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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a@$U?=\e  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0 {#c  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 7Gd)=Q{uur  
AD^9?Z  
9kss) xy  
:SUPGaUJ"  
  class filler 0 Po",\^  
  { 4vKp341B  
public : Bh$ hgf.C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0i/l2&x*k]  
} ; ??0C"8:[  
vY0C(jK  
mJe;BU"y]  
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: /{Ksi+q  
.q$HL t  
G{ ~pA4  
0 1<~~6A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 12BTZ  
0j\?zt?  
Se7NF@>9_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W}p>jP}  
1^ZQXUzl%i  
(oO*|\9u  
ImO\X`{  
二. 战前分析 3on]#/"1b  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 58)`1p\c'  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 M>^Ho2  
{)nm {IV,  
<cm,U)j2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a]XQM$T$  
  /* --------------------------------------------- */ c+chwU0W  
vector < int *> vp( 10 ); t &XH:w&j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )u?pqFH  
/* --------------------------------------------- */  w=5D>]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ovJ#2_  
/* --------------------------------------------- */ m"*j J.MX  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |fnP@k  
  /* --------------------------------------------- */ >ly`1t1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }la\?I  
/* --------------------------------------------- */ m`C c U`s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4UD<g+|  
:#W40rUb  
xp-.,^q\w  
p.^glz>B  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]7 " W(  
1._1, _2是什么? mpfc2>6Il.  
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。 '7AlE!7%  
2._1 = 1是在做什么? KLD)h,]  
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。 0; GnR0  
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。 aHx(~&hRcL  
7ukJ\P5[&1  
.O! JI"?  
三. 动工 (PAkKY}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4#Wczk-b  
`(s&H8x#  
P @N7g`u3}  
>MD['=J[d  
template < typename T > 6U[`CGL66  
class assignment WBT/;),}:  
  { R{Q*"sf  
T value; U5Say3r  
public : R&}"En`$s  
assignment( const T & v) : value(v) {} A*#.7Np!"  
template < typename T2 > 1sp>UBG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } j}R!'m(P'  
} ; <y#-I%ed  
H0<(j(JK  
|>o]+V  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Tbv", b  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >PdYQDyVS  
>xQgCOi  
X+zFRL%  
tSX<^VER7  
  class holder 7x` dEi<  
  { %xZYIY Kf  
public : BUT{}2+K  
template < typename T > 2@K D '^(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _h|rH   
  { l_tr,3_w  
  return assignment < T > (t); /RD@ [ 8  
} Fm}#KE0  
} ; LV|ZZ.d h  
?blF6Kl$  
F:nhSd  
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: Ibt~e4f  
&KinCh7l L  
  static holder _1;  PI_MSiYQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zUX%$N+w}>  
sq `f?tA?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M^^5JNY  
而不用手动写一个函数对象。 (IdXJvKU!  
/@Qg'Q#  
-6lsR  
(iub\`  
四. 问题分析 ?+#|h;M8  
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。 a@( 4X/|  
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。 z}I=:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $:IOoS|e  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9))E\U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _BGw)Z 6  
`x=W)o }  
五. 问题1:一致性 zbQ-l1E  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 2d:<P!B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B-Bgk  
]D(!ua5|x`  
struct holder \Tq !(]o^  
  { ~aKM+KmtPH  
  // #OlU|I  
  template < typename T > hx|Cam"  
T &   operator ()( const T & r) const reo  
  { e$H N/O  
  return (T & )r; B*=m%NXf  
} MmUtBT  
} ; vv='.R, D  
=!}n .  
这样的话assignment也必须相应改动: Uedzt  
7&oT} Z  
template < typename Left, typename Right > 'Cw&9cL9w  
class assignment b[5$$_[  
  { R@*mMWW,  
Left l; 6)<g%bH!  
