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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4V]xVma  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T51oNO%^  
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, lQ [JA[  
6y`FW[  
Ae^4  
$j(4FyH\  
  class filler "J}B lB  
  { rniL+/-uU  
public : /K+;HAUTn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }p)a 7xn}  
} ; 4RQ38%> >j  
vu*{+YpH  
l96 AJB'  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: T{#=A$vu  
<0l:B ;3  
'rfs rZ?  
<A\g*ld  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [5b[ztN%  
K6~')9 Q  
#=m:>Q?%z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xA n|OSe  
)J[Ady^5  
kAx J#RG  
F[v^43-^_  
二. 战前分析 ~g~`,:Qc  
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。 7 X~JLvN  
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 geqx":gpx9  
wmP[\^c%$j  
pFo,@M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8L@@UUjr  
  /* --------------------------------------------- */ AMK3I`=8WO  
vector < int *> vp( 10 ); :}v:=ck  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f,@~@f X  
/* --------------------------------------------- */ GsqO^SV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yW"}%) d  
/* --------------------------------------------- */ @$!"}xDR'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $7Lcn9 ?G  
  /* --------------------------------------------- */ Y$3liDeL=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); itO1ROmu  
/* --------------------------------------------- */ TjctK [db@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N,cj[6;T%  
K~8!Gh{h]  
g-+/zEOUS  
2 t]=-@  
看了之后,我们可以思考一些问题: m{6 *ae  
1._1, _2是什么? fvDcE]_%H  
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。 Oo%%f+  
2._1 = 1是在做什么?  $)(Zt^  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 JCITIjD7=  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ~^eC?F(  
d[ce3':z  
V4%7Xj  
三. 动工 j0e1CSE  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .-p?skm=a  
As#/ln$nE  
_3_o/I  
gHU0Pr9'  
template < typename T > !=+hU/e  
class assignment z#olKBs  
  { ,<CzS,(  
T value; ;cWFh4_  
public : r P&.`m88n  
assignment( const T & v) : value(v) {} *wz62p  
template < typename T2 > Z9PG7h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |F>'7JJJ  
} ; I[v~nY~l`  
, @6_sl  
EF'U`\gX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,f;YJHEx8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )ieT/0nt  
' s6SKjZS  
\.tnzP D  
X>`e(1`_O  
  class holder \,i?WgWv  
  { [80L|?, *  
public : ,dM}B-  
template < typename T > t_PAXj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G92Ya^`  
  { nmn 8Y V1  
  return assignment < T > (t); R7 )2@;i  
} ?,J'3nZ'  
} ; dd +%d  
[h>RO55e  
O.%' 47A  
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: I'M,p<B  
$s*\yam?|  
  static holder _1; 7n,*3;I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %B&y^mZv*\  
f?OFMac  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yaiw|j`A  
而不用手动写一个函数对象。 Hvto]~=GQ  
F|t3%dpj  
~9N n8g6  
+5|wd6  
四. 问题分析 u dhj$:t  
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。 Ka|WT|1  
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。 iB  =R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 G(2(-x"+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5m _$21  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 A.@S>H'P  
TmZ% ;TN  
五. 问题1:一致性 {G:dhi  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| cN}Aeo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \J>a*  
h/7m.p]  
struct holder /1F5khN  
  { 2WK]I1_  
  // .Du-~N4\  
  template < typename T > }IM*Vsk  
T &   operator ()( const T & r) const Z%]s+V)st  
  { ,P&.qg i=(  
  return (T & )r; .DzFt c  
} W$g<nhLK  
} ; @+OX1-dd/w  
){u/v[O9"  
这样的话assignment也必须相应改动: s<f<:BC  
n-/ {H4\  
template < typename Left, typename Right > N,F mu  
class assignment 'jr\F2  
  { {$,t^hd  
Left l; ^Jv$Wx  
Right r; oa4{s&db-  
public : F }/tV7m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Pz+2(Z  
template < typename T2 > f,Z* o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `QpkD8  
} ; 8zDLX,M-  
) =KD   
同时,holder的operator=也需要改动: T1\LS*~!  
