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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @nux9MX<9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @)fd}tV  
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, 3\XU_Xs(]  
*s:(jDlv  
r-Pkfy(  
H '  
  class filler 3f,hw5R  
  { Ft&]7dT{W  
public : B]Thn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} lhqg$lb  
} ; C#Na&m  
NuQdSj_>  
zzX_q(:S  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: b45-:mi!&#  
~{jcH  
U H*r5o3  
d~i+ I5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NfjE`  
[5SD_dN  
>Z'NXha  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 / G7vwC  
B!?%O  
c9&xe"v  
oC0qG[yp9S  
二. 战前分析 Sy0$z39  
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。 9po3m]|zy  
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 . QBF`Rz  
#T'{ n1AI  
++`0rY%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LGw$v[wb  
  /* --------------------------------------------- */ $7^o#2 B  
vector < int *> vp( 10 ); pe 1R(|H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :gWu9Y|{  
/* --------------------------------------------- */ 1pgU}sRk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (&F ,AY3A  
/* --------------------------------------------- */ ZZzMO6US0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pC@{DW;V6R  
  /* --------------------------------------------- */ {#@W)4)cA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); woK&q7Vn  
/* --------------------------------------------- */ RO'7\xvn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }E50>g  
heV=)8  
^LoUi1j  
hvsWs.;L'  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?fi,ifp*|l  
1._1, _2是什么? ]QlwR'&j/n  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 huh6t !  
2._1 = 1是在做什么? b?tB(if!I  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 P*3BB>FO   
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 `xqr{lhL  
>JFO@O5  
/}b03  
三. 动工 rrik,qyv6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ] Zy5%gI  
s;01u_  
r{L> F]Tw  
>I-RGW'A  
template < typename T > *Doa* wQ  
class assignment LnH?dy  
  { S.-TOE  
T value; '!!CeDy  
public : ! |<Fo'U  
assignment( const T & v) : value(v) {} kuszb~`zPY  
template < typename T2 > Oi8.8M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |EX(8y  
} ; TJ6*t!'*X  
s %j_H  
nxnv,AZG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 uKUiV%p!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g| I6'K!<  
O;:mCt _H  
(MxQ+D\  
!Prg_6 `  
  class holder v$?+MNks  
  { | *2w5iR  
public : "n(hfz0y%  
template < typename T > >UiYL}'br6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^ *k?pJ5  
  { rWa2pO  
  return assignment < T > (t); MyJ%`@+1  
} {?}E^5Z*g  
} ; 0zmE>/O+  
Z>:NPZODf  
Vc&! OE  
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: p6>Svcc  
D#cyOrzy  
  static holder _1; [+T.a t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 saBVgSd  
]%@M>?Ywc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4i)1'{e  
而不用手动写一个函数对象。 %[Wh [zZy  
\XCe22x]  
N +Yxz;Mg  
y" RF;KW>  
四. 问题分析 $p#Bi-&  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 AG`L64B  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 A5c%SCq;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KX,S  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;=)k<6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wh$sn:J  
iVhJ t#_b  
五. 问题1:一致性 >E;uU[v)I  
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?| h7G"G"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V_ :1EBzz  
4;e5H_}Oo  
struct holder p& y<I6a,  
  { AYqX |  
  // ;DqWh0  
  template < typename T > !;q&NHco  
T &   operator ()( const T & r) const _{I3i:f9X8  
  { +"\sc;6m.  
  return (T & )r; P+@/O  
} 0L2F[TN  
} ; DR5\45v  
36}?dRw#p  
这样的话assignment也必须相应改动: o4G?nvK-  
X`kk]8 =  
template < typename Left, typename Right > lA| 5E?  
