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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `m%:rE,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l7z 6i*R  
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, ),=@q+{E{  
V5AW&kfd  
\^&   
Z'Q*L?E8M  
  class filler %*kLEA*v  
  { "}@i+oS  
public : FI8k;4|V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} n$4|P O$X  
} ; <c+K3P'3?  
%(`#A.yaE  
bg}+\/78#  
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: jq(qo4~;  
D{cZxI  
# ORO&78  
Rn-G @}f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); W5.Va.  
dAL3.%  
cD2+hp|9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &Yf",KcL*I  
\, 8p1$G  
'a#mViPTQ)  
y])).p P  
二. 战前分析 D L{R|3{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。  / +1{  
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 Fnb2.R'+  
$"\O;dp7l  
-f9]v9|l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b}@(m$W  
  /* --------------------------------------------- */ .wy$-sG81  
vector < int *> vp( 10 ); ,."b3wR[w  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F\:(*1C  
/* --------------------------------------------- */ C#;@y|Rw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R{?vQsLk  
/* --------------------------------------------- */ jJBnDxsA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?gSSli[  
  /* --------------------------------------------- */ R^%e1 KO]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &Jy)U  
/* --------------------------------------------- */ [ ]^X`R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); iY~rne"l  
O4L#jBa+  
{U"^UuU]  
]Bnwk o  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,a0pAj  
1._1, _2是什么? ZCYS\E 7X  
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。 &:3Z.G  
2._1 = 1是在做什么? $*\L4<(  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 R?pRxY  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 !^y y0`k6  
jQ=~g-y  
brSi<  
三. 动工 _U0$=V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {q3:Z{#>7  
aXY -><  
88lxHoPV  
}gGkV]  
template < typename T > _w(ln9   
class assignment xx)-d,S  
  { }T.?c9l X  
T value; ?D|\]0eN  
public : fP[& a9l  
assignment( const T & v) : value(v) {} g5S?nHS}  
template < typename T2 > B4ZIURciGz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } WKl+{e  
} ; ?2#(jZ# 2  
909md|9K3  
zl%>`k!>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l! v!hUb+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S~NM\[S  
1A<,TFg  
q; ji w#_  
~n?>[88"  
  class holder BqH]-'1G  
  {  c</1  
public : @;:>GA  
template < typename T > gSt`%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const '91".c,3?  
  { F$MX,,4U  
  return assignment < T > (t); F|+W.9  
} ,v9f~qh  
} ; 7N=-Y>$X  
&dR=?bz-A  
iv&v8;B  
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: Q_p[k KH  
?_g1*@pA  
  static holder _1; p fT60W[m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 A],ooiq<  
}uY!(4Rw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4 !#a3=_  
而不用手动写一个函数对象。 p$E8Bn%[  
o[1ylzk}+  
8K"+,s(%R  
-\,zRIOK  
四. 问题分析 o "z@&G" ^  
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。 xV\5<7qk5g  
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。 -JT/ 9IQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 IMGP'g  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T=Z.TG|lIx  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 v2+!1r7@  
^tH#YlV4>9  
五. 问题1:一致性 :6{`~=  
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?| TsQU6NNE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a W%5~3  
fJAnKUF)  
struct holder \qh *E#j  
  { ^aZAw%K  
  // >~nF=   
  template < typename T > 58tVx'1y  
T &   operator ()( const T & r) const t*XN_=E$f  
  { w5=tlb  
  return (T & )r; PVOx`<ng  
} 1|r,dE2k9  
} ; %G3(,Qz  
je/!{(  
这样的话assignment也必须相应改动: ;]sYf  
` `U^COD  
template < typename Left, typename Right > t.Nb? /  
class assignment bG F7Zh9  
  { g\SrO {*  
Left l; ,XkGe   
Right r; 5ETip'<KT6  
public : @`36ku  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4qi[r)G  
template < typename T2 > [K/m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tWeFEVg  
} ; >slm$~rv  
)!BsF'uVQ  
同时,holder的operator=也需要改动: a>O9pX  
J%lgR  
template < typename T > e4>"92hX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *hLQ  