e XB'>#&s  
template < typename T > 4<j)1i=A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |@6t"P]@  
  { /I`A wCx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M0+xl+c+  
} us/}_r74N*  
] LcCom:]  
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。 ~F gxhK2+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #@rvoi  
+7<W.Zii  
return l(rhs) = r; |"j{!Ei  
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。 6ol*$Q"z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]Alv5?E60  
uq.!{3)8  
template < typename Tp > w"A.*8Iu  
class constant_t MBeubS  
  { ,>YW7+kY  
  const Tp t; ><t4 f(d  
public : 2.,4b-^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} RgB5'$x}  
template < typename T > 8-s7^*!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y\?T%g  
  { , QB]y|:  
  return t; 0bl?dOV{  
} 50< QF  
} ; +4*3aWf`  
&nKb<o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `RF0%Vm~t  
下面就可以修改holder的operator=了 )#(6J  
4p}?QR>tZ  
template < typename T > >/BMA;`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const iE6?Px9]  
  { 8M<\?JD~_f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bR\Oyd~e  
} %0y_WIjz  
H.Q648A"PF  
同时也要修改assignment的operator() j[ fE^&  
8q}955Nl  
template < typename T2 > ><&>JgM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } tg R4C#a   
现在代码看起来就很一致了。 cF2!By3M  
`X8wnD  
六. 问题2:链式操作 (XU( e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rk E;OU  
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。 #CV;Np  
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。 iaV%*  
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。 ^oLMgz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vWs#4JoG  
59@PY!c>  
template < typename T > Ue?mb$ykC.  
struct result_1 fe3a_gYPz  
  { +I <^w)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ja-,6*"k  
} ; )` ^/Dj;  
9OS~;9YR  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: |uIgZ|7[  
K_Q-9j  
template < typename T >  d5YL=o  
struct   ref {hH8+4c7  
  { Bo4MoSF}  
typedef T & reference; \dHdL\f  
} ; r+W;}nyf  
template < typename T > 6N#0D2~^  
struct   ref < T &> d%~OEq1i"  
  { h`@z61UI  
typedef T & reference; U&'Xs z  
} ; 1G}\IK1+  
W%-`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?X'l&k>  
|I2~@RfpO:  
template < typename T > !CUy{nV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9}|t`V"  
  { 3n)\D<f]#  
  return l(t) = r(t); fAT+x1J\  
} +'"NKZ.>TT  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 6 9s%   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *?x[pqGq  
]^6r7nfR6|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 \B Uno6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Jz@2?wSp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Vwpy/5Hmp  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q71V]!  
最后的布局是: Ro.br:'Bw  
                Add +ZJ1> n  
              /   \ G<FB:?|  
            Divide   5 Rebo.6rG  
            /   \ 1#lH5|XQ  
          _1     3 D}/nE>*  
似乎一切都解决了?不。 0/JTbf. CX  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 zxrbEE Q  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 1UN$eb7  
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: m~`f0  
CP LsSv5  
template < typename Right > jMP;$w  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @0D  
Right & rt) const n*m"yp  
  { {S"!c.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %&M*G@j  
} Y.#:l<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )rbcY0q  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 " XlXu  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 E.4 X,  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 4Ep6vm X  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 "vo o!&<  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? !U~S7h}  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: !4}Wp.  
MNH-SQB|  
template < class Action > Ze3sc$fG2  
class picker : public Action BUU ) Sz  
  { WjF#YW\  
public : 0:zDt~Ju  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,H5o/qNU`{  
  // all the operator overloaded (2'q~Z+>'  
} ; F>"B7:P1:Q  
wQrD(Dv(yA  
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。 f=Kt[|%'e  
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: DX<xkS[P  
otJHcGv  
template < typename Right > ZnRE:=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m$A-'*'  
  { f4+}k GJN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r=ht:+m  
} (lLCAmK 5?  