Right r; (-k`|X"  
public : 1, 5"sQ$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Vl=!^T}l+  
template < typename T2 > q\+khy,k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } OZ{YQ}t{^1  
} ; S$9>9!1>*  
tA#7Xr+  
同时,holder的operator=也需要改动: 5f5bhBZ<  
,/{(8hn  
template < typename T > )qXl8HI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @9-/p^n1  
  { h SGI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]O%wZIp\P  
} E=N44[`.G  
$P<T`3Jg  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 dnRS$$9#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2R}9wDP  
`re9-HM  
return l(rhs) = r; *Uq1 q  
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。 0 #*M'C#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m417=wf  
DH7B4P  
template < typename Tp > b*C\0D  
class constant_t _i@{:v  
  { f P|rD[  
  const Tp t; F_28q15~:  
public : pPI'0x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ly,3,ok  
template < typename T > UO3QwZ4j;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +Fn^@/?yC  
  { "9mVBa|Q  
  return t; Gyo[C98  
} 66A}5b4)]  
} ; _<;;CI3w  
eN*=wOh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cJb.@8^J  
下面就可以修改holder的operator=了 8:W," "  
;ZnSWIF2  
template < typename T > ;Y/{q B!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const um/2.Sn>  
  { $U3|.4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); z^@.b  
} 2oY.MQD7iW  
4J#F;#iA  
同时也要修改assignment的operator() +y%"[6c|  
<d2?A}<  
template < typename T2 > CcF$?07 i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uJBs3X  
现在代码看起来就很一致了。 R^_7B(  
q> ;u'3}  
六. 问题2:链式操作 PvmmyF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }b$?t7Q)  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 e_eNtVq  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 fY)Dx c&ue  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 YH_mWN\Wu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +sN'Y/-  
'brt?oZ%  
template < typename T > !v^{n+  
struct result_1 U<T.o0s=  
  { )Dg;W6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .Vohd@s9l  
} ; "nkj_pC  
0Dx,)C  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: (#|CL/&  
 z]/;?  
template < typename T > j41)X'MgJ  
struct   ref M4%u~Z:4h+  
  { uc0 1{t0,  
typedef T & reference; bfjC:"!H  
} ; 0F"W~OQ6  
template < typename T > X# 625h  
struct   ref < T &> 7(ni_|$|  
  { [w0@7p"7  
typedef T & reference; ,r=9$i_  
} ; U8f!yXF'  
+XaRwcLC.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [r[IWy(}  
dA)JR"r2  
template < typename T > {P'_s ]B)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const dC&OjBQ  
  { 5=;LHS*   
  return l(t) = r(t); S JseP_-  
} pUGFQ."\  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 3q$[r_   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 iy<|<*s2D  
> whcZ.8  
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 oFO)28Btv  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n! Dr:$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \wJ2>Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u[{j;l(  
最后的布局是: &dH[lB  
                Add 5Kadh2nz  
              /   \ QR ?JN\%?  
            Divide   5 \ F\ /<  
            /   \ e_<'zH_1  
          _1     3 W2$MH: j  
似乎一切都解决了?不。 O c[F  
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。 (6y[,lYH  
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。 Z[ NO`!<  
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: ;S&PLgZ  
e9LP!"@EY  
template < typename Right > lQ8h-Tz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h_( #U)z_3  
Right & rt) const /?ZO-]q  
  { BR*'SF\T  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K@f@vyw]  
} ifXGH>C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 EZ"n3#/  
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。 @5["L  
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。 9}[UZN6  
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。 Q.U wtH  
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。 '3p7ee&  