  { {LHR!~d}5f  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (~~w7L s  
} "es?=  
4NN$( S-W  
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。 7nq3S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <S75($  
ikD1N  
return l(rhs) = r; [BBEEI=|r  
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。 *Lqg=9kzr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7JJ/D4uT  
wI B`%V  
template < typename Tp > I pzJ#  
class constant_t !~]<$WZV  
  { }Ew hj>w  
  const Tp t; j^tW Iz  
public : 39wa|:I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Vwk#qgnX  
template < typename T > %UUH"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9^FziM  
  { 5irwz4.4  
  return t; g-c ;}qz  
} 'y]\-T  
} ; ~S,p?I  
mrIh0B:`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7\]E~/g  
下面就可以修改holder的operator=了 7/7Z`  
sg'pO*_&  
template < typename T > /S5| wNu  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <@wj7\pQ  
  { 9,j-V p!G  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8to8!(  
} X\$ 0  
goat<\a  
同时也要修改assignment的operator() m7EcnQf  
E%oY7.~-  
template < typename T2 >  j~j jX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -=s(l.?Hm5  
现在代码看起来就很一致了。 O,aS`u &  
2{-ZD ,(u7  
六. 问题2:链式操作 I&n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X@@8"@/u|*  
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。 yRp"jcD  
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。 98=wnWX 6$  
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。 H]4Hj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sGh(#A0Pt  
2(5ebe[  
template < typename T > 1f",}qe;  
struct result_1 }_=eT]  
  { su*Pk|6%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'lHdOG  
} ; (=D&A<YX  
s .Wdxh  
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: gs!(;N\j|  
 w 4[{2  
template < typename T > !*- >;:9B  
struct   ref 4DZ-bt'  
  { *5w{8  
typedef T & reference; Y0?5w0{  
} ; ()&~@1U  
template < typename T > ^B8b%'\  
struct   ref < T &> CLvX!O(~  
  { {uzf"%VtP  
typedef T & reference; pTIf@n6I  
} ; .bBdQpF-  
Y0eE-5F,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *CHI2MB  
dy_:-2S  
template < typename T > =zQN[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %p%%~ewmx  
  { q, O$ %-70  
  return l(t) = r(t); g}@OUG"D  
} YPHS 1E?  
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。 LL:_L<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %*BlWk!Q  
2eMTxwt*S  
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 J!5$,%v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: J:V?EE,\-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Sa2>`":d  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )"Ztlhs`#  
最后的布局是: d!eYqM7-G  
                Add x.S3Zi}=  
              /   \ M4as  
            Divide   5 f^W;A"+  
            /   \ 9 (QJT}qC  
          _1     3 j?'GZ d"B  
似乎一切都解决了?不。 .Wjs~0c  
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。 H;RwO@v  
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。 "AE5 V'  
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: Omd .9  
]+X@ 7  
template < typename Right > t.mVO]dsj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -GxaV #{  
Right & rt) const B}^w_C2  
  { JtER_(.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |\pbir  
} #U14-^7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3Z1CWzq(  
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。 s{1sE)_  
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。 1I:+MBGin  
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。 Bz,?{o6s)Q  
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。 :OuA)f  
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? KCs[/]  
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: R17?eucZ  
h $2</J"  
template < class Action > 0Vx.nUQ  
class picker : public Action a\r\PBi  
  { !r<pmr3f@7  
public : =E.wv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4<BjC[@~Z{  
  // all the operator overloaded E>K!Vrh-L  
} ; 9H]{g*kL  
7 qS""f7  
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。 _bNzXF  
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: 7Op>i,HZk\  
>7 ="8  
template < typename Right > CB^U6ZS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @{2 5xTt  
  { 0)gdB'9V_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \kZ?  
