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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @ **]o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V> @+&q  
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,  HO =\  
0=KyupwXC  
;bt%TxuKb  
5XA{<)$  
  class filler z0-`D.D@\  
  { s(Llz]E~ZX  
public : ]PjJy/vkjj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b$1W>  
} ; OAZ5I)D>  
>FM2T<.;  
-eoXaP{[  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: a{7'qmN1  
V17SJSC-  
YeCS`IXm  
s:\FlQ0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6w:M_tDM  
}0~4Z)?e3  
x\R 8W8M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .:=G=v=1  
.+ g8zbD4  
EG[Rda  
|.Y}2>{  
二. 战前分析 "_  i:  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 =5m~rJ< {  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Z]1jg>")  
hUGP3ExC*  
#)N}F/Od^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5WvtvSO  
  /* --------------------------------------------- */ ?#P@N4Uw}y  
vector < int *> vp( 10 ); {]6Pd`-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =Hwlo!  
/* --------------------------------------------- */ `z{sDe;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m_g2Cep  
/* --------------------------------------------- */ 3=~0m  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8%D 2G i  
  /* --------------------------------------------- */ {:0TiOP5x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NvqIYW  
/* --------------------------------------------- */ \_J;i[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e${Cf  
%d#h<e|,.  
U}2b{  
&;]KntxB  
看了之后,我们可以思考一些问题: -'mTSJ.}  
1._1, _2是什么? I8:A]  
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。 yvp$s  
2._1 = 1是在做什么? RO+N>Wkt  
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。 HJeZm  
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。 eQqx0+-0c  
TcM;6h`  
zLda&#+  
三. 动工 s/0S]P]}f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DYFfq  
#XPY\n^k  
7dbGUbT  
?(d<n   
template < typename T > {WoS&eL  
class assignment NP^j5|A*"  
  { K{WLo5HP  
T value; Ri mz~}+  
public : L&LK go  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2jiH&'@  
template < typename T2 > =AIeYUh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M6o"|\  
} ; $vK(Qm  
EAPjQA-B?  
]n9gnE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e;G}T%W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ods/1 KW  
lrL:v~g  
6z keWR  
|`,AA a  
  class holder .ZK^kcyA  
  { /\0g)B;]  
public : A4>j4\A[M  
template < typename T > (764-iv(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P/XCaj3a[  
  { ' V#$PZx  
  return assignment < T > (t); fS#I?!*}  
} 6( 0ME$  
} ; 8.m9 =+)8  
]w;!x7bU(  
!5XH.DYq!  
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: |.EC>D /  
&kp`1kv":  
  static holder _1; jC}2>_#m(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1HS43!  
me@xl }  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sm?V%NX&  
而不用手动写一个函数对象。 *'ffMnSZ  
wX Kg^%t\  
a 0+W-#G  
D@ 4sq^|2  
四. 问题分析 3F ]30  
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。 qb 1JE[2F  
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。 e=u?-8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %;MM+xVVX  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |Jpi|'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 SW WeN#Q  
w1J%%//(h  
五. 问题1:一致性 ~,O&A B  
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?| [wv;CUmgc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 e WWtMnq  
VSLi{=#  
struct holder k|D =Q  
  { ,|G~PC8  
  // I:Q3r"1  
  template < typename T > cfhiZ~."T  
T &   operator ()( const T & r) const _k O<|ev  
  { \;bDDTM  
  return (T & )r; J-d>#'Wb|  
} *1c1XN<7  
} ; /JbO$A  
q)rxv7Iu\  
这样的话assignment也必须相应改动: Mv\]uAT`  
jWNF3\  
template < typename Left, typename Right > K zWqHq  
class assignment M>g%wg7Ah  
  { i8|0zI  
Left l; ~A$y-Dt'  
Right r; _y5J]Yu`j  
public : ^={s(B2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  Xn=  
template < typename T2 > f{+n$ Cos  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } g?OC-zw  
} ; O~DdMW  
6O\a\z  
同时,holder的operator=也需要改动: n&\DJzW\#  
/:-Y7M*   
template < typename T > 1.IEs:(;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const He)vl.  