class assignment oK6tTK  
  { ?GKb7Oj  
Left l; [+2[`K c]  
Right r; KKj a/p  
public : SoW9p^HJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [M]  
template < typename T2 > W9 GxXPA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !Q2d(H>  
} ; XRM_x:+]  
$v4.sl:x  
同时,holder的operator=也需要改动: JFcLv=U  
hgYZOwQ  
template < typename T > #++lg{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Yg]-wQrH  
  { M8kPj8}{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); + nrbShV  
} l+xX/A)  
jFQQ`O V  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ~ (|5/ p7t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !E<[JM  
(5$!MUS~9  
return l(rhs) = r; EU2$f  
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。 D=q:*x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l: HTk4$0  
-u6bAQ  
template < typename Tp > \ :%(q/v"X  
class constant_t T,,WoPU8t  
  { yr)G]K[/  
  const Tp t; DrKP%BnS  
public : |HiE@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} y`Wty@  
template < typename T > >:74%D0UF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yZ0-wI  
  { g!g#]9j  
  return t; py$Q  
} z`.<U{5  
} ; pNG:0  
7Od -I*bt  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y;35WtDVb  
下面就可以修改holder的operator=了 j+i\bks  
G,&<<2{(f;  
template < typename T > 7-bd9uVK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F&!6jv  
  { B~1 _28\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j8v8uZ;x  
} -o ^7r@6  
U$O\f18  
同时也要修改assignment的operator() m ifxiV  
\r/rBa\  
template < typename T2 > ? ^0:3$La  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Z)I+@2  
现在代码看起来就很一致了。 29;?I3< *  
g;H=6JeG/  
六. 问题2:链式操作 Lu?C-$a C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 k KaE=H-x  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 }~YA5^VQ$  
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。 HZ aV7dOZ8  
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。 66g9l9wm(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S5gyr&dm  
ef 8s<5"4  
template < typename T > AHD=<7Rs  
struct result_1 ]0Y4U7W  
  { ,82S=N5V!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A!od9W6  
} ; 52@C9Q,  
]i|h(>QWP  
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: cq,SP&T~  
+^` I?1\UF  
template < typename T > QE^$=\l0  
struct   ref 3lf=b~Zi)  
  { Zd3S:),&  
typedef T & reference; 2Z+Wu3#  
} ; xs{3pkTYD  
template < typename T > ]N~2 .h  
struct   ref < T &> =mO vs  
  { GA$V0YQX  
typedef T & reference; `LrHKb aP  
} ; bBiE  
JgxtlYjl  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: aZH:#lUlj  
M92dZ1+6  
template < typename T > tZ]?^_Y1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const / kF)  
  { W\>fh&!)  
  return l(t) = r(t); Cz9xZA{[M  
} ,kyJAju>  
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。 $jjfC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p\Q5,eg  
W/=.@JjI  
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 G4Q[Th  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :">!r.Q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Uf1!qP/H?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [zH:1Zhl&  
最后的布局是: ncZ+gzK|"  
                Add K%,2=.  
              /   \ 4.k0<  
            Divide   5 ?k+xSV  
            /   \ [u =+3b  
          _1     3 X1DF*wI  
似乎一切都解决了?不。 &xU[E!2H%  
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。 ZJnYIK  
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。 `"Jj1O@  
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-a]j;U  
`68@+|#  
template < typename Right > oK9( /v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const BnX0G1|#  
Right & rt) const S4Pxc ]!  
  { TYy?KG>:'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eVEV}`X  
} 4n#M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .8 2P(}h  
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。 XD!W: uvb  
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。 Ryl:a\  
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。 "SNn^p59k  
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。 |'e^QpU5  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Q{O+  
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: Giid~e33  
S){)Z  
template < class Action > rF3wx.  
class picker : public Action )~GmU9f  
  { .O DU  
public : B |5]Jm]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kGH}[w  
  // all the operator overloaded kVuUjP6(c  
} ; fJ=0HNmX  
sSr&:BOsi  
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。 $| zX|  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: d8DV[{^  
f- K+]aZ)  
template < typename Right > @#l `iK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w_aknt T  
  {  03L]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %p Ynnfr  
} SUMrFd~  
o5u3Fjz3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,dv+p&Tz2  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 DMAIM|h  
T"(&b~m2b4  
template < typename T >   struct picker_maker 1Rt33\1J0  
  { dhC$W!N7!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0XOp3  
} ; L\37xJo  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -m\u  
  { t^UxR@l<K|  
typedef picker < T > result; p99 ]  
} ; ^NLmgw Q  
@CNi{. RX  
下面总的结构就有了: vRznw&^E  
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。 <h!_>:2L  
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。 _Ym]Mj' ln  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9G9t" {  
至此链式操作完美实现。 'HO$C, 1]  
):P?  