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? Jw 4#u5$$Z  
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: ^vj}  
1*aO2dOq  
template < class Action > B~CdY}UTsj  
class picker : public Action & t.G4  
  { 5[[mS  
public : r_x|2 A oO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Qm"&=<  
  // all the operator overloaded +HXR ))X  
} ; y6hb-: #1  
rW P -Rm  
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。 18HmS>Qo  
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: A2 r\=for  
eT'Z;ZO  
template < typename Right > *=2sXH1j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Uh w:XV@m  
  { f`gs/R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qk{+Y  
} @W1F4HYds  
m8T< x>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n9%&HDl4  
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。 anzt;V.;Y  
rjo1  
template < typename T >   struct picker_maker N^TE ;BM  
  { nOCCOTf  
typedef picker < constant_t < T >   > result; XkEJ_;:  
} ; joRrsxFU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  z@8W  
  { /$U< S"  
typedef picker < T > result; W=S<DtG2  
} ; *U mWcFoF  
zR!p-7_w  
下面总的结构就有了: jU9\BYUg  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 )Jaq5OMA/  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 iLbf:DXK(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n/6qc3\5i  
至此链式操作完美实现。 |>~pA}  
}T~ }W8H  
[S_qi,  
七. 问题3 iD${7 _  
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。 X{u\|e{  
!qe:M]C'l  
template < typename T1, typename T2 > ]zATdfa  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?r'2GR2Sk4  
  { h@{mcz  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _)U.5f<   
} $`&zIz  
q2e=(]rKE{  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: |[W7&@hF  
ccY! OSae  
template < typename T1, typename T2 > :Ldx^UO  
struct result_2 :pCv!g2  
  { P#l"`C /  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MJM<  
} ; *~\R0ddz  
[e`e bn[C  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? U~GQ JR  
这个差事就留给了holder自己。 YHOo6syk  
    M~ku4ZP  
NiSH$ MJ_  
template < int Order > O63:t$Yx#  
class holder; UbEK2&q/8  
template <> .Y5o&at6s  
class holder < 1 > asZ(Hz%  
  { EXEB A&*  
public : 4de:hE   
template < typename T > !Z!X]F-fY  
  struct result_1 j[${h, p?  
  { -d4|EtN  
  typedef T & result; H7{I[>:  
} ; $]<wQH/?_  
template < typename T1, typename T2 > ]99@Lf[^f  
  struct result_2 ( u^`3=%n  
  { +A-z>T(  
  typedef T1 & result; #GuN.`__n,  
} ; -R-yr.$j*  
template < typename T > =mYwO=:D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y=ksrs>w  
  { 80%L!x|  
  return (T & )r; e X{#F gFc  
} 8'* /|)Hn  
template < typename T1, typename T2 > WNSY@q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `kYcTFk  
  { s3[\&zt  
  return (T1 & )r1; se@ ?:n1)  
} &7r73~TXm  
} ; Bp-e< :  
d T7!+)s5-  
template <> ;R([w4[~  
class holder < 2 > 3_ ZlZ_Tq  
  { [tk6Kx8a  
public : M.9w_bW]#D  
template < typename T > tF:AqR: (~  
  struct result_1 w_P2\B^  
  { 0=k  
  typedef T & result; 1 \Z/}FT  
} ; 9/JB n  
template < typename T1, typename T2 > uQYenCNXS  
  struct result_2 ?UV|m  
  { b ;>?m  
  typedef T2 & result; Kz"&:&R"  
} ; r1BL?&X-  
template < typename T > bJcO,M:2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Al+}4{Q+?  
  { z#B(1uI  
  return (T & )r; d*_rJE}B  
} ^#!\VGnL  
template < typename T1, typename T2 >  joBS{]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .Vrl:  
  { OCELG~  
  return (T2 & )r2; >BZ,g!N,J}  
} /s@j{*Om  
} ; s+E: 7T9P  
bT MgE Y  
5KTPlqm0qF  
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> >。 6[,7g&C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @77+K:9I 7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $ZkT G  
i`w)dS  
return l(i, j) = r(i, j); Xc$Zkfmms  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) e F)my  
b(\Mi_J  
  return ( int & )i; ~;}uYJ  
  return ( int & )j; k8b5~A,  
最后执行i = j; / 5/m x  
可见,参数被正确的选择了。 c8Nl$|B  
pM9M8d  
P4:Zy;$v!  
