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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda DO(-)i zC  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1TfK"\  
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, hS&,Gm`^  
L)VEA8}  
)((Jnm D  
2%N$Y]  
  class filler #NVtZs!V/  
  { U9IP`)z_5t  
public : ;]?1i4p)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 693J?Yah[  
} ; I#Ay)+D  
B:5( sK  
w!)B\l^+c  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: :(?joLA  
S#qd#Zk|Y  
c&2ZjM  
/ Dj6Bj }  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T[s_w-<7$  
@(PYeXdV6&  
^jb55X}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J_R54Y~vu  
[P2$[|IM  
xBd#  
oD_je~b)  
二. 战前分析 F"j0;}+N  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 XF(I$Mxl6  
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 0F sz  
pt;E~_  
VO>A+vx3M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8qn1? Lb  
  /* --------------------------------------------- */ $<2r;'?0D  
vector < int *> vp( 10 ); |c,":R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); STs~GOm-  
/* --------------------------------------------- */ QRXsLdf$$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^ng#J\  
/* --------------------------------------------- */ zcD&xoL\H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9H ?er_6Yf  
  /* --------------------------------------------- */ bT}P":*y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CQ2{5  
/* --------------------------------------------- */ EtJyI&7VK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); * 7.!"rb8A  
`?{QCBVj  
(E59)z -  
3N(s)N_P M  
看了之后,我们可以思考一些问题: = ^:TW%O  
1._1, _2是什么? [=9-AG~}  
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。 j[gX"PdQ  
2._1 = 1是在做什么? 7+JQaYO`"  
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。 4&)*PKq  
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。 ]uX'[Z}t  
q=ZLSBZ  
2V_C_5)1  
三. 动工 ),0_ C\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8I04Nx  
oAe]/j$  
]K0<DO9  
n(,b$_JK7  
template < typename T > vG O-a2Z  
class assignment Y8`4K*58%  
  { B:)9hF?o@  
T value; Bp 6jF2  
public : v9INZ1# v  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9=pG$+01OR  
template < typename T2 > g}0}$WgH:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1Vt7[L*  
} ; dON 4r2-yC  
qI\qpWS\  
oL>m}T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 br+{23&1R#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 'YQ"Lf  
{NXc<0a(  
iU{bPyz ,  
7kO5hlKeo  
  class holder -}1S6dzr  
  { 5Tluxt71  
public : XP *pYN  
template < typename T > Q^/66"Z:Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T[B@7$Dp*  
  { aiGT!2  
  return assignment < T > (t); 2]C`S,)  
} m `~/]QQ  
} ; 9+U%k(9  
Oyhl*`-*t  
GrjL9+|x  
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: |;ycEB1  
_H>ABo  
  static holder _1; L B1 ui  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #K'3` dpL  
p>h B&h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2<)63[YO  
而不用手动写一个函数对象。 |1X^@  
~Y@(  
R<lj$_72Q  
<Rob.x3  
四. 问题分析 zz 7 m\  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 G*2bYsnhX  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 0DhF3]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (o)nN8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 . ]0B=w* Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /ZHuT=j1  
l;}D| 6+_W  
五. 问题1:一致性 n c:^)G  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &N GYV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 RN238]K  
&^FCp'J-  
struct holder {EGiGwpf  
  { %ribxgmd  
  // &10vdAnBRC  
  template < typename T > Ke,UwYG2~G  
T &   operator ()( const T & r) const o)Kx:l +f  
  { 8:0QIkqk  
  return (T & )r; 3]WIN_h  
} JVf8KHDj  
} ; `DIIJ<;g  
^-c j=on=Q  
这样的话assignment也必须相应改动: hNmC(saMGm  
#P=rP=  
template < typename Left, typename Right > &}@U#w]l  
class assignment R<{bb'  
  { G$ XvxJ  
Left l; ?Z {4iF  
Right r; B-ReBtN  
public : )+RTA y[k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [?iA`#^d  
template < typename T2 > $wH{snX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } b>=MG8  
} ; ^ '!]|^  
db$Th=s[  
同时,holder的operator=也需要改动: zvYkWaa_Qz  
xu(5U`K  
template < typename T > L0ig%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E ;65kZ  
  { K#H}=Y A  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :&}(?=<R}L  
} 7S LJLn3d  
Ac'[(  
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。 I8@NQ=UV0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &1YqPk  
PN[ `p1F  
return l(rhs) = r; 1%Xwk2l,8b  
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。 v+f:VA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a'U7 t  
I-oI,c%+  
template < typename Tp > >(S4h}^I  
class constant_t uQazUFw  
  { (f^WC,  
  const Tp t; 2s>dlz  
public : u@5vK2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /:d03N\9k  
template < typename T > _}R?&yO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const U*`7   
  { ewg&DBbN"  
  return t; b|U&{I>TH  
} zJWBovT/  
} ; 0'*whhH  
]4-lrI1#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ce th)Xm  
下面就可以修改holder的operator=了 BM!\U 6  
G[n^SEY!  
