : b}3"v(  
template < typename T > e "A"  
  struct result_1 3}0\W.jH  
  { 6'r8.~O  
  typedef T & result; DPTk5o[  
} ; .$%p0Yx+  
template < typename T1, typename T2 > X#lNS+&='  
  struct result_2 (~=.[Y  
  { En?V\|,  
  typedef T2 & result; //U1mDFT  
} ; ?)xIn)#l s  
template < typename T > 4^tSg#!V{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lmvp,BzC  
  { h'):/}JPl  
  return (T & )r; 2Wz8E2.  
} <U@N ^#  
template < typename T1, typename T2 > [y[d7V9_o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const udZOg  
  { ;Y$>WKsV  
  return (T2 & )r2; &12K pEyf  
} _\ToA9m  
} ; amu;grH  
qN)y-N.LI(  
~#A}=, 4>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +jGHR& A t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pk/#RUfT+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H\67Pd(Z6  
Az`Aa0h]7  
return l(i, j) = r(i, j); u0q$`9J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4wl1hp>,  
/\I6j;$z  
  return ( int & )i; ;]>kp^C#  
  return ( int & )j; E-bswUVaEE  
最后执行i = j; QJGGce  
可见,参数被正确的选择了。 "is(  
9\?OV @  
B`~EA] d  
^Xk!wJ  
I&;>(@K  
八. 中期总结 .f\LzZ-I:  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: H}^'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5p;AON  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #DTKz]i?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !eLj + 0  
SB_Tzp  
Zd*$^P,|  
CLR1 CGnn7  
yn4T!r "  
xM*_1+<dT$  
九. 简化 " O&93#8  
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。 ,fkvvM{mq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I"07x'Ahq3  
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: ^\\3bW9}H  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :!`"GaTy  
  +-*/&|^等 e w^(3&  
2. 返回引用。  [XfR`@  
  =,各种复合赋值等 /{i~CGc ;"  
3. 返回固定类型。 _4ag-'5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6>>; fy2  
4. 原样返回。 -aoYoJ '  
  operator, rf.pT+g.P  
5. 返回解引用的类型。 ]?eZDf~  
  operator*(单目) q2qi~}l  
6. 返回地址。 6j<9Y  
  operator&(单目) M tN>5k c  
7. 下表访问返回类型。 CVj^{||eF  
  operator[] oaY_6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;O"?6d0  
  operator<<和operator>> TR"C<&y$j  
3[YG BM(  
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。 v, $r.g;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O\5%IfB'"  
Ot=jwvw  
template < typename Left > #@XBHJD\#  
struct value_return dGIdSQ~ _  
  { Rn1oD3w  
template < typename T > .Ro/ioq  
  struct result_1 LD$5KaOW  
  { Z*,e<zNQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Av X1*  
} ; N'Gq9A  
XHr*Rs.[=  
template < typename T1, typename T2 > w+M/VsL  
  struct result_2 Wh[QR-7Ew  
  { [BWq9uE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 54 lD+%E  
} ; ]%\,.&=hT  
} ; +>ju,;4WK  
fqNh\~kja  
[GwAm>k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -9Q(3$}  
L kt4F  
下面我们来剥离functor中的operator() LU1I `E  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :ym?]EL4o  
SeX]|?D  
return l(t) op r(t) !FEc:qH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wq)*bIv  
return op l(t) W^(zP/  
return op l(t1, t2) b IDUa  
return l(t) op 48^-]};  
return l(t1, t2) op q t"D!S_  
return l(t)[r(t)] A2_ut6&eb  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] om3 %\  
E)"19l|}B  
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: k[6J;/  
单目: return f(l(t), r(t)); /]0qI  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); nzq   
双目: return f(l(t)); rTPgHK]?l  
return f(l(t1, t2)); J2mHPV A3  
下面就是f的实现,以operator/为例 uYJS=NGNA  
sS D8Sx/  
struct meta_divide AjzTszByu  
  { -<W?it?D  
template < typename T1, typename T2 > |23F@s1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wi(Y=?=  
  { ]vrZGX a+  
  return t1 / t2; ER0 Yl  
} ;kFD769DLw  
} ; ClG%zE&i  
2qMiX|Y  
这个工作可以让宏来做: wQ_4_W  
~#_~DqbMZ5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :@A&HkF  
template < typename T1, typename T2 > \ b--=GY))F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /K=OsMl2b8  
以后可以直接用 O<u=Vz3c~0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) S{c/3k~  
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 *a9cBl'_  
(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。。。) *"%TAe7?~+  
]\, ?u /  
["-rD y P  
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 z0"t]4s  
<Ap_#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X! d-"[  
class unary_op : public Rettype Gh;\"Qx  
  { l;?:}\sI=  
    Left l; {u'szO}k  
public : o`T.Zaik,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X+X:nL.t  
yD\q4G  
template < typename T > 1w,_D.1'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c<lp<{;  