} RCpR3iC2  
jnn}V~L  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > W)bLSL]`E  
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。 `EaLGzw  
w(L4A0K[  
template < typename T >   struct picker_maker E 7{U |\  
  { DA\2rLs  
typedef picker < constant_t < T >   > result; j:v@pzTD  
} ; ZP(f3X@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > uLV#SQ=bZN  
  { *}*FX+px)  
typedef picker < T > result; Fe4(4  
} ; p>huRp^w  
$&n=$C&x  
下面总的结构就有了: F1yqxWHeo  
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。 [1S|dc>.O%  
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。 " )1V]}+m  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 cz8T  
至此链式操作完美实现。 p^w;kN  
lN Yt`xp  
JJN.ugT}1  
七. 问题3 M<v%CawS  
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。 vQ 6^xvk]  
ZpQ)IHA.  
template < typename T1, typename T2 > 2fL;-\!y(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'DCTc&J['  
  { Y^wW2-,m  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8)_XJ"9)G  
} bE !GJZ  
_z|65H  
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: = %TWX[w  
nWw":K<@Q_  
template < typename T1, typename T2 > Q~#Wf ?  
struct result_2 .(cw>7e3D  
  { R\!2l |_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; I=`U7Bis"  
} ; Fj2BnM3#  
;~m8;8)  
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? uxr #QA  
这个差事就留给了holder自己。 S4_YT@VD%  
    a .k.n<  
f*?]+rz  
template < int Order > [M=7M}f;  
class holder; QTk}h_<u  
template <> !$gR{XH$]  
class holder < 1 > GjvOM y  
  { VA#"r!1  
public : I&x=;   
template < typename T > 9y"@(  
  struct result_1 i9,ge Q7d  
  { p8Qk 'F=h  
  typedef T & result; SE1=>S%p  
} ; vdc\R?  
template < typename T1, typename T2 > )vE~'W  
  struct result_2 Rl?_^dPx  
  { f.KN-f8<F  
  typedef T1 & result; YJT&{jYi  
} ; j8 ^Iz  
template < typename T > 52Z2]T c ,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yg||{  
  { Ga^"1TZ x  
  return (T & )r;  iu=7O  
} :(P9mt  
template < typename T1, typename T2 > ;n*.W|Uph  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rZ}:Z'`  
  { X^wt3<Kbf  
  return (T1 & )r1; 2} /aFR  
} a%JuC2  
} ; f<d`B]$(  
\ C+~m  
template <> 1#< '&Lr  
class holder < 2 > 7x|9n  
  { ?N*>*"  
public : ?]_$Dcmx  
template < typename T > iL-(O;n  
  struct result_1 vc;$-v$&  
  { B" 1c  
  typedef T & result; yg<R=$n,Q  
} ; rr],DGg+B]  
template < typename T1, typename T2 > 0d)M\lG  
  struct result_2 IL#"~D?  
  { hF~n)oQ  
  typedef T2 & result; `ts$(u.w  
} ; k8&;lgO '  
template < typename T > k<CJ{u0<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7rc0yB  
  { &[?\k>  
  return (T & )r; 'CM|@Zz%  
} Tztu}t]N  
template < typename T1, typename T2 > _{YWXRC#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /K@XzwM  
  { M=@:ZQ^!  
  return (T2 & )r2; &N^9JxN?8  
} aFX=C >M  
} ; 'T*&'RQr  
 dVtG/0  
pZ.ecZe/  
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> >。 NvceYKp:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S6Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -">;-3,K  
u5`u>.!  