template < typename T > a_XM2dc%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "-Gjw B  
  { exrsYo!%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); - FV$Sne  
} IJ2]2FI  
tp<uN~rTgh  
同时也要修改assignment的operator() 3?SofPtc/  
xZW6Hk _  
template < typename T2 > *CZvi0&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } BlUl5mP}>  
现在代码看起来就很一致了。 m6tbN/EJZ  
8rwkux >  
六. 问题2:链式操作 Ex9%i9H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l:mC'aR  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 PhW< )B]  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 #D M%_HXDi  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 <-62m8N|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &S}%)g%Iv9  
n0g,r/  
template < typename T > H_KE^1  
struct result_1 R}njFQvS)  
  { QLrFAV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O^ZOc0<  
} ; 4of3#M  
Ac;rMwXk#  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: qOYCQ  
rStfluPL  
template < typename T > vKN"o* q  
struct   ref 3-#|6khqt  
  { O9*cV3}H  
typedef T & reference; gXN#<g,:^  
} ; ]Aap4+s  
template < typename T > E;$)Oz  
struct   ref < T &> >y)(M(o  
  { 7_C;-  
typedef T & reference; qYv/" 1  
} ; *5Upb,* *  
T.O^40y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ',j'Hf  
wr{03mQHxp  
template < typename T > f>\OT   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Kk+IUs  
  { BqC, -gC  
  return l(t) = r(t); S6CM/  
} #TZf\0\!  
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。 9XWHr/-_@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )w];eF0c  
6z v+Av:  
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 H|_^T.n?E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N|hNh$J[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k%-_z}:3V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 TJFxo? gC"  
最后的布局是: 1;cV [&3  
                Add le*mr0a  
              /   \ uU(G&:@  
            Divide   5 6OR5zXpk  
            /   \ 6Ug( J$Ouh  
          _1     3 s\QhCS  
似乎一切都解决了?不。 RK?b/9y  
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。 P\ \4 w)C  
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。 2`>/y  
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: TY~8`+bJ  
<![tn#_  
template < typename Right > V_f}Y8>e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #PUvrA2Zl  
Right & rt) const Uf )?sz  
  { }&#R-eQT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =!7k/n';  
} tu\;I{ h=0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 h<H.8.o  
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。 [.4R ,[U  
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。 PmOm>  
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。 la#f,C3_  
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。 }M?\BH&  
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? N^7Qn*qt[  
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: &No6k~T0:b  
-y]\;pbZ0  
template < class Action > N %N %  
class picker : public Action f!hQ"1[  
  { Sx)b~*  
public : $3>k/*=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,JIjAm*2  
  // all the operator overloaded {a`t1oX(  
} ; tWR>I$O8F  
>Ia{ZbQV  
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。 H~%HTl  
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: &ywAzGV{s  
Nq'Cuwsp  
template < typename Right > j<H`<S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lx*"Pj9hho  
  { ~_ss[\N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); USfpCRj9  
} @igGfYy  
YT\x'`>Q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \Z9+U: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。 hZ NS$  
7=C$*)x  
template < typename T >   struct picker_maker *i zPLM}+  
  { *sK")Q4N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; OAPR wOQ^=  
} ; (sLFJ a6e  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1A\Jh3;Q  
  { M{I8b<hY  
typedef picker < T > result; ipU,.@~#  
} ; )RA$E`!b  
QX}O{LQR  
下面总的结构就有了: J J@O5  
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。 A41*4!L=  
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。 OB"Ur-hJ0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -JOtvJIQI  
至此链式操作完美实现。 I;iJa@HWQ  
SrGX4  
P2_UQ  
七. 问题3 tDj~+lmdN  
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。 1{@f:~v?  
