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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda NeE t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~ Q.7VDz  
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, bAx-"Lu  
SMpH._VFeE  
24z< gO  
& tg&5_  
  class filler FG.em  
  { F9,DrB,B{  
public : 2h5nMI]'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +lHjC$   
} ; Hl{S]]z  
iT2B'QI=<  
 J4f i'  
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: rustMs2p  
Z$/xy"  
^c9t'V`IWQ  
CEX " D`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t.xxSU5~%  
n[lJLm^(_C  
x-^`~ p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z=q3Zo  
YS/Yd[ e  
hoK>~:;  
v>Q #B  
二. 战前分析 \1D<!k\S  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 RO 4Z?tz  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 x|pg"v&[  
_({hc+9p  
{xXsBh Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >n'o*gZM  
  /* --------------------------------------------- */ 1H6<[iHW  
vector < int *> vp( 10 ); '"SEw w  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l`#4KCL(  
/* --------------------------------------------- */ >7jbgHB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r]:(Vk]|F  
/* --------------------------------------------- */ {zQ8)$CQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H4:`6 PSL  
  /* --------------------------------------------- */ |}=acc/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /|C*  
/* --------------------------------------------- */ -zOdU}91Ao  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l]Ax:Z  
}fb#G<3  
+BETF;0D  
Lr$go6s  
看了之后,我们可以思考一些问题: dfKF%27  
1._1, _2是什么? pNepC<rY  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 xhV O3LW'  
2._1 = 1是在做什么? jB%lB1Q|  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 v0z5j6)-1  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 vHry&#Pl+  
}$SavB#SBP  
(l^3Z3zf&  
三. 动工 ,,%i;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <m)$K  
D$ dfNiCH  
Xg|B \ \  
/:~\5}tW  
template < typename T > 6e9,PS  
class assignment ,)Me  
  { MQ 5R O;RY  
T value; T@2#6Tffo  
public : m% -g~q  
assignment( const T & v) : value(v) {} $'BSH4~|.  
template < typename T2 > $rv8K j+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \^L`7cBL  
} ; 8 OY3A  
]zE;Tw.S  
>,gg5<F-E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x@P y>f2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $PTP/^  
:61Tun  
EMwS1~3dD  
3er nTD*`  
  class holder $HHs^tW  
  { :W!7mna  
public : ]m g)Q:d,  
template < typename T > _}lZ,L(w  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qE&v ;  
  { ] o*#t  
  return assignment < T > (t); BLfTsNzmt  
} *scVJ  
} ; C7lH]`W|/  
'\Giv!>  
ehzM) uK  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: "c3Grfoz  
]R h#g5X  
  static holder _1; |=Eo?Q_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7Ri46Tkt  
Xe6w|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~ {E'@MU  
而不用手动写一个函数对象。 wvO|UP H\  
ML w7}[  
0 HGM4[)=  
sGy eb5c  
四. 问题分析 bLlKe50  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 G_;)a]v8)  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Sj]T   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !\nBh  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6G1@smP  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 v\KA'PmiP  
.AR#&mL9  
五. 问题1:一致性 -G}[AkmS  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| e@Fo^#ImDx  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lD)%s!  
#p P[xE"Y  
struct holder R)_%i<nq\  
  { *w^C"^*  
  // PmkR3<=leg  
  template < typename T > \Jx04[=  
T &   operator ()( const T & r) const KK&rb~  
  { Aw}"gpL  
  return (T & )r;  CJ1 7n  
} f sJ9bQm/  
} ; QQ%D8$k"  
]RPs|R?  