4/QQX;w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > H  2UR  
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。 ; d :i  
1w|u ^[~u\  
template < typename T >   struct picker_maker l1D"*J 2`  
  { {>zQW{!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^ZG 3{>  
} ; !K/zFYl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fXB64MNo  
  { IK|W^hH\8  
typedef picker < T > result; I.'sK9\Zp  
} ; $6yr:2Xvt  
i`vgD<}  
下面总的结构就有了: |3uE"\nfA  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 _|KeB(W  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 E@S5|CM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 d;LBV<Z?  
至此链式操作完美实现。 /r mm@  
m; m4/z3U  
?G$X 4KY6`  
七. 问题3 a3(q;^v  
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。 = ms o1  
S0-/9h  
template < typename T1, typename T2 > etLA F  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *Q:EICDE7  
  { GeCyq%dN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x\!Uk!fM  
} F ][QH\N  
x2 m A  
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: 7EukrE<b'  
,L,?xvWG  
template < typename T1, typename T2 > a>/jW-?  
struct result_2 6$"0!fl>  
  { o9D]\PdL>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f/K:~#k  
} ; xDTDfhA  
o 2sOf  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? K#oF=4_/|  
这个差事就留给了holder自己。 L?p,Sy<RI  
    ,T3_*:0hk!  
vW:XM0  
template < int Order > ~R\Z&oQ  
class holder; 4'ymPPY  
template <> *C n `pfO  
class holder < 1 > #.z`clK#  
  { X1{U''$ K  
public : "lJ [H=\  
template < typename T > .}zpvr8YP  
  struct result_1 v5!G/TZ1  
  { M<x W)R  
  typedef T & result; 6 su^yt  
} ; }n91aE3v  
template < typename T1, typename T2 > L?gak@E  
  struct result_2 Q-LDFnOFwp  
  { 235wl  
  typedef T1 & result; PgYq=|]`  
} ; ;'x\L<b/)  
template < typename T > 4 9zOhG |  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gAWrn^2L5  
  { ;+/[<bvd"  
  return (T & )r; 0Zv<]xO  
} 7f9i5E1  
template < typename T1, typename T2 > Lp?JSMe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v<qiu>sbz}  
  { &J~%Nt  
  return (T1 & )r1; VD*xhuy$k  
} +o\s |G|l  
} ; ]8i2'x  
N<54_(|X  
template <> >v DD.  
class holder < 2 > CdN,R"V0$@  
  { 1li1&  
public : -bHfo%"^TT  
template < typename T > -gP4| r8&  
  struct result_1 q3s +?&  
  { S2jO  
  typedef T & result; '0!IF&p'  
} ; +'NiuN  
template < typename T1, typename T2 > "c  S?t  
  struct result_2 lTh}0t  
  { ?kvkdHEO_  
  typedef T2 & result; ir4uy  
} ; cO#e AQf7  
template < typename T >  /_r g*y*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GoGo@5n(Z  
  { /Nh:O  
  return (T & )r; +=y ktf  
} Wkk=x&  
template < typename T1, typename T2 > Ij_VO{]G'l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N2"4dVV;  
  { YJO,"7+  
  return (T2 & )r2; Qhd~4  
} z.9 #AN=&[  
} ; $cLtAo^W  
,'CDKzY  
fU+A~oL%I  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ZcXqH7`r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: FshQ OFW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: p1=sDsLL  
a/.O, &3  
return l(i, j) = r(i, j); _BcYS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xi6Fs, 2S  
>Hr0ScmN@"  
  return ( int & )i; S-8O9  
  return ( int & )j; W`C&$v#  
最后执行i = j; ^ ,Bxq^'D  
可见,参数被正确的选择了。 LDL#*g  
]FLuiC  
fN8|4  
edPnC {?s  
?Rl?Pp=>  
八. 中期总结 /tno`su;  
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: - v9V/LJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 OC'cP[$ _  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;APpgt4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;bd\XHwMUP  
n>X  
HF wT  
?K7m:Dx  
V#W(c_g  
3\FiQ/?  