_UV_n!R  
e>x+Xj1  
八. 中期总结 kqjj&{vPFJ  
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: z.^_;Vql_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vxS4YRb  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K >Q 6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [#(',~lN7  
[ldBI3  
?2q0[T?e  
)J?8"+_Y  
:j? MEeu  
= |E8z u%  
九. 简化 @hwNM#>`  
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。 @1D3E=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ' e %>Ip  
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: UW1i%u k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 97/ 4J  
  +-*/&|^等 y&/bp<Z  
2. 返回引用。 sN K^.0  
  =,各种复合赋值等 i-?mghe8  
3. 返回固定类型。 z<%dWz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bVzJOBe  
4. 原样返回。 HL-'\wtl  
  operator, =!)x`1j!S  
5. 返回解引用的类型。  uAs!5h  
  operator*(单目) {y B0JL}n  
6. 返回地址。 zK>m4+)~  
  operator&(单目) 0+&K;  
7. 下表访问返回类型。 9Vl}f^Gn  
  operator[] %`~+^{Wp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 BLAF{vVaf  
  operator<<和operator>> >cpv4Pgm  
W.%p{wB |  
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。 @6Lp $w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j#u{(W'r  
K4]#X"  
template < typename Left > =[zP  
struct value_return 2%pU'D:  
  { lEw;X78+  
template < typename T > N|%r5%  
  struct result_1 vvs2:87zvJ  
  { C/QrkTi=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; O hRf&5u$  
} ; @^DVA}*b)  
"?kDR1=7A  
template < typename T1, typename T2 > lr[T+nQ  
  struct result_2 ;Qi!~VsP;  
  { ^Epup$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; mkfDDl2 GP  
} ; C#8A|  
} ; q[+ h ~)  
|i~-,:/-Y  
m`):= ^nC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WnOvU<Z <  
h?$J;xn  
下面我们来剥离functor中的operator() *]}F=dtR k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }p-/R'  
t: oQHhO?  
return l(t) op r(t) {'[VL;k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) TvS<;0~K  
return op l(t) 8aC=k@YE  
return op l(t1, t2) N-t"CBTO  
return l(t) op I3b*sx$  
return l(t1, t2) op =HJ7tele  
return l(t)[r(t)] .t8hTlV?<B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {:b~^yW  
mXS"nd30bD  
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: WPrBK{B`o  
单目: return f(l(t), r(t)); 'n1$Y%t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .{ZJywE<  
双目: return f(l(t)); J7C?Z  
return f(l(t1, t2)); HG< z,gE 2  
下面就是f的实现,以operator/为例 *M*WjEOA  
xWqV~NnE  
struct meta_divide :475FPy]  
  { 9W+DW_M  
template < typename T1, typename T2 > i(.V`G=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2y|n!p T  
  { W}"tf L8  
  return t1 / t2; r NKeY48\  
} jIwN,H1$-  
} ; 1RX-`"^+  
:-lq Yd5^  
这个工作可以让宏来做: 9;uH}j8sE  
yPe9KN_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &<_q00F  
template < typename T1, typename T2 > \ mPqK k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N` $F>E,T%  
以后可以直接用 tCoE4Ed  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) X|g5tnsj`  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 TV_a(#S   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) =>Z4vWX*  
Sx Bo%  
 ;0$qT$,  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 *Sbc 8Y  
SX =^C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #Q_<eo%lI*  
class unary_op : public Rettype H15!QxD#  
  { ]d%Ou]609  
    Left l; #a9R3-aP  
public : yDe*-N\'W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L"?4}U:  
L8zMzm=-  
template < typename T > x 2l}$(7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N>P" $  
      { 8Jp?@qt=$  
      return FuncType::execute(l(t)); $(OL#>9Ly  
    } G%i&C)jZ  
~"wnlG-:  
    template < typename T1, typename T2 > [{T/2IGq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #}'sknvM}  
      { ~$ 4!C'0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `SYq/6$VEH  
    } 7)Bizlf  
} ; I{u+=0^Y  
hB]<li)"C  
L0xh?B  
同样还可以申明一个binary_op -$y/*'  
xEe3,tb'e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3:!5 ]  
class binary_op : public Rettype BOW`{=  
  { Vdf~rV  
    Left l; e= _7Q.cn  
Right r; |\q@XCGei  
public : 9 J~KM=p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x[YW 3nF  
rJcZ a#  
template < typename T > KWT[b?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }cI _$  
      { A4VV y~sd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); uy=E92n3  
    } 1Q??R }  
+0n,>eDjg^  
    template < typename T1, typename T2 > Luu.p<   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XP!7@:  
      { 9\D0mjn=l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YO^iEI.  