gLb`pCo/  
七. 问题3 Mhm@R@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ;RH;OE,A  
&U{#Kt5q  
template < typename T1, typename T2 > vXev$x=w-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4%{,] q\p  
  { N(O9&L*4fm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _aq 8@E~  
} T*I{WW  
o m!!Sl3  
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: {Je[ZQ$  
M "ui0 ac  
template < typename T1, typename T2 > O8f?; ]  
struct result_2 .7O*pJ2(H  
  { +<'Ev~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _PPy44r2  
} ; BIH-"vTy  
)i6mzzj5  
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? .7^c@i[  
这个差事就留给了holder自己。 D,FHZD t  
    *$#W]bO  
%Wg'i!?cB  
template < int Order > "x%Htq@  
class holder; ] ;KJ6  
template <> =-tw5], L  
class holder < 1 > GL&y@6  
  { YP 6` L  
public : c7?_46 J  
template < typename T > RXNn[A4xfY  
  struct result_1 <<UB ^v m  
  { 7 G)ZN{'  
  typedef T & result; 5sdn[Tt##  
} ; .b_)%jd x  
template < typename T1, typename T2 > C^s^D:   
  struct result_2 e4-@ f%5  
  { U1Q:= yD  
  typedef T1 & result; r+'qd)  
} ; \1d (9jR  
template < typename T > "_P;2N6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q[Z8ok  
  { +\x,HsUc"  
  return (T & )r; uOKCAqYa  
} #akpXdXs  
template < typename T1, typename T2 > FSP+?((  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const toLV4BtIG  
  { +00b)TF  
  return (T1 & )r1; A_V]yP  
} ,Z aRy$?  
} ; f0A{W/0n  
FO+Zue.RS  
template <> i1UiNJh86  
class holder < 2 > @>u}eB>Kn  
  { f< ia(d  
public : yUeCc"Vf  
template < typename T > ?fiIwF)  
  struct result_1 7jxslI&F  
  { Jlri*q"hE  
  typedef T & result; |<HPn4 ,X  
} ; tW.9yII  
template < typename T1, typename T2 > kh!FR u h  
  struct result_2 H=@}=aPf  
  { w+C7BPV&  
  typedef T2 & result; \<.+rqa!  
} ; V n7*JS  
template < typename T > 8H;t_B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ? 8)'oMD  
  { P !AEf#1  
  return (T & )r; grS:j+_M2m  
} \"qY"V  
template < typename T1, typename T2 > M*y)6H k~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T m,b,hi$  
  { <S\jpB  
  return (T2 & )r2; g~Z vA(`  
} Q8C_9r/:N>  
} ; \O}E7 -  
nv GF2(;l  
T,7Y7c/3V  
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> >。 _?<|{O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3?[dE<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Jy^u?  
qJ;jfh!  