  { *wp>a?sG\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :TkR]bhm  
} y^[?F>wB  
:[d *  
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。 L<W2a(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &<oJw TC  
n =qu?xu  
return l(rhs) = r; |!hN!j*)  
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。 hZwJ@ Vm#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %Rm`+  
>e M> Y@8=  
template < typename Tp > N.F //n  
class constant_t b`& :`  
  { RcpKv;=iB  
  const Tp t; }!*CyO*  
public : 9:JQ*O$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @5tGI U;1  
template < typename T > %Fp 1c K  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p,K!'\  
  { JDP/vNq  
  return t; #M@Ki1  
} _;'<}a  
} ; hF`Qs  
GD@|X wK){  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RG e2N |  
下面就可以修改holder的operator=了 T%O2=h\} E  
fV o7wp  
template < typename T > =.(~`ici~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;Q\MH t*  
  { " 3tk"#.#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;Z!x\{- L  
} :R1F\FT*  
J. $U_k  
同时也要修改assignment的operator() EZJ[+ -Q;  
O)%s_/UX  
template < typename T2 > =O?? W8u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X[J?  
现在代码看起来就很一致了。 vM?jm! nd  
<_3OiU= w  
六. 问题2:链式操作 [ XBVES8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]US  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 pE381Cw  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ?.Lq`~T`  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 GZzBATx  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &`I7aP|  
)QAS7w#k  
template < typename T > l|sC\;S  
struct result_1 1<F6{?,z  
  { ypLt6(1j%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ZW%;"5uVm)  
} ; |"aop|  
BI6]{ZC"  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: "@(Sw>*o  
EYSBC",  
template < typename T > :CGh$d] +  
struct   ref UH`cWVLpr  
  { XCj8QM.o  
typedef T & reference; A@ZsL  
} ; Wa<SYJ  
template < typename T > Lk2;\D>  
struct   ref < T &> ,;)_$%bHc  
  { qQp;i{X  
typedef T & reference; CXh >'K  
} ; w`X0^<Fv  
c1ptN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: CZDWEM}   
1~y\MD*-j  
template < typename T > a\*_b2 ^n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const G'{*guYU  
  { x:iLBYf  
  return l(t) = r(t); 1 Sz v4  
} MuF{STE>->  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 X86r`}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ZZrv l4h  
~S~4pK  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 h ;1D T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _g%,/y 9y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _<u>? Qt  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]N{jF$  
最后的布局是: z 8<"  
                Add -0>s`ruor  
              /   \ ->)0jZax  
            Divide   5 O"9Or3w  
            /   \ \[L|  
          _1     3 "L+NN|  
似乎一切都解决了?不。 qnJs,"sn  
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。 ,qwVDYJ  
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。 kE854Ej  
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: 6vf<lmN  
P~h 0Ul  
template < typename Right > "Bl6 ) qw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =3|5=ZU034  
Right & rt) const #Q/xQ`+|.  
  { R c  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7Cx-yv  
} O #5`mo  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r#NR3_@9  
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。 ~(}n d  
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。 G]T&{3g-.  
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。 Le2rc *T  
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。 7`HKa@  
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? +6s6QeNS8  
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: ]23+ d/  
ZVDi;   
template < class Action > 4^7*R  
class picker : public Action 9a]JQ  
  { C}]143a/Q  
public : IgEVz^W?h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I[KAW"  
  // all the operator overloaded eE" *c>I  
} ; 4[rX\?^e  
Lklb  
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。 ,U.|+i{  
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: WDF6.i ?  
]F sr k  
template < typename Right > UV\&9>@L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const HXgf=R/$  
  { z6Zd/mt~x  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z-m:l;  
} <;hy-Q()D  
;CDa*(e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~ep^S^V+  
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。 +HEL^  
,'byJlw_pv  
template < typename T >   struct picker_maker zcOG[-  
  { G \|P3j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &H/3@A3  
} ; qRCUkw} fs  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > YLp#z8 1e  
  { I @ D<rjR  
typedef picker < T > result; )<`/Aaie  
} ; Z9 zsvg  
&:#"APX  
下面总的结构就有了: )JOo|pr-K  
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。 WD|pG;Gq  
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。 *~^M_wej  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Kza5_ 7p`L  
至此链式操作完美实现。 _ uZVlu@  
+<'>~lDg  
h y"=)n(  
七. 问题3 `gdk,L]  
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。 r TK)jxklX  
Vkl]&mYRz  
template < typename T1, typename T2 > rQ)I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const / gP"X1.  