return l(i, j) = r(i, j); -:+|zF@f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6jD=F ^jw  
r= `Jn6@  
  return ( int & )i; ^1I19q  
  return ( int & )j; |.: q  
最后执行i = j; RB7tmJ c  
可见,参数被正确的选择了。 ^,TO#%$iE  
MS~(D.@ZS  
Y8~"vuIE5  
V(I8=rVH  
QOGvC[*`<T  
八. 中期总结 {I%cx Q#y  
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?6fw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 UmP/h@8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @1roe G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,wb:dj-  
C2kPMB=Xo  
G5BfNU  
*a M=Z+  
,q`\\d  
 ,f%S'(>w  
九. 简化 ~g]Vw4pv  
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。 I3L<[-ZE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~w+c8c8pW  
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: gh]cXuph  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZPLm]I\]  
  +-*/&|^等 AofKw  
2. 返回引用。 I5 p ? [  
  =,各种复合赋值等 2*& ^v  
3. 返回固定类型。 =4YhG;%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A:%`wX}  
4. 原样返回。 YoNDf39  
  operator, Jq-]7N%k/  
5. 返回解引用的类型。 \;B iq`  
  operator*(单目) ^}=,g  
6. 返回地址。 ~Fcm[eoC  
  operator&(单目) \';gvr|  
7. 下表访问返回类型。 Ty?cC**  
  operator[] q6luUx,@m  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *Hn8)x}E  
  operator<<和operator>> kS);xA8s]  
j_?FmX _  
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。 $ bR~+C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: h7Kzq{$  
pz}.9 yI8  
template < typename Left > %YscBG  
struct value_return Czu9o;xr  
  { 194)QeoFw  
template < typename T > CY5Z{qiX  
  struct result_1 )m T<MkP  
  { S9y}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -uG +BraI  
} ; Q(?#'<.#  
kVMg 1I@  
template < typename T1, typename T2 > O,f?YJ9S  
  struct result_2 `*R:gE=  
  { Ee! 4xg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {%H'z$|{  
} ; BX7kO0j  
} ; D/&o& G96  
T.BW H2gRP  
zTSTEOP}%Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait XNkn|q2  
UB@+c k  
下面我们来剥离functor中的operator() pz*3N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: F^;ez/Gl  
V b?oJhR  
return l(t) op r(t) X.{S*E:$u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m<Dy<((_I  
return op l(t) FTUv IbT  
return op l(t1, t2) |/{=ww8|  
return l(t) op SY\ gXO8k  
return l(t1, t2) op ",; H`V  
return l(t)[r(t)] ##>H&,Dp[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qo bc<-  
Ve; n}mJ?  
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: kdeWip6Y  
单目: return f(l(t), r(t)); (hbyEQhF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *^ZV8c}  
双目: return f(l(t)); m-#2n? z-  
return f(l(t1, t2)); V U3upy<  
下面就是f的实现,以operator/为例 `Ggbi4),  
JK5gQ3C[  
struct meta_divide  ZBp/sm  
  { %dVZ0dl  
template < typename T1, typename T2 > H<,gU`&R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $'M!HJxb  
  { iqWQ!r^  
  return t1 / t2; on `3&0,.  
} <>rneHl8  
} ; m;QMQeGz  
hz@bW2S.  
这个工作可以让宏来做: E ~<JC"]  
rjYJs*#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G_,jgg7  
template < typename T1, typename T2 > \ >|UOz&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %IWPM"  
以后可以直接用 %>{0yEC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Tyx_/pJT  
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 3f{3NzN  
(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。。。) lt8|9"9<  
@Jw-8Q{  
UZ+<\+q3^  
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 M .mfw#*  
D'Q\za  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @\#td5'  
class unary_op : public Rettype tG a8W  
  { Gyc]?m   
    Left l; (f"4,b^]  
public : yY q,*<G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [{,1=AB  
`[ir}+S  
template < typename T > CLRdm ^B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SwMc pNo  
      { XwaXdvmK  
      return FuncType::execute(l(t)); 4,DeHJjAlE  
    }  }.6[qk  
oCz/HQoBk  
    template < typename T1, typename T2 > /7YIn3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <RL]  
      { <)D$51 &0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /%^#8<=|U  
    } N~'c_l  
} ; c\j/k[\<  
PEZ!n.'S  
sXFZWj }\  
同样还可以申明一个binary_op |yPu!pfl  
I; rGD^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c]!V'#U  
class binary_op : public Rettype WH^%:4  
  { nU7[c| =  
    Left l; 5nx1i  
Right r; w``U=sfmV  
public : >^3i|PB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Qo|\-y-#  
PCtzl )  
template < typename T > *s3/!K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7@W>E;go  
      { X"eYK/7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {+>-7 9b  
    } r9?Mw06Wc5  
JB<t6+"rD  
    template < typename T1, typename T2 > Jln:`!#fDf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j#4kY R{  
      { o ^uA">GH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^U/O !GK  
    } u=e{]Ax#}  
} ; N8df8=.kw  
< =IFcN  
7b+6%fV  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 hM! a_'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5|)W.*Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d&>^&>?$zh  
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。 5)X=*I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cFXp  
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。。。 GTHt'[t@;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R=\IEqqsi  
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) ~a2}(]  
下面是修改过的unary_op 5[0?g@aO  
f _:A0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > j1<Yg,_.p  
class unary_op /PKNLK  
  { &UFZS94@r  
Left l; F8ulkcD  
  Kc\fu3Q  
public : {_*yGK48n  
)t%b838l%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \Vk:93OH21  
n+R7D.<q!!  