Uywi,9f  
template < typename T1, typename T2 > !K a!f1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >DX\^86x  
  { q\wT[W31@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t.wB\Kmt\  
} 1L722I @  
ph\KTLU  
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: 0>hV?A  
F FHk0!3  
template < typename T1, typename T2 > P,5gaT)  
struct result_2 h+EG) <  
  { dqwCyYC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ZL[~[  
} ; *L_+rJj,  
Pd-0u> k  
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? ^Wb|Pl  
这个差事就留给了holder自己。 0<f\bY02  
    v+XB$j^H  
)IUeWR  
template < int Order > vg@kPuOiO  
class holder; uNnx i  
template <> W*A-CkrO  
class holder < 1 > DyeV uB  
  { = 7%1]  
public : _SU%ul  
template < typename T > E__^>=  
  struct result_1 UeNa  
  { SF$'$6x}  
  typedef T & result; H}m%=?y@  
} ; YC!Tgb~H  
template < typename T1, typename T2 > qK}4r5U  
  struct result_2 yt,xA;g  
  { Br w-"tmx  
  typedef T1 & result; lq0@)'D  
} ; /G)Y~1ASA%  
template < typename T > %qG nvQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i,HafY  
  { ygt7;};!  
  return (T & )r; cQkH4>C~  
} 9WN 4eC$  
template < typename T1, typename T2 > 4o7(cP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  N7%iz+  
  { ,\*PpcU  
  return (T1 & )r1; <>3}<i<[&  
} eu!B ,  
} ; Fkgnc{NI  
kmHIU}Z  
template <> >E*j4gg  
class holder < 2 > JkT , i_  
  { T)%34gN  
public : 9 Yv;Dom  
template < typename T > uJ:'<dJ  
  struct result_1 @C[]o.r  
  { Y1 e>P  
  typedef T & result; !uaV6K  
} ; 6ww4ZH?j  
template < typename T1, typename T2 > k.Tu#7  
  struct result_2  P%#WeQ+  
  { Yphru"\$  
  typedef T2 & result; 1rs`|iX5  
} ; nNbOq[  
template < typename T > RmXC ^VQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "#7~}Z B  
  { d=<"sHO  
  return (T & )r; ~!o\uTVr  
} ^kg[n908Nw  
template < typename T1, typename T2 > #H]cb#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 32DT]{-N!  
  { CXC,@T  
  return (T2 & )r2; QcZ*dI7]:  
} l| 1O9I0Gd  
} ; #"tHT<8u  
JNY;;9o  
lPcp 17U  
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> >。 [x}]sT`#a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 34Q;& z\e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: c\2+f7o@  
jKFypIZ4  
return l(i, j) = r(i, j); C>%2'S^.b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8r7}6  
(r8Rb*OP  
  return ( int & )i; =`VA_xVu  
  return ( int & )j; ?6h65GO{  
最后执行i = j; W zM9{c  
可见,参数被正确的选择了。 C$MaJHkiF  
.xXe *dm%  
F$TNYZ  
?m&?BsW$)  
/S}0u}jID?  