这样的话assignment也必须相应改动: 10)jsA  
Bp_$.!Qy  
template < typename Left, typename Right > }YB*]<]  
class assignment :o|\"3  
  { \w/yF4,3<w  
Left l; `IP/d  
Right r; +ln9c  
public : +]*zlE\N`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ozmrw\_}[  
template < typename T2 > UJD 0K]s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }#L^!\V }  
} ; pf1BN@ t  
l==``  
同时,holder的operator=也需要改动: uD\?(LM  
<Wfx+F  
template < typename T > x.7]/)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;XF:\<+  
  { cJ{ Nh;"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I;e=0!9U  
} \n$u)Xj~6^  
h]Wr [v  
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。 4lr(,nPRD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 n"c)m%yZ  
S)cLW~=z  
return l(rhs) = r; I9/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。 ?{/4b:ua  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: / : L?~  
u?4:H=;>  
template < typename Tp > d:#yEC  
class constant_t _2h S";K  
  { SG6kud\b  
  const Tp t; H<VTa? n  
public : _y),J'W^3u  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} tz5e"+Tz  
template < typename T > d6'{rje(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c9HrMgW  
  { n!NS(. o  
  return t; tXoWwQD;Y  
} q;R],7Re  
} ; ;|p BFKx  
,=UK}*e"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E0Y-7&Fv  
下面就可以修改holder的operator=了 RTE8Uq36  
k,85Y$`'  
template < typename T > 24E}<N,g  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /JFUU[W  
  { ~ DBcIy?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \SN&G `o<  
} ZjgsR|i  
I%r{]-Obr-  
同时也要修改assignment的operator() JG" R\2  
R@/"B8H  
template < typename T2 > 5 xppKt  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6N",- c  
现在代码看起来就很一致了。 I/a/)No  
8D>n1b(H  
六. 问题2:链式操作 :# .<[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u])b,9&En  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 W~zbm]  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 TOkp%@9/  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 le1}0 L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C69q&S,  
HW=C),*]cR  
template < typename T > P#R R9>Q  
struct result_1 ^Y@\1fX 4e  
  { SLkhCR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S& S Q  
} ; OHeT,@(mh  
8"U. Hnu  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Fgp]l2*  
mp=z  
template < typename T > v{(^1cX  
struct   ref 7uKNd *%  
  { R$ q; !  
typedef T & reference; X#*JWQO=  
} ; U> cV|  
template < typename T > N"" BCh"  
struct   ref < T &> N.\- 8?>  
  { H7d/X  
typedef T & reference; +wEac g>>E  
} ; mzeY%A<0^  
bL'aB{s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Jll-`b 1  
e4!:c^?  
template < typename T > X'd9[).  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $ {O#  
  { %+j8["VEC  
  return l(t) = r(t); LW[9  
} :[O 8  
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。 ()5[x.xK@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X;i~ <Tq  
L;*ljZ^c  
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 |.F$G<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \MbB#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 TM_/ `a2}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >+JqA7K  
最后的布局是: ?\t#1"d  
                Add }q $5ig  
              /   \ eO?p*"p"F  
            Divide   5 } ud0&Oe{  
            /   \ Fx;QU)1l3  
          _1     3 )6q,>whI]  
似乎一切都解决了?不。 # WAZ9,t  
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。 YE|SKx@  
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。 Tw""}|] 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: F({HP)9b  
Fh`~`eog  
template < typename Right > /W>iJfx  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }% `.h"  
Right & rt) const #~7ip\Uf[  
  { Bwa'`+bC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P(H8[,  
} PcA2/!a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *~t6(v?  
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。 v.pBX<  
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。 tn Pv70m  
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 $ s:>[H  
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。 t=Xv;=daB  
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? SZ,YS 4M  
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: |y0(Q V  
;$smH=I  
template < class Action > d8[J@M53|T  
class picker : public Action q1Q L@Ax  
  { \P.I)n`8 y  
public : X~lVVBO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h|,:e;>}  
  // all the operator overloaded y~q8pH1  
} ; 9aze>nxh.  
jz qyk^X  
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。 %p2Sh)@M  
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: ~/98Id}v  
L3@82yPo!  
template < typename Right > /J=v]<87a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const RxI(:i?  
  { ;1%-8f:lW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W3MU1gl6k{  
} wE?'Cl  
bgK'{_o-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7R6ry(6N  
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`?3PA8  
[co% :xJu  
template < typename T >   struct picker_maker gP0LCK>  
  { mj9 <%P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +VO-oFE|  
} ; H@%GSE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Uk^B"y_  
  { wVEm:/;z&  
typedef picker < T > result; AaWs}M  
} ; m 8aITd8  
[_1G@S6Ex  
下面总的结构就有了: PE5R7)~A  
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。 2zs73:z  
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。 1Cgso`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 G#d{,3Gq1  
至此链式操作完美实现。 Urr@a/7  
>pp5;h8!  