  { m0]Lc{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1 Ay.^f  
} vs{xr*Ft  
4R& pb1eF  
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: B:fulgh2ni  
K}QZdN']  
template < typename T1, typename T2 > i([|@Y=  
struct result_2 sPRs;to-  
  { %8lWJwb7u  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; JPq' C$  
} ; "LM[WcDX  
`FByME  
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? ><{Lh@{  
这个差事就留给了holder自己。 Xbc:Vr  
    ;M5]XCP k  
P]H4!}M  
template < int Order > K%YR; )5A  
class holder; C:RA(  
template <> !wIrI/P7#  
class holder < 1 > .F@ 2C  
  { 4K$_d,4`U  
public : R2y~+tko?  
template < typename T > H'jo 3d~+  
  struct result_1 F+9(*|x%  
  { bl[2VM7P  
  typedef T & result; G`z=qaj  
} ; \'+P5,  
template < typename T1, typename T2 > r[3 2'E  
  struct result_2 oA4<AJ2  
  { 1(qL),F;  
  typedef T1 & result; ap[Q'=A`  
} ; <h*$bx]9 +  
template < typename T > ~X,ZZ 9H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a>eg H og  
  { )b-KF}]d  
  return (T & )r; gCaxZ~o  
} ~y1k2n  
template < typename T1, typename T2 > gqDSHFm:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZQ[s/  
  { /H*n(d  
  return (T1 & )r1; '19kP.  
} j UB`=d|  
} ; % {A%SDh  
+z+u=)I  
template <> F<(?N!C?@  
class holder < 2 > VTn6@z_ x  
  { vO8CT-)  
public : Oo x,4 &  
template < typename T > gCM(h[7A  
  struct result_1 #./8inbG  
  { }M &hcw<  
  typedef T & result; Im@Yx^gc   
} ; g4GU28l  
template < typename T1, typename T2 > N.-*ig.YR7  
  struct result_2 Zi.w+V  
  { [~k!wipK  
  typedef T2 & result; C0;:")6~  
} ; \+)AQ!E  
template < typename T > TJs~}&L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {#&jW  
  { g]U! ]  
  return (T & )r; 6bUcrw/# p  
} :CG;:( |  
template < typename T1, typename T2 > 43N=O FU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kV$VKag*A  
  { DhT8Kh{  
  return (T2 & )r2; -{ Fy@$!  
} #z9@x}p5g  
} ; 1V ; ,ZGI*  
]9~6lx3/  
^2uT!<2  
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> >。 VX e7b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qnnP*15`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P*kC>lvSv  
eKL3Y_5p@  
return l(i, j) = r(i, j); )`}4rD^b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }c'T]h\S  
zX&wfE8T  
  return ( int & )i; 8:jakOeT  
  return ( int & )j; bP{uZnOM2P  
最后执行i = j; L!^^3vn  
可见,参数被正确的选择了。 "\"sM{x  
I1!m;5-c9k  
HQV#8G#B  
E*8).'S%k  
4?l:.\fB:  
八. 中期总结 XvkFP'%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: K b z|h,<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xN44>3#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 y-o54e$4Cq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k Hh0&~ (  
^Dys#^  
]gmkajCzD  
xd^9R<  
og|~:>FmJo  
o<!tN OH  
九. 简化 ]Yt,|CPe2  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 N|asr,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Hw~?%g:<S  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: g I4Rku  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Fd>epvR  
  +-*/&|^等 w'<"5F`  
2. 返回引用。 S3?U-R^`  
  =,各种复合赋值等 9/6=[)  
3. 返回固定类型。 I|)U>bV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) AHn Yfxv_  
4. 原样返回。 z:JJ>mxV  
  operator, SHN'$f0Mb  
5. 返回解引用的类型。 }&LLo  
  operator*(单目) ^ 4{"h  
6. 返回地址。 myDcr|j-a  
  operator&(单目) 8J8@0  
7. 下表访问返回类型。 8Xz \,}$O  
  operator[] Dh .<&ri   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m]'P3^<{P  
  operator<<和operator>> n!%'%%o2v  
X!f` !tZ:{  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 9oxn-)6JC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qp2&Z8S\D  
Vnnl~|Xx  
template < typename Left > O 718s\#  
struct value_return w>6 cc#>q  
  { q 1+{MPJ  
template < typename T > 4_h?E:sBb  
  struct result_1 KNqs=:i  
  { X>ck.}F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Io7o*::6iw  
} ; iU?xw@W R  
v)rQ4 wD:  
template < typename T1, typename T2 > 7oZtbBs]M  
  struct result_2 p/'09FY+U  