八. 中期总结 wps`2`z  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: PnB%vS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 QbGc 9MM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <]f ru1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dB{o-R  
Yh`P+L  
p-]vf$u  
&\(p<TF  
W/*2I3a  
~jK'n4  
九. 简化 u,<#z0R|;$  
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。 w eMC 9T)B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~*-(_<FH  
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: c^^[~YW j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -Y]ue*k{  
  +-*/&|^等 5<o8prt B  
2. 返回引用。 F Qtlo+3  
  =,各种复合赋值等 1r6>.&p  
3. 返回固定类型。 >Mml+4<5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) fhx_v^< X  
4. 原样返回。 tb;!2$  
  operator, d\FBY&C7b  
5. 返回解引用的类型。 F:"CaDk  
  operator*(单目) YE<_a;yh1  
6. 返回地址。 V!!E)I  
  operator&(单目) J }?F4  
7. 下表访问返回类型。 *P4G}9B|9:  
  operator[] c_#\'yeW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I!IWmU6FN  
  operator<<和operator>> 3QL I|VpO  
gXtyl]K:  
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。 Q+e|;Mj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: plL##?<D<  
RS&l68[6  
template < typename Left > g'G"`)~ 2  
struct value_return ?-^eI!  
  { FJ}RT*7_C  
template < typename T > sQt]Y&_/@  
  struct result_1 GX4HW \>a  
  { )4oTA@wR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jYAD9v%  
} ; KiXXlaOs  
_YVp$aKDR  
template < typename T1, typename T2 > #K A,=J  
  struct result_2 ?)=A[  
  { g~FA:R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s&vREx(  
} ; Zy0u@``  
} ; ]Bo !v*12  
8 VMe#41  
d! 0p^!3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _tE`W96J  
PprCz"  
下面我们来剥离functor中的operator() <"I#lib  
首先operator里面的代码全是下面的形式: N}0-L$@SL  
V:?exJg9  
return l(t) op r(t) s;-(dQ{O  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `TNW LD@Z  
return op l(t) Gv,_;?7lD  
return op l(t1, t2) 8=;'kEU  
return l(t) op %{$iN|%J%$  
return l(t1, t2) op P$E#C:=  
return l(t)[r(t)] S]^`Qy)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H f}->  
h WvQh  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: `usX(snY  
单目: return f(l(t), r(t)); 1#H=<iJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <uXZ*E  
双目: return f(l(t)); cPcp@Dp  
return f(l(t1, t2)); _97A9wHj  
下面就是f的实现,以operator/为例 #Z8=z*4  
o#V}l^uU=  
struct meta_divide  6C6<,c   
  { d` > '<  
template < typename T1, typename T2 > D$|@: mW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8c-r;DE  
  { <Wgp$qt;  
  return t1 / t2; $5XE'm  
} RJ/4T#b"+  
} ; (UW V#AR  
!Yx9=>R  
这个工作可以让宏来做: Kj| l]'  
g9 .b6}w!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ OQt_nb#z`{  
template < typename T1, typename T2 > \ '0z-duu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }E626d}uA  
以后可以直接用 _U%a`%tU.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G }B)bM2  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 aw z(W >  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) s!* m^zx  
C*A!`Q?1Y  
Y%AVC9(  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 'l,ym~R  
B5'-v%YO+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L F\4>(C2g  
class unary_op : public Rettype F91'5D,u0  
  { tOx)t$ix  
    Left l; |E/r64T  
public : `w@8i[2J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &)4#0L4  
5;{Q >n  
template < typename T > p^u;]~J O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :77dl/d%  
      { K.k%Tg[ ~  
      return FuncType::execute(l(t)); G:'hT=8  
    } xVOoYr>O  
fUy:TCS  
    template < typename T1, typename T2 > $n |)M+d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |X:"AH"S  
      { X wvH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B%P g:|  
    } V^9c:!aI  
} ; Z(F`M;1>xI  
JHN{vB  
b4o`eR  
同样还可以申明一个binary_op `acX1YWh5  
Z_iVOctP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G.CkceWRn  
class binary_op : public Rettype .wj?}Fr?97  
  { \.m"u14[b  
    Left l; : b9X?%L~  
Right r; {9>LF  
public : p%;n4*b2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E0 ~\ A;  
g\;&Z  
template < typename T > kzq3-NTV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mUFg(;ya  
      { J9+< 9g4-t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); y7a84)j3  
    } HV_5 +  
%Z T@&  
    template < typename T1, typename T2 > [T|_J$ ;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RM/q\100  
      { AUZ^XiK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0$8iWL  
    } Mi+<|5is  
} ; VJp; XM  
;- ~}g7$  
Fp3NWvu  
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 (-'Jf#&X^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C !a#M{:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -+9,RtHR7  
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。 tWD5Yh>.?$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^*!Tq&Dst|  
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。。。 {<f |h)r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Yz6+ x]  
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) $CT 2E  
下面是修改过的unary_op [nL{n bli  
u">KE6um  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Qf HJZ7K.4  
class unary_op >x /;'Y.  