"nw;NIp!  
七. 问题3 b[o"7^H  
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。 OmIg<v 0\;  
DXJ`oh  
template < typename T1, typename T2 > ll`>FcQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uVJDne,R  
  { TU:7Df  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); FVaQEMZ^  
} P:k>aHnW  
y:~ZLTAv  
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: C|}iCB  
-o $QS,  
template < typename T1, typename T2 > '}B+r@YCN  
struct result_2 Q9Kve3u-i  
  { mi,E-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G!>z;5KuS  
} ; e\!0<d  
t!r A%*  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? j4|N- :  
这个差事就留给了holder自己。 Kx;eaz:gx  
    0yuS3VY)  
{^\+iK4bS  
template < int Order > 6W]9$n\"?  
class holder; ABD)}n=%c  
template <> e?JW   
class holder < 1 > NbgK@eV}+{  
  { i{`FmrPO~  
public : x{n`^;Y1  
template < typename T > l5Gq|!2yxD  
  struct result_1 4 QvsBpz@  
  { eU".3`CtY  
  typedef T & result; ?o81E2TJO  
} ; gW)3e1a  
template < typename T1, typename T2 > `(_s|-$  
  struct result_2 KH(%?  
  { mlJ!:WG  
  typedef T1 & result; 5|o6v1bM  
} ; "4ri SxEyF  
template < typename T > }o(zj=7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MvK !u  
  { PIu1+k.r?  
  return (T & )r; !g5xq  
} bpH^:fyLU`  
template < typename T1, typename T2 > 62 k^KO6Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x4;"!Kq\  
  { ?[g=F <r  
  return (T1 & )r1; "Zl5<  
} {khqu:HUn`  
} ; 5,_u/5Y4  
YQHw1  
template <> }<@b=_>S  
class holder < 2 > WD]p U  
  { oSy yd  
public : YwDbPX  
template < typename T > ADDSCY=,  
  struct result_1 ++6`sMJ  
  { pEBM3r!X  
  typedef T & result; (tIo:j  
} ; gy#/D& N[  
template < typename T1, typename T2 > 3RYpJAH  
  struct result_2 #_6I w`0  
  { =t9\^RIx)?  
  typedef T2 & result; Cs9.&Y  
} ; F`gi_; c  
template < typename T > ^l9N48]|?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D8Ykg >B;&  
  { 95 ;x=ju  
  return (T & )r; B@&4i?yJ  
} C G0 M  
template < typename T1, typename T2 > !W5 (  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NdMb)l)m  
  { nuk*.Su  
  return (T2 & )r2; =Xi07_8Ic<  
} 3Dng 1}  
} ; :~2vJzp@?  
2%LL Sa  
"P 7nNa  
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> >。 ; <&*rnH  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ar__ Pf6r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: JmxH"7hTE  
B8": 2HrW$  
return l(i, j) = r(i, j); \NgYTZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N5Q[nd  
c3 jx+Q  
  return ( int & )i; s/$?^qtyC  
  return ( int & )j; qh9Z50E9  
最后执行i = j; 8K:y\1  
可见,参数被正确的选择了。 lAb*fafQy  
|TS>h wkI  
'[AlhBX  
w>pq+og&  
ED=V8';D  
八. 中期总结 XGYbnZ~   
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: RL!Oi|8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9s\A\$("l  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }>>1<P<8-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'u*D A|HC  
,:%CB"J  
[pbo4e,4O  
PVe xa|aaX  
ULs\+U  
;_c;0)  
九. 简化 ]Lf{Jboo  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 e?0l"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >3p \m  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: [k.tWA,&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 cpL7!>^=  
  +-*/&|^等 '@o;-'b  
2. 返回引用。 q!.byrod  
  =,各种复合赋值等 ) i;1*jK  
3. 返回固定类型。 ~IYUuWF(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) - Ajo9H  
4. 原样返回。 ] eotc2?u  
  operator, r)y=lAyF>  
5. 返回解引用的类型。 bo2H]PL*  
  operator*(单目) =bfJ^]R  
6. 返回地址。 7%5z p|3  
  operator&(单目) E{XH?_xo  
7. 下表访问返回类型。 kZR8a(4D  
  operator[] HVi'eNgo  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pmuvg6@h  
  operator<<和operator>> ~ksi</s  
KaPAa:Q  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 |:nn>E}ZA/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cz >V8  
/)YNs7gR  
template < typename Left > 8<X#f !  