      { RS5<] dy  
      return FuncType::execute(l(t)); f:o.[4p2  
    } ~_THvx1  
M2$/x`\-~  
    template < typename T1, typename T2 > 0~|0D#klB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fSo8O  
      { i~@gI5[k+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \CB^9-V3  
    } !np_B0`  
} ; |t,sK aL  
$BqiC!~  
T:^.; ZY  
同样还可以申明一个binary_op ak(s@@k  
AHf 9H?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `<XS5h h=  
class binary_op : public Rettype '+Dsmoy  
  { xIdb9hm<  
    Left l; JrP`u4f_  
Right r; QiCia#_  
public : 6pt,]FlU  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7HkO:/  
TWP@\ BQ  
template < typename T > >A Ep\ *  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D  T5d]MU  
      { $^x=i;>aK.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Fh~9(Y#  
    } *5'8jC"2g  
"4b{YWv  
    template < typename T1, typename T2 > o&JoeKXor  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,!= sGUQ)  
      { 5Tsz|k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "x$@^  
    } oj8r*  
} ; X5WA-s(?0  
[P2>KQ\  
SKG U)Rn;  
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 pY&6p~\p  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3u@,OE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #}A"yo  
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。 ={g"cx  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Et6j6gmif  
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。。。 Ey@^gHku\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yg\QtWW M  
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) D+T/ Z)  
下面是修改过的unary_op G|cjI*  
,Yag! i>;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > RDps{),E;d  
class unary_op k>i88^kPV  
  { S|tD8A  
Left l; 3M#x)cW  
  "&_+!TBg,  
public : M$x,B#b  
xQR/Xp!h  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ; _%zf5;'  
It*U"4lgi  
template < typename T > aB%.]bi  
  struct result_1 T{prCM  
  { | BaEv\$K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; yY]x' 'K  
} ; &dB@n15'A  
\Z.r Pq  
template < typename T1, typename T2 > PqspoH 0OI  
  struct result_2 rtPo)#t  
  { )xp3 ElH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QL0q/S1*  
} ; jV% VN  
+9/K|SB{ $  
template < typename T1, typename T2 > 8UB2 du@?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }$)~HmZw  
  { yp~z-aRa  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wOH:'sk["  
} Q g/Rw4[  
E8C8kH]  
template < typename T > (XK,g;RoEn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w,hm_aDq  
  { gY+d[3N  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?;#Q3Y+  
} `yR/M"u6T  
bAlty}U  
} ; HOi~eX1d  
%XR(K@V  
0MpW!|E  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug L IKuK#  
好啦,现在才真正完美了。 [C!*7h  
现在在picker里面就可以这么添加了: hUpour |b  
q:_:E*o  
template < typename Right > iKq_s5|sW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CLND[gc  
  { A":=-$)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); YM#' +wl}`  
} "s@Hg1  
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。 "= 2\kZ  
'qVlq5.  
G/ si( LK  
p*K #s1  
+wG *qI  
十. bind M._h=wX{}  
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。 t!4 (a0\$F  
先来分析一下一段例子 @l3&vt2=J  
:TVo2Zm[@  
FOD'&Yb&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} FM%WMyb[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UhR^Y{W5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '*[7O2\%/  
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。 5NkF_&S_1  
我们来写个简单的。 eP (*.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: q AVypP?J  
对于函数对象类的版本: |>P:R4P  
[ `|t(E'  
template < typename Func > -qpvVLR,  
struct functor_trait HM(X8iNt  
  { hxdjmc-  
typedef typename Func::result_type result_type; kM-8%a2i  
} ; vEjf|-Mb9  
对于无参数函数的版本: R;,5LS&*a  
shGUG;  
template < typename Ret > _I)TO_L;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9t`yv@.>N  
  { 5xT, O  
typedef Ret result_type; Ud"_[JtGM  
} ; <|'ETqP<+  
对于单参数函数的版本: mR2"dq;U  
#Br`;hL<T  
template < typename Ret, typename V1 > ZYB5s~;eB"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Gy+c/gK  
  { yfwR``F  
typedef Ret result_type; +%<kcc3  
} ; ZK ?V{X{";  
对于双参数函数的版本: |5(CzXR]  
Lww&[|k.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,aWI&ve6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %-YWn`yEm  
  { G;u 6p  
typedef Ret result_type; J<NpA(@^  
} ; ZT"vVX- )G  
等等。。。 o^5UHFxTCB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy g[y&GCKY!=  
`4ga~Ch  
template < typename Func > [6\O <-?  