  { Ll0"<G2t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l&uBEYx   
} ; N_f>5uv  
} ; i" >kF@]c8  
j~k+d$a  
i3o;G"IcD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,=`iQl3(y/  
&9\8IR>  
下面我们来剥离functor中的operator() e2L4E8ST<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qruv^#_l   
JG=z~STz  
return l(t) op r(t) obSLy Ed  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x^/453Lk  
return op l(t) 5ii:93Hlj  
return op l(t1, t2) `8G {-_  
return l(t) op 5DnX8t+d  
return l(t1, t2) op ~a` vk@8  
return l(t)[r(t)] 7aJ:kumDZ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >m8~Fs0  
287)\FU;3  
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: )UAkg  
单目: return f(l(t), r(t)); Fle pM*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _?a.S8LxJZ  
双目: return f(l(t)); c^`(5}39v  
return f(l(t1, t2)); !r`/vQ #  
下面就是f的实现,以operator/为例 P2sM3C  
&KVXU0F^z  
struct meta_divide L~ e{Vv8UR  
  { ]$i~;f 8I  
template < typename T1, typename T2 > =Bb/Y`Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) T{zz3@2?  
  { yf2$HF  
  return t1 / t2; p+; La  
} }<g- 0&GLm  
} ; |!"qz$8fB  
@]X5g8h  
这个工作可以让宏来做: $gysy!2}.  
]%Z7wF</  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]6z ; M;F`  
template < typename T1, typename T2 > \ ~oE@y6Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^4[|&E:  
以后可以直接用 v7G&`4~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2*}qQ0J  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 lbiMB~rwI  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) =SLCG.  
.yb=I6D;<3  
Kld#C51X f  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 S F&EVRv  
Kzrt%DA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L5A?9zum/!  
class unary_op : public Rettype Rg~F[j$N  
  { W;!)Sj4<T!  
    Left l; T9&bY>f?  
public : <}bF49z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ##|]el%Y  
&~#y-o"  
template < typename T > o 6A1;e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -9~WtTaV.H  
      { EN{o3@ O'  
      return FuncType::execute(l(t)); lq }g*ih  
    } M*7:-Tb]C  
HAc1w]{(  
    template < typename T1, typename T2 > ,BE4z2a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %rq/&#jC  
      { =Bw2{]w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); zt/N)5\V  
    } 8N9X1Mb|  
} ; y$U(oIU>  
FgTWym_  
]Ofs, U^  
同样还可以申明一个binary_op Pj{Y  
22FHD4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /L*JHNu"_  
class binary_op : public Rettype .l +yK-BZ  
  { > ,;<Bz|X  
    Left l; H/N4t Wk"  
Right r; 5:|=/X%#qp  
public : h #(J6ht  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l-<EG9m@  
6"<q{K  
template < typename T > tl+ 9SBl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f&NXWo/  
      { B`wrr8"Rz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u?I2|}#  
    } (qdvvu#E  
LGT?/ gup  
    template < typename T1, typename T2 > 'ocPG.PaU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XN}^:j_2  
      { P9jPdls  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?3a:ntX h  
    } F P>.@ Y  
} ; xASH- 9  
]3]=RuQK2  
3H ,?ZFFGz  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 J/B`c(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jchq\q)_z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Aqo90(jffx  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 r>cN,C  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &l?AC%a5  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 6o<(,\ad [  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |(3"_  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) i6)HC  
下面是修改过的unary_op {B[ }}wX$  
Nx=rw h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]_43U` [#  
class unary_op ~Aw.=Yi=  
  { OZ, Xu&N  
Left l; AA<QI'6  
  JasA w7  
public : .X34[AXd  
;"|QW?>$D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -rlCE-S  
C1o^$Q|j  
template < typename T > cG,zO-H  
  struct result_1 R'Uf#.  