struct value_return B,?T%  
  { %KsEB*' "  
template < typename T > m8A#~i .  
  struct result_1 6eLR2  
  { C[ NS kr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;D3C >7y  
} ; e|)hG8FlF  
CyJEY-  
template < typename T1, typename T2 > NP0\i1P>.?  
  struct result_2 T$>WE= Y  
  { 9]k @Q_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h}[-'>{  
} ; 3 }duG/  
} ; \nXtH}9ZF  
=$u! 59_dE  
<CS(c|7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l{5IUuUi  
@Xt*Snd  
下面我们来剥离functor中的operator() T. }1/S"m  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I3a NFa}  
6Y^23W F  
return l(t) op r(t) nr95YSH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,c;Kzp>e  
return op l(t) K18}W*$ d  
return op l(t1, t2) `ZU($!(  
return l(t) op F}F&T  
return l(t1, t2) op d(\%Os   
return l(t)[r(t)] sZjQ3*<-r  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G? ])o5  
t>L;kRujVJ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: FtpK)9/4  
单目: return f(l(t), r(t)); I4'5P}1yp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )F}F_Y  
双目: return f(l(t)); Lb!Fcf|h  
return f(l(t1, t2)); X$HIVxyq2  
下面就是f的实现,以operator/为例 MX$0Op  
!=pn77`g >  
struct meta_divide $|L Sx  
  { ynq}76 H0k  
template < typename T1, typename T2 > )Q=_0;#;k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >tYm+coS  
  { ohRjvJ'v|  
  return t1 / t2; q3mJ782p]  
} v_BcTzQ0S  
} ; r)lEofX,g+  
8NxM4$nQX  
这个工作可以让宏来做: B}n,b#,*  
|9uOUE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ J*r*X.  
template < typename T1, typename T2 > \ -f3p U:G8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w{I vmdto  
以后可以直接用 ^hG-~z<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) UvJ}b  
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 @'w"R/,n-@  
(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。。。) C;;Sih5  
c?tBi9'Y]  
q_Q/3rh  
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 y0Fb_"}  
&:;:"{t}Do  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |N4.u _hM  
class unary_op : public Rettype U\ ig:  
  { -?H#LUk  
    Left l; &b.=M>\9Q  
public : ?ME6+Z\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [glLre^  
s6H]J{1F  
template < typename T > RM]\+BK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o\[~.";Z  
      { NokU) O;x  
      return FuncType::execute(l(t)); `[z<4"Os   
    } KT_!d*  
SOs:]U-T3  
    template < typename T1, typename T2 > SbND Y{5RO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !F*5M1Kjd  
      { c' ^?/$H|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wu7Lk3  
    } Umz KY  
} ; <5-[{Q/2z  
%<)2/|lCd  
<C_jF  
同样还可以申明一个binary_op w;;BSJ]+[  
|EIng0a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9/{(%XwX  
class binary_op : public Rettype ~,d,#)VE2q  
  { "LHcB]^<  
    Left l; . S!mf  
Right r; !Xh=k36  
public : g$":D  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #9B)Xx!g  
J; 3{3  
template < typename T > qt"G[9;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k|v3.< -  
      {  j?A/#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &D >G8  
    } T%x}Y#U'`  
|Z|-q"Rf  
    template < typename T1, typename T2 > |+"<wEKI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nii A7Ux  
      { ySk R>y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); sz5MH!/PJ  
    } QMA%$  
} ; %"kPvI3Y  
xN>npP   
GX)u|g  
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 w ~.f  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _A M*@|p,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) l3KVW5-!gS  
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。 xVf| G_5$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6 +Sxr  
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。。。 z F_M*8=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 BIb4h   
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) $Ad{Z  
下面是修改过的unary_op Eav[/cU  
@D)al^]x6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8&;UO{  
class unary_op b IH;  
  { a:+{f&  
Left l; &qLf@1AD  
  efSM`!%j  
public :  N O2XA\  
w4_ U0 n3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x[4`fM.m*  
AG3>V+k{Lv  
template < typename T > n+! AnKq  
  struct result_1 Gn22<C/  
  { E_gD:PPU5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t![7uU.W  
} ; fs|)l$Rd  
Q;MT"=RW  
template < typename T1, typename T2 > t$ +?6E  
  struct result_2 @M<|:Z %.@  
  { yTyj'-4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y}@&h!  