  { IdP"]Sv{<  
Left l; F^La\cZ*'  
  Jat|n97$  
public : 'Ipp1a Z_M  
",9QqgY+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M`1pze_A  
t@hE}R  
template < typename T > <$H-/~Y  
  struct result_1 X,+M?  
  { HN7C+e4U~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X:3W9`s )*  
} ; =\[}@Kh  
-SF *DZ  
template < typename T1, typename T2 > 2<"kfa n  
  struct result_2 J0%e6{C1  
  { 6 07"Z\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0+H4sz%.  
} ; 1?!z<<  
?+^vU5b1u  
template < typename T1, typename T2 > =Fu~ 0Wc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m+Um^:\jX  
  { @nPXu2c?u7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); eaNMcC1  
} R]Iv?)Y  
\xtY\q,[  
template < typename T > ;ty08D/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CAs8=N#H%  
  { ONc-jU^  
  return OpClass::execute(lt(t)); Qv v~nGq$  
} Aw7oyC!  
/b ]Yya#  
} ; cN]e{|  
"$@Wy,yp  
5(+9( \x  
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 @d/Wa=K  
好啦,现在才真正完美了。 JZc"4qf@OT  
现在在picker里面就可以这么添加了: R:[IH2F s  
RxeyMNd  
template < typename Right > -c_}^j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xzI?'?duC  
  { klUW_d-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); XkGS3EY  
} ZSs)AB_Pe/  
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。 J.t tJOP  
pb`!_GmB  
0vi)m y;!  
=Su~i Oa  
0P?\eoB@8  
十. bind N51g<K  
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。 xoT|fgb  
先来分析一下一段例子 VH>?%aL  
.UdoB`@!v=  
1I^uq>r  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !%8|R]d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +?&|p0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8M5a&35J"  
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。 ,.Sd)JB'  
我们来写个简单的。 :\Pk>a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nKR=/5a4Y  
对于函数对象类的版本: 6/4?x)l3-  
y?r:`n  
template < typename Func > v c r5  
struct functor_trait /a'cP  
  { \os iY ^  
typedef typename Func::result_type result_type; 5:T)hoF@  
} ; MhaoD5*9  
对于无参数函数的版本: ~WKcO&  
94Hs.S)  
template < typename Ret > >U%:Nfo3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $t1XoL  
  { Z` ;.62S  
typedef Ret result_type; - C  
} ; s\Zp/-Q  
对于单参数函数的版本: a ,EApUWw  
L2N O_N  
template < typename Ret, typename V1 > KeIk9T13O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cW|M4`  
  { cD!y d^QE  
typedef Ret result_type; [0lu&ak[&  
} ; @/DHfs4O  
对于双参数函数的版本: @a[Y[F S  
.5ItH^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > s{30#^1R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0}:wM':G  
  { |K7zN\ Wq  
typedef Ret result_type; 8B|qNf `Yi  
} ; sy s6 V?  
等等。。。 O=A(x m#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %XU V[L}  
Y, ?- []  
template < typename Func > 0=,vdT  
struct func_return 3%J7_e'  
  { DX H"`1[-  
template < typename T > a YC[15?'  
  struct result_1 wv6rjg:7  
  { CSBk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; < gtqwH]   
} ; G\I DgPj`  
N8-!}\,  
template < typename T1, typename T2 > bq}hj Cy  
  struct result_2 ^kF-mM=  
  { 'x{E#4A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *pZhwO !D  
} ; kCuIEv@  
} ; LY? `+/  
BY&+fK ae  
xGU~FU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w4"4(SR.  