template < typename T > .e-#yET  
  struct result_1 |DwZ{(R"W  
  { 0> \sQ,T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; eyxW 0}[  
} ; #O&8A  
[nh>vqum  
template < typename T1, typename T2 > m]&SNz=  
  struct result_2 !8 b ^,  
  { |N]XJ)?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K (|}dl:  
} ; C,eu9wOT  
s>c=c-SP.  
template < typename T1, typename T2 > +ZX{>:vo   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const % ] U  
  { vP,n(reM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7xR\kL.,  
} e'<)V_  
"J1 4C9u   
template < typename T > "r2 r   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2fS:- 8N  
  { \b>] 8Un"  
  return OpClass::execute(lt(t)); ! d gNtI@  
} 1Z&(6cDY8M  
TcoB,Kdce  
} ; glw+l'@  
Ho]su?  
zT{ VE+=  
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!XD/j N  
好啦,现在才真正完美了。 W@esITr  
现在在picker里面就可以这么添加了: +w~oH=  
Uw:"n]G]D?  
template < typename Right > M3au{6y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }QmqoCAE~m  
  { (h `V+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !n%j)`0M  
} nr3==21Om4  
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。 z@j8lv2j1  
H,NF;QPPC  
HbIF^LeY|R  
Alq(QDs  
@}ZVtrz  
十. bind LRF103nw  
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。 "Y.y:Vv;  
先来分析一下一段例子 OZ&o:/*HM  
GN>@ZdVG}#  
H"F29Pu2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V~ _>U}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #LNED)Vg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 e#q}F>/L  
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。 P2nu;I_ &  
我们来写个简单的。 Yr|4Fl~U  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !Z6{9sKR=]  
对于函数对象类的版本: o !7va"  
<oeIcN7d  
template < typename Func > v-Sd*( 6  
struct functor_trait 6w77YTJ  
  { @j/&m]6%-D  
typedef typename Func::result_type result_type; @%SQFu@FJ  
} ; W_ ZJ0GuE(  
对于无参数函数的版本: @o.I;}*N  
!_(Tqyg&  
template < typename Ret > Ir]\|t  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S,=|AD  
  { M3Kfd  
typedef Ret result_type; 8;X-)&R  
} ; y+q5UC|  
对于单参数函数的版本: WEpoBP CL  
bPMhfK2 %  
template < typename Ret, typename V1 > wyG;8I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y+;|Fz  
  { R}ecc  
typedef Ret result_type; !!y a  
} ; XfmwVjy  
对于双参数函数的版本: nj4/#W  
i mM_H;-X  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0CvUc>Pj`"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -{A<.a3P}=  
  { J8D,ZfPN`d  
typedef Ret result_type; o"SMbj  
} ; GKCroyor  
等等。。。 %>s |j'{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p 4)Q&k!  