九. 简化 ,vQkvuz  
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。 7581G$@ym  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 voaRh@DZ%/  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: {M]m cRB(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R|{6JsjG10  
  +-*/&|^等 FuaGr0]  
2. 返回引用。 \z8TYx@  
  =,各种复合赋值等 /Mf45U<  
3. 返回固定类型。 p&bQ_XOH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) u~?]/-.TY  
4. 原样返回。 KhZ'Ic[vw  
  operator, (@`+Le  
5. 返回解引用的类型。 MQ"<r,o?:  
  operator*(单目) * Yov>lO  
6. 返回地址。 .+aSa?h_  
  operator&(单目) lp?geav  
7. 下表访问返回类型。 W"|89\p}  
  operator[] kaUH#;c>_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0;e>kz3o  
  operator<<和operator>> vVKiE 6^  
8Md*9E#J("  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 g{l;v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &nj@t>5Bs$  
av wU)6L  
template < typename Left > Q=~e|  
struct value_return vK#xA+W  
  { W ;IvR   
template < typename T > _}`iLA!$I  
  struct result_1 ? _[gs/i}  
  {  2c!?!:s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Tb}`]Y`X  
} ; yYWGM  
'fcJ]%-=  
template < typename T1, typename T2 > ~mK9S^[  
  struct result_2 ,_YCl09p(  
  { EEn}Gw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ctdV4%^{  
} ; ^b;.zhp8;N  
} ; v"_hWJ)  
]Rnr>_>x;  
6P?   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait lGjmw"/C  
QS_" fsyN:  
下面我们来剥离functor中的operator() L4}C%c\p*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $>5|TG 0i  
b V;R}3)  
return l(t) op r(t) "]5]"F4]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B4[onYU  
return op l(t) @?G.6r~  
return op l(t1, t2) +UHf&i/3  
return l(t) op D19uI&U4  
return l(t1, t2) op  5ah]E  
return l(t)[r(t)] R(r89bTQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O)`R)MQ)  
ph%/;?wY  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: '`\\O:@C`  
单目: return f(l(t), r(t)); vy1:>N?#5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); N!/^s":  
双目: return f(l(t)); J'b *^K  
return f(l(t1, t2)); bb+-R_3Kd  
下面就是f的实现,以operator/为例 l>7`D3  
kVy%y"/  
struct meta_divide L!c7$M5xJ  
  { ~F+{P4%`<  
template < typename T1, typename T2 > f77Jn^Dt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  9'\18_w  
  { ,~JxYh  
  return t1 / t2; QP >P  
} 536H*HdN  
} ; HPg@yx"U  
68+ 9^  
这个工作可以让宏来做: ; R&wr _%  
iZwt,)(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q *mNVBy  
template < typename T1, typename T2 > \ }O<=!^Y;A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hcWkAR  
以后可以直接用 AWi~qzTZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bQr H8)  
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 MHpPb{ ^  
(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。。。) #K"jtAm  
pD eqBO  
nQa5e_q!u  
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 _K_!(]t  
[ C,<Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B ;9^  
class unary_op : public Rettype ltO:./6v  
  { c'vxT<8fWW  
    Left l; *rXESw]BR  
public : kBS;SDl)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (I IPrW;>  
^}8(o  
template < typename T > SWN i@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UwvGw5)q  
      { " 2Dz5L1v  
      return FuncType::execute(l(t)); 1j`-lD  
    } kn^RS1m  
-}/u?3^-  
    template < typename T1, typename T2 > >8"oO[U5>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /!=uM .  