return l(i, j) = r(i, j); ?@BTGUK"C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dpJ_r>NI  
}]e-{C}  
  return ( int & )i; qT ,Te  
  return ( int & )j; b+,' ;bW  
最后执行i = j; : imW\@u  
可见,参数被正确的选择了。 S-P/+K6  
U(a#@K !H  
.|hf\1_J  
 RwKdxK+;  
o%v0h~tn  
八. 中期总结 3) 8QS  
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: ,3?Q(=j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 XnDUa3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 FR$:"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~s% Md  
ao%NK<Lt  
?: N @!jeJ  
JX -' mV`  
?/BqD;{?I  
H#NCi~M>3  
九. 简化 &]8P1{  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Lilr0|U+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !HrKXy 0{  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: z,Medw6[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pczug-nB  
  +-*/&|^等 sA/pVU  
2. 返回引用。 XR+Y=R  
  =,各种复合赋值等 TX$r `~  
3. 返回固定类型。 os,* 3WO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~kShq%  
4. 原样返回。 YwteZSbp6M  
  operator, [ad@*KFxy3  
5. 返回解引用的类型。 *-MM<|Qt  
  operator*(单目) ^?U!pq -`  
6. 返回地址。 &Nj3h(Ll  
  operator&(单目) (0j}-iaQEZ  
7. 下表访问返回类型。 1>*#%R?W  
  operator[] gGr^@=;YC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 a&tSj35*6  
  operator<<和operator>>  U mNa[ s  
p!>oo1&  
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。 2HpHxVJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: aEM%R<e  
t0o`-d(  
template < typename Left > u xW~uEh  
struct value_return {)"iiJ  
  { kgnmGuka  
template < typename T > d p2F  
  struct result_1 74H)|Dkx  
  { #N#'5w-G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; TatpXN\  
} ; (&}i`}v_  
[K9'<Qnu  
template < typename T1, typename T2 > 9F4Dm*_<  
  struct result_2 n1~o1  
  { {XNREjhm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; CsTF  
} ; V=zi >o`   
} ; b?TO=~k,  
V^JV4 `o  
2@9Tfm(=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~KW,kyXBnD  
Av"R[)  
下面我们来剥离functor中的operator() hCCiD9gz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t *1u[~=  
LA@w:Fg  
return l(t) op r(t) IIg^FZ*]_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1abtgDL  
return op l(t) 9/hrjItV  
return op l(t1, t2) .#1~Rz1r  
return l(t) op Qk\A c  
return l(t1, t2) op 6b+b/>G0  
return l(t)[r(t)] l7W 6qNB  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] y$@ZN~8  
D[^m{ 9_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: G>wqt@%r9  
单目: return f(l(t), r(t)); VG,u7A*Z#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); RnhL< Ywu  
双目: return f(l(t)); L%Ow#.[C2  
return f(l(t1, t2)); VCn{mp*h  
下面就是f的实现,以operator/为例 : y5<go8e  
}*lUah,@  
struct meta_divide ROk5]b.  
  { nx8a$vI-TY  
template < typename T1, typename T2 > FP;Ccl"s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /G5d|P  
  { $/.zm; D  
  return t1 / t2; h&`e) a>+  
} iTag+G4*  
} ; :|Ad:fEs  
LXEfPLS  
这个工作可以让宏来做: /RHo1  
7 qj9&bEy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s}jHl8  
template < typename T1, typename T2 > \ GFel(cx:K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O9EKRt  
以后可以直接用 EX?MA6U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o'W5|Gy  
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 4W3\P9p=  
(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。。。) |g #K]v  
J.ck~;3  
8"dv_`ym  
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 e'0{?B  
E-I-0h2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hjIT_{mk  
class unary_op : public Rettype \ C+(~9@|  
  { $)RNKMZC}A  
    Left l; NX|v=  
public : r6&5 4f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z00+!Tnd  
WHjUR0NZ  
template < typename T > AwslWkd=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z\HX~*,6  
      { kAu+zX>S+  
      return FuncType::execute(l(t)); >y[oP!-|P  
    } Iz ;G*W18  
);Z1a&K5k  
    template < typename T1, typename T2 > #|*F1K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iVd.f A  
      { U2`'qsR1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); df n9!h  
    } cG?cUw).E  
} ; rMUT_^  
yQ^($#Yk  
9nH?l{As   
同样还可以申明一个binary_op QF&W`c  
zxf"87se  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W2z*91$  
class binary_op : public Rettype (HSgEs1d  
  { F0:A]`|  
    Left l; CMn{LQcC  
Right r; !OT-b>*w  
public : 55;g1o}}f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vP !{",>  
D5:{fWVsV/  
template < typename T > i:u1s"3~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WHlYo5?  