} ; g(nPQOs$u  
9Q -HeXvR  
template < typename T1, typename T2 > 8{Q<N%Jnu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E^Y#&skXp3  
  { #:%&x@@c3P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {qDSPo  
} 9 ^o-EC!_  
VJ84?b{c W  
template < typename T > pb^i^tA+A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m9)p-1y@5  
  { 6f;fx}y  
  return OpClass::execute(lt(t)); +_7*iJtD5  
} ~)*,S^k(C.  
`{4i)n%e&  
} ; .\ K_@M  
tWo{7)Eb  
_my"%@n  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug w;D+y*2  
好啦,现在才真正完美了。 FK6[>(QO  
现在在picker里面就可以这么添加了: PEN \-*Pv  
D>|H 2  
template < typename Right > E"\/ M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~Xr=4V:a+  
  { W"724fwu&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R= a|Blp  
} liEPCWl&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 &vHoRY  
w|3z;-#Q;  
L%">iQOG#  
P<oehw'>  
S(QpM.9*  
十. bind dCb`xR}  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 | H!28h  
先来分析一下一段例子 KjV:|  
"BD~xP(  
%mL-$*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} YTAmgkF\4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k")R[)92b?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Z/Eb:  
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。 ODZ5IO}v  
我们来写个简单的。 QS0:@.}$E)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: g"Ljm7  
对于函数对象类的版本: + r!1<AAE$  
YZP(tn  
template < typename Func > 8'n/?.7cX  
struct functor_trait NIh:D bE  
  { hZ[E7=NTQ^  
typedef typename Func::result_type result_type; Yj%U >),8  
} ; INUG*JC6  
对于无参数函数的版本: =b38(\  
U0=]  
template < typename Ret > U93}-){m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ygOd69  
  { l;af~ef)'  
typedef Ret result_type; Ok>gh2e[c  
} ; '"y|p+=j:  
对于单参数函数的版本: o5xAav"+>  
`))\}C@k  
template < typename Ret, typename V1 > H|,Oswk~-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  zG+R5:  
  { 4!$s}V=6  
typedef Ret result_type; za#s/b$[  
} ; "mX\&%i6\p  
对于双参数函数的版本: ~SQ?BoCI[  
N03G>fZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R,)}>X|<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?/TSi0R  
  { ?P4w]a  
typedef Ret result_type; u83J@nDQ  
} ; P-`M  
等等。。。 OQ8 bI=?[x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m#ZO`W  
-yR.<KnL  
template < typename Func > y'FS/=u>0  
struct func_return $\b$}wy*  
  { "nm FzN  
template < typename T > d\%WgH  
  struct result_1 &P.4(1sC  
  { ]DZE%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {)DHH:n  
} ; ~CtL9m3tO  
iY`%SmB  
template < typename T1, typename T2 > MWI4Y@1bS  
  struct result_2 PpV'F[|,r  
  { tS|9fBdCs  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; VmCW6 G#M  
} ; \Z^TXyu   
} ; .udv"?!z  
i.=w]S j  
iP@ZM =&wz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wx\v:A  
h8 'v d3  
template < typename Func, typename aPicker > x&^_c0fn  
class binder_1 tBNoI  
  { 2LNRtW*  
Func fn; RlheQTJ  
aPicker pk; G+F#n6Vx  
public : J~B<7O<?!1  
7Q7-vx  
template < typename T > e2z h&j  
  struct result_1 $p#%G#T  
  { Gq_-Val]"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ` L >  
} ; 76V 6cI=+  
I<Ksi~*i  
template < typename T1, typename T2 > HODz*pI  
  struct result_2 o[v\|Q`d  
  { Z-8Yd6 4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ? 9! Z<H  
} ; IGS1|  
rm4.aO~-F  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vy_D>tp  
'7D,m H  
template < typename T > uA,>a>xYI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +zrAG 24q  
  { 0`)iIz  
  return fn(pk(t)); @S|jC2^+h  
} H~GQ;PhRx  
template < typename T1, typename T2 > A 6OGs/:&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Na$Is'F &p  
  { b8$gx:aJ>$  
  return fn(pk(t1, t2)); F.-R r  
} lE!a  
} ; GM<BO8Y.  