    } W0>fu>  
} ; )MJy  
GjvTYg~  
 $>y   
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 '2.11cM3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 dX:#KdK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) AT]Ty  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 JPfE`NZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! TZ+2S93c  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 `h|>;u   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1$G'Kg/  
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) X-=J7G`\h#  
下面是修改过的unary_op 1(12`3  
;Q} H'Wg,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4 Gm(P~N  
class unary_op $*i"rlJC  
  { _ 0Ced&i  
Left l; bB|P`l L  
  "sU  ~|  
public : [ O"8Tzr  
`OmYz{*r  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [e+$jsPl  
:Y;\1J<b1  
template < typename T > LQrm/)4bF5  
  struct result_1 Ghpk0ia%d  
  { eEG]JH  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $1$T2'C~+  
} ; ;BMm47<  
rCa2$#Z  
template < typename T1, typename T2 > z7P] g C$\  
  struct result_2 Bpw<{U  
  { ,"W.A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X}gnO83  
} ; 4C{3>BE  
edy6WzxBcm  
template < typename T1, typename T2 > oPA [vY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [5Dg%?x  
  { #UpxF?A(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %d\|a~p:  
} xz$S5tgDQK  
@0>3))  
template < typename T > I^z$0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W^^}-9  
  { WaRYrTDv64  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1"82JN|!  
} M%NapK  
@.fyOyOC  
} ; XiB]I5(hcc  
g$f ;  
nE)|6  
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  
好啦,现在才真正完美了。 8/y~3~A{D  
现在在picker里面就可以这么添加了: }w)`)N  
U 0M>A  
template < typename Right > HjFY >(e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /:}z*a  
  { ohA@Zm8O  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c.\J_^  
} fii\&p7z  
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。  Dy[ YL  
^{W#ut>IN  
:tA|g  
Um$a9S8b&  
ymsqJ   
十. bind Mwdw7MZ"S  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 [n_H9$   
先来分析一下一段例子 plY`lqm  
*0^t;A+  
'*KP{"3\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DjT ekn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M\s^>7es  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -0) So  
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。 :-f"+v  
我们来写个简单的。 nAp7X-t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 63$ R')  
对于函数对象类的版本: 2ju1<t,8)  
ibOXh U  
template < typename Func > D^Z~>D6  
struct functor_trait A_t<SG5  
  { O;A/(lPW+  
typedef typename Func::result_type result_type; ]rh)AE!Y(  
} ; "iof -b=ys  
对于无参数函数的版本: 8bX\^&N  
i`g>Y5   
template < typename Ret > N[$(y} !s  
struct functor_trait < Ret ( * )() > T_}\  
  { vR?L/G^.  
typedef Ret result_type; Z6b3gV  
} ; X |f'e@  
对于单参数函数的版本: .~5cNu'#m  
K6 ,5C0  
template < typename Ret, typename V1 > b'N"?W^YQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > aNW&ib  
  { P-~Avb  
typedef Ret result_type; *TuoC5  
} ; azB~>#H~  
对于双参数函数的版本: n^/,>7J   
qvOBvUR}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ``kKi3TWJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > r)mm8MI!Z  
  { X/1Z9 a+W  
typedef Ret result_type; <EI'N0~KG  
} ; T T0O %  
等等。。。 IEzZ$9,A5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p Nu13o~  
$ZDh8 *ND  
template < typename Func > i[ BR"(  
struct func_return 2|~& x~  
  { ?<  w +{  
template < typename T > "VWxHRVg4M  
  struct result_1 >?e*;f$VdJ  
  { e_6 i896  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JoZC+G  
} ; xuelo0h,  
"0L@cOyG  
template < typename T1, typename T2 > LM _4.J  
  struct result_2 &V( LeSI  
  { wH#k~`M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N13 <!QQ  
} ; CWkm\=  
} ; No[xf9>t  
&F#X0h/m=  
bi^LpyEn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 i6m;2 UAa  
U(./LrM05  