      { (ZY@$''  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); vq!_^F<  
    } KyzFnVH3)  
+3&z N(  
    template < typename T1, typename T2 > Q4*fc^?u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xCYE B}o9r  
      { Gkp< o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dlG=Vq&Y  
    } j S]><rm  
} ; =IUUeFv +r  
_>v<(7  
!>>f(t4  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 .VkbYK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Dgx8\~(E'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xY$iz)^0&  
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。 kWNV%RlSx  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;>AL`M+  
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_0/f8GwnG  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P1NJ^rX  
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) gq"gUaz  
下面是修改过的unary_op M4d47<'*~  
IXb}AxB f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {&"L~>/o  
class unary_op ~j-cS J3  
  { aDehqP6vf  
Left l; EZYBeqv  
  8@PX7!9  
public : 2CzaL,je[  
.cR -V`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CEC nq3  
cW{1 Pz^_  
template < typename T > %eJGt e-  
  struct result_1 /"?HZ% W  
  { W,K%c=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vBsP+K  
} ; ay %KE=*v  
!=y]Sv~h  
template < typename T1, typename T2 > t!2(7=P30(  
  struct result_2 iA,kX\nK  
  { 8&Myva  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Hk7q{`:N  
} ; i[ $0a4  
5o/&T"]@  
template < typename T1, typename T2 > 4:7V./" 9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C_ \q?>  
  { $46{<4.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X{^}\,cVtG  
} siTX_`0  
cv(PP-'\  
template < typename T > J|3E-p\o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xP=/N!,#  
  { )9S>Z ZF  
  return OpClass::execute(lt(t)); jAh2N3)  
} fgj^bcp-  
!;Jmg  
} ; O}[PJfvBHo  
QW_agm  
A!vCb 8(TX  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug W[[bV  
好啦,现在才真正完美了。 `funE:>,  
现在在picker里面就可以这么添加了: {"vkji>  
!vn1v)6  
template < typename Right > f1PN |  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3M0+"l(X  
  { ?%O3Oi Xz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |+U<S~  
} rtQHWRUn  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6r"u$i` o  
aS}1Q?cU  
z^nvMTC  
j%V["?)  
}<jb vCeK  
十. bind Zs2-u^3&  
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。 rC_*sx r^  
先来分析一下一段例子 )R_E|@"  
QFPfIb/  
CnN9!~]"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Q>qFM9Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6+K_Z\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !5}l&7:(MN  
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。 I1U7.CT  
我们来写个简单的。 MYe HS   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v=I|O%  
对于函数对象类的版本: Fk=}iB#(  
RE3Z%;'  
template < typename Func > = \ , qP  
struct functor_trait vQ@2FZzu>  
  { >cL{Ya}Rz  
typedef typename Func::result_type result_type; ]J2:194  
} ; ~F, &GH  
对于无参数函数的版本: "()sb?&  
!.5),2  
template < typename Ret > 4\ /*jA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Cup@TET35  
  { ?lCd{14Mkh  
typedef Ret result_type; O$ !* %TL  
} ; ;P?q2jI  
对于单参数函数的版本: >n.z)ZJ  
Bz2'=~J  
template < typename Ret, typename V1 > ]"fsW 9s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > S(eQ{rSs  
  { O,V9R rG  
typedef Ret result_type; Q}2[hB  
} ; ET^|z  
对于双参数函数的版本: 3mt%!}S  
Y\/gU8w/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X}4}&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > farDaS[\VY  
  { J_#R 87  
typedef Ret result_type; {GqXP0'  
} ; = Rc"^oS  
等等。。。 6a}r( yP  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy bNzqls$  
FJM;X-UOY  
template < typename Func > ,WTTJN  
struct func_return {gy+3  
  { EH9Hpo  
template < typename T > hY \{|  
  struct result_1 J0<p4%Cf  
  { zDBD.5R;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K!8zwb=fq  
} ; Re:T9K'e  
]gd/}m)1  
template < typename T1, typename T2 > '?/&n8J\  
  struct result_2 {/M\Q@j  
  { M[Y4_$k<-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _3^y|_!  