  { fs0EbVDF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vX|5*T`(  
} ; ZaF9Q%  
}56WAP}Z 4  
template < typename T1, typename T2 > 45;ey }8  
  struct result_2 % O u'+A  
  { ;Q,, i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V G|FjD  
} ; @7K(_Wd  
pT/z`o$#V  
template < typename T1, typename T2 > B}0!b7!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q5{h@}|M  
  { zD;k|"e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uR6 `@F  
} lRR A2Kql  
<nc6 &+  
template < typename T > vwAtX($  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q) =LbR{#  
  { L}6!D zl  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9qUkw&}H  
} mM.YZUX  
Ug\$Ob5=q  
} ; XIn,nCY;  
%Ni"*\  
?NR&3 q  
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 G`RQl@W>)(  
好啦,现在才真正完美了。 V.Tn1i-v  
现在在picker里面就可以这么添加了: &O#,"u/q`  
|#yH,f  
template < typename Right > .F G%QFF~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const us+z8Mz  
  { H*Tzw,f~ v  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @Gt.J*!s/  
} psUT2  
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。 \,pObWm  
'qJ0338d#U  
\rd%$hci  
e~7FK_y#0  
r1:CHIwK  
十. bind j4I ~  
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。 3OFI> x,h  
先来分析一下一段例子 bEln.)  
8N \<o7t%  
i` Q&5KL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;8a9S0eS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~;#sj&~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %OOkPda  
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。 KD.|oo  
我们来写个简单的。 qA"BoSw4  
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-z `rW  
对于函数对象类的版本: :W;eW%Y  
;Y0M]pC  
template < typename Func > ~r~YR=  
struct functor_trait iBI->xU[U  
  { Cz &3=),G  
typedef typename Func::result_type result_type; :$0yp`k  
} ; -V-I&sO<  
对于无参数函数的版本: h'?v(k!  
<Zvvx  
template < typename Ret > LI].*n/v  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q[ ?R{w6  
  { "By$!R-&  
typedef Ret result_type; > l]Ble  
} ; Ft?eqDS1  
对于单参数函数的版本: V>/,&~0  
vn!5@""T  
template < typename Ret, typename V1 > hQ'W7EF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > YmOj.Q&  
  { ea]qX6)UZ  
typedef Ret result_type; %z=:P{0UQ  
} ; NfnPXsad  
对于双参数函数的版本: ]6M,s0  
c g)> A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i I`vu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rVP{ ^Jdo  
  { Qj|rNeM_  
typedef Ret result_type; \Y>b#*m(4  
} ; D<|$ZuB4  
等等。。。 XRO(p`OE-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy < Sgc6>)  
-DK6(<:0  
template < typename Func > %P D}VF/Y  
struct func_return uVKe?~RC  
  { `S0`3q}L3%  
template < typename T > |L`U2.hb  
  struct result_1 <bb!BS&w  
  { L_aqr?Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6 Ia HaV+P  
} ; bX$1PY X  
j1A%LS;c_  
template < typename T1, typename T2 > NU3TXO  
  struct result_2 7B=VH r  
  { /_})7I52  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v? OUd^  
} ; /(*Ucv2i}T  
} ; L9N }lH  
' )0@J`  
AO>b\,0Me  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 U[02$gd0l  
T A0(U$ 4  
template < typename Func, typename aPicker > A]TEs)#*7)  
class binder_1 S3l^h4  
  { wU>Fz*  
Func fn; /,\U*'-  
aPicker pk; QS!Z*vG  
public : yQMwt|C4  
(WJ)!  