template < typename Func, typename aPicker > t9pPG{1  
class binder_1 nbpN+a%  
  { 7<.f&1MgI  
Func fn; =GR Em5  
aPicker pk; '~ ]b;nA  
public : ijhMJ?3  
{/7'uD\ H  
template < typename T > v;K\#uc_  
  struct result_1 JmYi&  
  { cDTDim1F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GW $iK@  
} ; <{-DYRiN  
6!Isz1.re  
template < typename T1, typename T2 > N7#GK]n%/}  
  struct result_2 g dC=SFb b  
  { )QZ?Bf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6ldDt?iSg  
} ; fQx 4/4j  
R4qk/@]t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} DTIy/  
9J]LV'f7  
template < typename T > U |4% ydG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZRxB"a'  
  { ]c5GG!E-g  
  return fn(pk(t)); orU4{.e  
} 1g/mzC   
template < typename T1, typename T2 > Bv=Z*"Fv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rfPJBD{Ve  
  { *pWswcV/  
  return fn(pk(t1, t2)); !E7/:t4  
} Ta[}k/zW  
} ; @/7Rp8Fr  
g*]<]%Py"  
vRY4N{v(<  
一目了然不是么? , zw  
最后实现bind 0^[$0]Mt[  
fg1 zT~  
=q"3a9 pb7  
template < typename Func, typename aPicker > Ahebr{u  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )US) -\^  
  { $4M3j%S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Lq&xlW j  
} oD}I{&=wa  
L|H{;r'  
2个以上参数的bind可以同理实现。  z`_N|iEd  
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。 da<1,hF  
$i`YtV  
十一. phoenix 1IsR}uLh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [j/-(?+  
PRUGUHY  
for_each(v.begin(), v.end(), (C:rH  
( 6RtpB\hq  
do_ A6Qi^TI  
[ [zfGDMG&  
  cout << _1 <<   " , " ~>EVI=?  
] qy]-YJZ  
.while_( -- _1), BdYh:  
cout << var( " \n " ) X3>(K1  
) ~& l`"  
); .KD07  
f ;Dz(~ hw  
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: s0h)~z  
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 Tv KX8m"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +l#2u#e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !`WuLhB`  
$ S49v  
Xgm7>=l  
template < typename Cond, typename Actor > 7 D^A:f  
class do_while BKTsc/v2>:  
  {  e?7paJ  
Cond cd; prWid3}  
Actor act; 'SY &-<t(  
public : 3_>R's8P  
template < typename T > }0TY  
  struct result_1 F,bl>;{[{  
  { t>[r88v  
  typedef int result_type; h Na<LZ  
} ; wVVe L$28  
jL8zH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /IC' R"V a  
Zry>s0  
template < typename T > 7MfT~v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tX_eN  
  { y/ FisX  
  do )v9[/ ]*P  
    { qq` RfZjL  
  act(t); \z{Y(dS  
  } |bk*Lgkzw  
  while (cd(t)); U!5@$Fu  
  return   0 ; anvj{1  
} xI@~Ig  
} ; d.Z]R&X08  
r~TT c)2  
"OPUGwf  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V#~. Jg7  
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。 >g[W@FhT'k  
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。 X_qXH5^%  
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。 2 zy^(%a  
下面就是产生这个functor的类: %Z7!9+<  
E;qwoTmul  
o;[oy#aWl_  
template < typename Actor > 5-OvPTY`M  
class do_while_actor 1@WGbORc*  
  { <%z/6I Af|  
Actor act; R+K[/AA  
public : ]Q3Gj@6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #jX>FXo  
x3Ud0[(  
template < typename Cond > `T70FsSJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :3B\,inJ  
} ; G DV-wPX  
a%dx\&K  
`9ox?|iJ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 AJT0)FCpR  
最后,是那个do_ :~(im_r  
+2SX4Kxu  
e@OA>  
class do_while_invoker }>0 Kc=  
  { K(gj6SrjV  
public : +a/o)C{  
template < typename Actor > ^aXBt  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Bt,Xe~$z-  
  { aJ8pJ{,P  
  return do_while_actor < Actor > (act); j;)6uia*A  
} 9HX+sB M  
} do_; +&OqJAu  
WM"^#=+$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .jp]S4~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sh ;uKzQ  
最后来说说怎么处理break和continue yUO|3ONT  
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。 iI*7WO[W  
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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