<-3_tu>l  
template < typename Func, typename aPicker > 5|pPzEA>  
class binder_1 %YhM?jMW  
  { 0IP5 &[-P  
Func fn; HK/T`p#  
aPicker pk; HpQuro'Qh  
public : tsqkV7?  
chQCl3&e^  
template < typename T > FVw4BUOmi  
  struct result_1 :v(fgS2\  
  { -9(9LU2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0~;Owu  
} ; SZ*Nr=X  
P%nN#Qm  
template < typename T1, typename T2 > lZI?k=rWv  
  struct result_2 MD 62ObK!  
  { $vQ#ah/k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jJ B+UF=  
} ; .8I\=+Zi  
T*'?;u  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %~$P.Zh  
w:0=L`<Eu  
template < typename T > Oosr`e@S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GCEcg&s=\S  
  { o2J-&   
  return fn(pk(t)); a7_&;  
} ZtFOIb*  
template < typename T1, typename T2 > <Y9 L3O`[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <$8`]e?I  
  { T]#S=]G  
  return fn(pk(t1, t2)); <NVSF6`  
} Uql|32j  
} ; 1J tt\yq  
 r*gQGvc  
~53uUT|B  
一目了然不是么? y!,Ly_x$@  
最后实现bind i- v PJg1  
%( tu<  
2L!wbeTb;  
template < typename Func, typename aPicker > c[h{C!d1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) DviRD[+q"  
  { Ns*&;x9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3a_=e B  
} Rb8wq.LqD  
:|P[u+v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Tw{}Ht_Qq  
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。 j-% vLL/  
n& j@7R  
十一. phoenix O8\dMb  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =jWcD{;1I}  
63EwV p/|  
for_each(v.begin(), v.end(), ?m RGFS  
( Z/p>>SCak  
do_ AxbQN.E  
[ C(Bh<c0@  
  cout << _1 <<   " , " Rx}*I00  
] >*v P*H:P  
.while_( -- _1), )fRZ}7k:  
cout << var( " \n " ) aT[qJbp1  
) @5i m*ubzM  
); 2^\67@9  
t04_~e  
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: bJ$6[H-:  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor oXQzCjX_   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R'#1|eWCa  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wTu_Am  
?aMV{H*Q*  
orGkS<P  
template < typename Cond, typename Actor > GO|1O|?  
class do_while Uzx,aYo X  
  { -{^IT`  
Cond cd; S>! YBzm&X  
Actor act; ? _>L<Y  
public : YoT< ]'  
template < typename T > d[p-zn.  
  struct result_1 p,)~w1|  
  { D;@nrj`.  
  typedef int result_type; ^E)*i#."4  
} ; Ui^~A  
zn=Ifz)#|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l[_ y|W5  
a&?SRC'x  
template < typename T > vzr?#FG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5vfzSJ  
  { !sJ*0  
  do ) Ekd  
    { 9HtzBS  
  act(t); Zs$Qo->F  
  } sb]{05:  
  while (cd(t)); n[mVwQ(%  
  return   0 ; 5}pn5iI  
} ]I+"";oQGB  
} ; d&@>P&AT  
lVw77bZ  
;aY.CgX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). MPtn$@  
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"P\ =`+  
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。 N>+s8L.?  
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。 G[pDKELL  
下面就是产生这个functor的类: 8 BHtN  
0# )I :5  
r}9a3 1i  
template < typename Actor > swfcA\7R  
class do_while_actor 3Y L  
  { ? bq S{KF  
Actor act; us_o{  
public : U@6bH@v5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ji#"PE/Pt  
\h#,qTE  
template < typename Cond > {D6E@a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h0=Q.Yz6  
} ; (F<VcB  
aT]G&bR?  
D^[}:O{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C0eqC u)Q  
最后,是那个do_ o)(N*tC  
P?zPb'UVqa  
sp/l-a  
class do_while_invoker ^"U-\cx  
  { _4#8o\  
public : `Wes!>Vh!  
template < typename Actor > wU9H=w^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lJ'. 1Z&  
  { Q?Y\WD  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1feZ`P ;  
} =)2sehU/  
} do_; \e=Iw"yd  
nO ^m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? R.Plfm06Ue  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i>]1E^yF  
最后来说说怎么处理break和continue  wfecM(  
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。 8Moe8X#3  
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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