template < typename T > DH%PkGn  
  struct result_1 w;yzgj:n&f  
  { R~T}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _dRB=bl"O  
} ; b>VV/j4!/  
]J'TebP=L5  
template < typename T1, typename T2 > =Y81h-  
  struct result_2 4>i\r  
  { =\|,hg)c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %~x?C4L8  
} ; ah hl  
"~0`4lo:Xo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} '~Cn+xf4]  
)v_v 7 ~H&  
template < typename T > eA86~M?<o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %~PcJhz  
  { '/NpmNY:L  
  return fn(pk(t)); w2UEU5%  
} z?.9)T9_  
template < typename T1, typename T2 > (_"Zbw%cJy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VC/-5'_6  
  { Qv5 fK  
  return fn(pk(t1, t2)); 38D5vT)n  
} E I(e3  
} ; n"T ^  
tp}/>gU!  
cI'n[G  
一目了然不是么? xi(1H1KN5B  
最后实现bind 'fl< ac,.  
n)"JMzjQ<  
-f&vH_eK  
template < typename Func, typename aPicker > !5(DU~S*@S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4pf@.ra,  
  { ,AweHUEn  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d}zh.O5P!  
} ^n0;Q$\  
<O 0Q]`i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Rlk3AWl2u  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 n 5R9<A^  
 Q&xH  
十一. phoenix c>K]$;}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E&zf<Y  
#jW-&a  
for_each(v.begin(), v.end(), I2WP/  
( cJaA*sg  
do_ k:Y\i]#yP  
[ O^`EuaL  
  cout << _1 <<   " , " 0S$k;q  
] TT/H"Ri}Jp  
.while_( -- _1), tngB;9c+w  
cout << var( " \n " ) n}.e(z_"  
) Hs'~) T  
); n H?6o#]N  
\hgd&H0UU  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: P0}{xq'k9v  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor BYXc 'K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :vb5J33U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wDh]vH[  
TPJF?.le '  
nK :YbLdK,  
template < typename Cond, typename Actor > > v%.q]E6n  
class do_while &>,]YrU  
  { d<7b<f"~  
Cond cd; ?-<lIF Fh  
Actor act; m%`YAD@2z  
public : jeWv~JA%L|  
template < typename T > &|{1Ws  
  struct result_1 cl4z%qv*  
  { aE5-b ub c  
  typedef int result_type; kZz'&xdv'.  
} ; {WrEe7dLy  
0fXMY-$I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |-}. Y(y  
c%/b*nQ(=  
template < typename T > +Pb:<WT}%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]6^<VC`5D  
  { bPxL+ +  
  do \,G9'c 'u  
    { &~P4yI;,  
  act(t); Pj <U|\-?  
  } uL/wV~g  
  while (cd(t)); w-pgtO|Us  
  return   0 ; /ovVS6Ai  
} |ZH(Z}m  
} ; +_7a/3kh  
d#0:U Y%~  
.g*N +T6O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E)$>t}$  
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。 *yRsFC{,  
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。 D8wf`RUt  
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。 W]oD(eZ  
下面就是产生这个functor的类: 7?=^0?a  
XG.[C>  
T"z<D+ pN  
template < typename Actor > OKMdyyO<l  
class do_while_actor {h+8^   
  { .Z [4:TS  
Actor act; %i9 e<.Ot  
public : FYYc+6n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h+1|.d  
cpjwc@UMe  
template < typename Cond > >8(i;)(3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \s*M5oN]]  
} ; ki'$P.v{$w  
d^}p#7mB\  
" !EnQB=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 UN.;w3`Oc  
最后,是那个do_ * hs&^G  
T/'z,,Y  
$IE}fgA@5  
class do_while_invoker Qfm$q~`D^W  
  { ^Lgvey%  
public : 4?+K `  
template < typename Actor > l/G +Xj4M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const dxs5woP  
  { %VO+\L8Fs  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'Bue*  
} h:8P9WhWF  
} do_; +06{5-,  
<YU?1y?V  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $t;:"i>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7~XC_Yc1  
最后来说说怎么处理break和continue Z`tmuu  
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。 1jg* DQ7L  
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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