struct func_return bs}SFTL  
  { Rhlm  
template < typename T > d~.hp  
  struct result_1 #_Uo^Mw  
  { <bn|ni|c"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7aRy])x  
} ; ;Ym6ey0t  
 )%9:k9  
template < typename T1, typename T2 > +-x+c: IxA  
  struct result_2 .R)Ho4CE  
  { I+Y Z+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RYl{89  
} ; ui"`c%2n  
} ; 1C=42ZZ&2  
gjiS+N[  
EGRIhnED#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @<OsTF L  
-0'< 7FSQ  
template < typename Func, typename aPicker > @6[aLF]F  
class binder_1 R0w~ Z   
  { *?Oh%.HgF  
Func fn; Mu.tq~b >  
aPicker pk; e\#aQ1?"  
public : xt@v"P2Ok  
(RUc>Qi  
template < typename T > .|:(VG$MfI  
  struct result_1 SXXO#  
  { \HMuV g'Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pcd?6jh8  
} ; V[8!ymi0  
.K_50 %s  
template < typename T1, typename T2 > uI)z4Z  
  struct result_2 ee<'j~{A  
  { EE9eG31|r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q@mZ0D-  
} ; @Us#c 7/  
Sw{rNzh%$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mmC MsBfL  
X#W6;?Z\  
template < typename T > B|>eKI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QVb{+`.7  
  { GB*^?Ii  
  return fn(pk(t)); !bW^G} <t  
} W9GjUswv!  
template < typename T1, typename T2 > 3;//o<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P=ubCS'  
  { j;_E0j#  
  return fn(pk(t1, t2)); 1"l48NLL|  
} 3!KyO)8  
} ; *TL3-S?   
So NgDFD  
wG 5H^>6u>  
一目了然不是么? |>JRJ"CFE  
最后实现bind E0A[{UA   
-t*P=V|@  
q)"yP\  
template < typename Func, typename aPicker > M VE:JNm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #E/|W T  
  { +D h?MQt?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =4/K#cQ  
} Z4k'c+  
(>\4%(pnD  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;MO,HdP;  
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。 =EHKu|rX~  
4E$6&,\  
十一. phoenix ?R@u'4yK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V4*/t#L/  
f 0/q{*  
for_each(v.begin(), v.end(), _k)EqPYu@  
( }o=s"0a  
do_ `:gXQmt  
[ UE/iq\a>  
  cout << _1 <<   " , " oJc v D  
] m.yt?`  
.while_( -- _1), ,_'Z Jlx  
cout << var( " \n " ) @ &GA0;q0t  
) RHI?_gf&  
); y<ZT~e  
4g+o/+6!4  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1mv8[^pF  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor /p{$HkVw  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \NL*$SnxP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: q] '2'"k  
dsZ-|C  
KctbNMU]k  
template < typename Cond, typename Actor > ATD4 %|a9h  
class do_while \uOR1z  
  { _BND{MsX  
Cond cd; _y9NDLRs8  
Actor act; .|LY /q\A  
public : 9'O@8KB_  
template < typename T > \k%j  
  struct result_1 RPTIDA))  
  { ?[8s`caK.  
  typedef int result_type; ?2S<D5M Sb  
} ; Cyp%E5b7  
'Y5l3xQk  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nsXyReWka  
n?NUnFA  
template < typename T >  )jH|j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %bB:I1V\  
  { Yx"~_xA/u  
  do J'yiVneMw  
    { 4='/]z  
  act(t); Ix.Y_}  
  } bl8y o4  
  while (cd(t)); E(an5x/r  
  return   0 ; `G>BvS5h  
} EE~DU;p;]  
} ; AgJPtzs  
DLEHsbP{$  
5"7lWX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). i)M JP*  
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。 NvJ}|w,Z  
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。 oazy%n(KZ  
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。 q[~+Zm  
下面就是产生这个functor的类: 8sU}[HH*1  
IoxdWQ4]A  
iRI7x)^0"z  
template < typename Actor > x3=SMN|a  
class do_while_actor $$---Y   
  { :w26d-QR(  
Actor act; 3W@ta1  
public : ;TCT%j`^o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3\?yjL^  
tzG.)Uqs  
template < typename Cond > 0?,%B?A8O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =R||c  
} ; }b]z+4U a(  
X8   
xY`$j'u  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0' II6,:  
最后,是那个do_ \r&9PkHWo  
Ehg(xK  
i/q1>  
class do_while_invoker R?J=5tO  
  { `>\>'V<&  
public : Kfs|KIQ>=  
template < typename Actor > VuA)Ye  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6cTd SE  
  { Eh.NJI(  
  return do_while_actor < Actor > (act); @l@erCw@  
} +r 8/\'u-  
} do_; ?&$BQK  
e/y\P&"eI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y (=$z/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ck#MpQ!An  
最后来说说怎么处理break和continue JX2@i8[~  
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。 nCdxn#|  
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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