@mE)|.f  
S;~g3DC d  
一目了然不是么? ix W@7m  
最后实现bind t| 9 GS|  
|u0( t,T  
AtU v71D:  
template < typename Func, typename aPicker > ( Fynok  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QU%I43  
  { *.~6S3}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); cCo`~7rE  
} +j(d| L\  
1BAgtd$3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1rKlZsZ#*  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ymegr(9&K  
AZzuI*  
十一. phoenix nl(WJKq'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K+Z+wA?  
)uK{uYQl  
for_each(v.begin(), v.end(), c1$ngH0  
( u5 {JQO  
do_ 89n:)|rWq  
[ 6(]tYcC  
  cout << _1 <<   " , " h G gx  
] 0dA7pY9  
.while_( -- _1), Pt@%4 :&-h  
cout << var( " \n " ) @HRC \OG  
) ,ldI2 ]  
); [,K.*ZQi  
CT KG9 T  
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: VOc8q-hK  
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 "Fy7K#n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @%tRhG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: WVmq% ,7  
[zL7Q^~  
6ZKsz5:=  
template < typename Cond, typename Actor > JJltPGT~Oa  
class do_while :(a]V"(&Eq  
  { e1>aTu@  
Cond cd; t6,wjN-J  
Actor act; e'*`.^  
public : yz-,)GB6  
template < typename T > b B  x?  
  struct result_1 4Sm]>%F':  
  { % r-V2)  
  typedef int result_type; Yk'9U-.mc  
} ; PzV@umC1#f  
lz?;#U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &?uz`pv2  
DHw&+MY  
template < typename T > P y>{t4;S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `+zWu 55;  
  { >iOzl wmG  
  do 6*qL[m.F[o  
    { y kW [B  
  act(t); :9R=]#uD  
  } *?z0$Kz<,[  
  while (cd(t)); _(d.!qGz  
  return   0 ; cooUE<a  
}  6\u!E~zy  
} ; (x"BR  
r6;$1 K*0  
ZxG}ViS4I  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (]RM6i7  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 SG?Nsp^%`B  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 7}GK%H-u  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 /^$UhX9v  
下面就是产生这个functor的类: 5aBAr  
A%Xt|=^_  
Fi. aC;sx  
template < typename Actor > Ul_M3"Z  
class do_while_actor 9U {y1}  
  { 28hHabd|  
Actor act; d\H&dkpH  
public : gP-nluq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6vp *9  
n4R2^gXAw  
template < typename Cond > q;fKcblKj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; l"{Sm6:;-  
} ; X*g(q0N<S  
>Jw6l0z  
rrnNn'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 u>Rb ?`  
最后,是那个do_ 'lo  
`/"nTB  
jYVE8Y)my  
class do_while_invoker iJv48#'ii  
  { ( =16PYs  
public : y8s!M  
template < typename Actor > [3W*9j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;uqx@sx ;  
  { `:wvh(  
  return do_while_actor < Actor > (act); aZet0?Qr  
} Aj9Ji"18za  
} do_; x$wd O  
~"lJ'&J}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? v[TYc:L=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~1*A  
最后来说说怎么处理break和continue `gpQW~*R-;  
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。 q8Nn%o=5V  
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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