?%kV?eu'  
template < typename Func > =w^M{W.w  
struct func_return  S[QrS 7  
  { E)3NxmM#  
template < typename T > C*lJrFpB  
  struct result_1 (iGTACoF  
  { B?wq=DoG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2+O'9F_v  
} ; We z 5N  
O'~+_ykTl  
template < typename T1, typename T2 > BORA(,  
  struct result_2 U ;I9 bK8  
  { Aa]"   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t:c.LFrF  
} ; -.3w^D"l  
} ; mcok/,/  
L8n|m!MOD  
y_9Ds>p!T  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6zn5UW#q  
D#z:()VT(  
template < typename Func, typename aPicker > ze;KhUPRm  
class binder_1 -{_PuJ "  
  { bjS {(  
Func fn; 3mni>*q7d  
aPicker pk; ::F|8  
public : Np)lIGE  
:i7;w%B  
template < typename T > =qIyqbXz  
  struct result_1 )_NO4`ejs/  
  { Q7A MRrN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |D.ND%K&  
} ; ;=UsAB]  
&-=5Xc+Z  
template < typename T1, typename T2 > u-C)v*#L  
  struct result_2 i@CxI<1'  
  { WN<zkM~3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QdC<Sk!G  
} ; W'.m'3#z  
$mB;K]m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]:\dPw`A  
[1KuzCcK}  
template < typename T >  Mc}^LDX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K4);HJ|=  
  { [fIg{Q  
  return fn(pk(t)); 2:=  
} 3yXY.>'  
template < typename T1, typename T2 > y)gKxRaCS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A+)`ZTuO  
  { dq[xwRU1  
  return fn(pk(t1, t2)); +t;7tQDVB  
} k;L6R!V  
} ; eR"<33{  
9&ids!W~yx  
&! ?eL  
一目了然不是么? ! v0LBe4  
最后实现bind ofv)SCjd  
8&aq/4:q0  
vZoaT|3 G]  
template < typename Func, typename aPicker > 09Cez\0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) i7>tU=  
  { 3%ZOKb"D*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _ORvo{[:  
} VM,]X.  
# Vha7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _#h_:  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 &9)\wnOS  
>oe]$r  
十一. phoenix E+w<RNBmz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {> 0wiH#!E  
e@OX_t_  
for_each(v.begin(), v.end(), iW /}#  
( "6?0h[uff  
do_ tC9n k5~  
[ & 9 ?\b7  
  cout << _1 <<   " , " )%@J=&G8TT  
] j ?(&#  
.while_( -- _1), #?9;uy<j.q  
cout << var( " \n " ) ~La>?:g <+  
) Eg3q!J&Z  
); hFl^\$Re  
A=wh@"2  
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: ;VO:ph4Aj  
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 e;}7G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K&KWN]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "~C,bk  
~1vDV>dpE  
X*@dj_,  
template < typename Cond, typename Actor > RuVGG)  
class do_while b 7?hI  
  { (c &mCJN  
Cond cd; sI^Xb@'09$  
Actor act; K}MK<2vU  
public : <;Zmjeb+#  
template < typename T > cP_.&!T  
  struct result_1 JB[~;nLlC  
  { h'&%>Q2  
  typedef int result_type; W+ko q*P  
} ; oEKvl3Hz_  
=w 2**$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l#Y,R 0  
orMwAV  
template < typename T > aH/ k Ua  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FSW_<%  
  { X!dYdWw*m  
  do ;P%1j|7  
    { _C[q4?  
  act(t); F%D.zvKN  
  } |_aa&v~  
  while (cd(t)); GH:jH]u!V  
  return   0 ; {go;C}  
} Xg!{K3OS  
} ; MC.) 2B7  
nwRc%C``UK  
V7fq4O^:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "Nbq#w\  
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。 #-i>;Rt  
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。 /zVOK4BqN+  
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。 %%gc2s  
下面就是产生这个functor的类: !/i{l  
9c,'k#k  
YvyNHW&  
template < typename Actor > mQ 26K~  
class do_while_actor %oa-WmWm  
  { *Y7u'v  
Actor act; W_(j3pV?Ml  
public : !1 H# 6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =BAW[%1b  
0 e ~JMUb  
template < typename Cond > Z!zF\<r  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3/e.38m|  
} ; EPM-df!=  
-Xm'dwm  
RF4vtQC=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9FYUo  
最后,是那个do_ tKx~1-  
:L@?2),  
l=)xo@6  
class do_while_invoker n QZwC  
  { , I (d6  
public : /quc}"__  
template < typename Actor > `yXg{lk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }DfshZ0QM  
  { e95Lo+:f  
  return do_while_actor < Actor > (act); P& -Qc  
} <~'"<HwtK  
} do_; `FDiX7M  
'+!1Y o'G  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? suiS&$-E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /dQl)tL  
最后来说说怎么处理break和continue sF?TmBQ*  
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。 Jg\zdi:t  
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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