} ; x6yW:tUG5  
} ; L=1 ~ f-  
] V G?+  
N7.  @FK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .;Y x*]  
EnCU4CU`  
template < typename Func, typename aPicker > Sni=gZK  
class binder_1 $iJnxqn  
  { [ #]jC[  
Func fn; j=3-Qk`"/|  
aPicker pk; LcUlc)YH5  
public : U~QMR-bz  
[yd6gH  
template < typename T > =:5<{J OG  
  struct result_1 Zq?_dIX %  
  { h(:<(o@<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1mUTtYU  
} ; G1_Nd2w  
6VR18Y!y  
template < typename T1, typename T2 > wu^q`!ml  
  struct result_2 5~xeO@%I  
  { NNX% Bq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ow3a0cF[9  
} ; UH40~LxIma  
o>u!CL<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GVObz?Z]SB  
<9 },M  
template < typename T > 3}4#I_<$F@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n0FYfqH  
  { "t+r+ipf])  
  return fn(pk(t)); q!2<=:f  
} cs5ix"1A  
template < typename T1, typename T2 > M71R -B`-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OX)BP.h#  
  { RIo'X@zb  
  return fn(pk(t1, t2)); s"rg_FoL  
} w{P6i<J  
} ; ?H0m<jO8~  
>nNl^ yqW  
 7kM4Ei  
一目了然不是么? l'2H 4W_+  
最后实现bind &?}1AQAYg  
&G=0  
7<4xtK`+b  
template < typename Func, typename aPicker > yjv&4pIc1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dk4D+*R  
  { 4]u,x`6C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r$?Vx_f`Q  
} rBD2Si=  
/sH0x,V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S ]b xQa+  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 777rE[\@b  
+yIL[D  
十一. phoenix Xiw@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *sAOpf@M  
vhNohCt  
for_each(v.begin(), v.end(), Ir>2sTrm  
( s%bUgO%&  
do_ i)8gCDc  
[ [^Q&suy  
  cout << _1 <<   " , " Jbkt'Z(&J  
] 8LeK wb  
.while_( -- _1), ktWZBQY  
cout << var( " \n " ) `_ 0)kdu  
) 8}9Ob~on  
); GGp{b>E+ #  
6w@,I;   
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: CJ:uYXJJ:z  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor CY5w$E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -2z,cj&E{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @,GjeF]!  
!&\meS{  
^}tL nF  
template < typename Cond, typename Actor > 4^`PiRGt  
class do_while "W3W:vl!  
  { Jtext%"eNg  
Cond cd; a\>+=mua  
Actor act; *qbRP"#[$  
public : c'xUJhEL  
template < typename T > MHGjvSx  
  struct result_1 VmMh+)UZ  
  { va@XbUC  
  typedef int result_type; 4YBf ~Pp  
} ; J/L)3y   
BU'Ki \  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yg`E22  
M&eQ=vew.  
template < typename T > oy`3r5g   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %;'~%\|dZM  
  { d8D yv#gT  
  do +BU0 6lLD  
    { LPb]mC6#  
  act(t); 4 iik5  
  } Io2,% !D  
  while (cd(t)); Y=hP Erw  
  return   0 ; |}:e+?{o  
} #j\*Lc"Ur:  
} ; /7.wQeL9  
O.]_Ry\OXA  
]aREQ?ma&z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _F! :(@}  
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。 @wg&6uQ  
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。 [5x+aW%ql  
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。 owP6dtd)  
下面就是产生这个functor的类:  =7*oC  
MacL3f  
X*_ SHt  
template < typename Actor > e!TG< (S  
class do_while_actor 8''9@xz  
  { ?aP1  
Actor act; Rc$=+K#  
public : rOs)B21/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ej-=y2j{g  
U{j5kX  
template < typename Cond > \Mobq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; r0rJ.}!  
} ; U@1#!ZZ6  
.%-6&%1  
,{#RrF e  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k#{lt-a/  
最后,是那个do_ H[>klzh6 !  
T2c_vY   
gt].rwo"  
class do_while_invoker okd  ``vG  
  { D4YT33$tC  
public : nPQZI6>  
template < typename Actor > jM|YW*zNZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7J #g1  
  { ' lQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); RZcx4fL}x  
} _47j9m]f  
} do_; [| c@Yw  
,"v)vTt  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9-X{x95]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6KBzlj0T+  
最后来说说怎么处理break和continue j\jL[hG_  
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。 Q"l"p:n%n  
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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