      { 0~iC#lHO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h q6B pE  
    } {Kx eH7S  
} ; 9TIyY`2!  
mS p -  
Kyt.[" p  
同样还可以申明一个binary_op yM}}mypS  
jr bEJ.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2?u>A3^R  
class binary_op : public Rettype `MA ee8u'  
  { x%pC.0%  
    Left l; %0fF_OU  
Right r; u_;*Ay  
public : Nwr.mtvh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /;-KWu+5=  
6vbWe@#U/  
template < typename T > ,24NMv7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^1s!OT Is  
      { q#:,6HDd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #+N\u*-S  
    } A{iI,IFe  
g0v},n  
    template < typename T1, typename T2 > zpV@{%VSj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9uV/G7Geq  
      { QZB2yK3]h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $#2ik~]>  
    } %_0,z`f  
} ; Y]/(R"-2G  
WMnR+?q  
$e& ( ncM  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 c9-$t d&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j/4N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >y mMQEX`  
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。 ,Dfq%~:grT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S+3'C  
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。。。 kq6S`~J^R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sDT(3{)L7  
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) ML'4 2z Y  
下面是修改过的unary_op vpcHJ^19  
nr*~R-,\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]as_7  
class unary_op _ I8L#4\(=  
  { `*cT79  
Left l; agQzA/Xt  
  06"p ^#  
public : |-4C[5rM  
4d4le  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zvf:*Na")  
#gq4%;  
template < typename T > |Ak>kQJ(1z  
  struct result_1 g <^Y^~+E  
  { yn<H^c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Nr=ud QA{  
} ; rLs)*A!  
La48M'u  
template < typename T1, typename T2 > =A={ Dpv[>  
  struct result_2 CXks~b3SD  
  { vn|u&}h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nkTH#WTfR  
} ; 4b=hFwr[?  
fN~kd m.  
template < typename T1, typename T2 > kF.!U/C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F+,X%$A#?  
  { e `zEsLs@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ((^jyQ  
} @'L/]  
9+"D8J7  
template < typename T > r7Bv?M^!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \s?OvqI:  
  { #&0)kr66  
  return OpClass::execute(lt(t)); y ,isK  
} aSd$;t~  
r/1:!Vu(  
} ; @*q WV*$h  
.o91^jt  
Dww]D|M  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug kK&tB  
好啦,现在才真正完美了。 !R;P"%PHV  
现在在picker里面就可以这么添加了: /]"&E"X"  
jcHs!   
template < typename Right > H`q" _p:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +jYO?uaT  
  { E@TX>M-&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); pw{3I 2Ix  
} sv\'XarM  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ,{:c<W:A]  
c_c]0Tm  
kf\n  
[1B F8:  
L,!?'.*/]  
十. bind mj5$ 2J  
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。 fgg^B[(Y  
先来分析一下一段例子 j} XTa[  
TEz)d=  
{6Lkh  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  hh<5?1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _?>!Bz m  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 XRXKO>4q  
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。  {Uxa h  
我们来写个简单的。  v'i"Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /*p4(D_A  
对于函数对象类的版本: o_&.R  
hPr*<2mp  
template < typename Func > lnL&v' {  
struct functor_trait 6i[\?7O'0  
  { v:1l2Y)g  
typedef typename Func::result_type result_type; "wL~E Si  
} ; 8+Al+6d|!  
对于无参数函数的版本: S+>&O3m  
.O @bX)  
template < typename Ret > iKv`[k  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ht+ng  
  { 9\3%5B7  
typedef Ret result_type; +*,rOK`C  
} ; W> .O"Ri  
对于单参数函数的版本: d='z^vHK  
Ht? u{\p@  
template < typename Ret, typename V1 > "L@qjSs8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > SdC505m0*  
  { @3wI(l[  
typedef Ret result_type; %(;jx  
} ; AbUU#C7  
对于双参数函数的版本: Le9r7O:  
6CO>Tg:%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6yk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q_>DX,A  
  { &<@ { d  
typedef Ret result_type; /:"%m:-P  
} ; {l{p  
等等。。。 OP |{R7uC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy JfKhYRl  
j{V xB  
template < typename Func > acB,u&  
struct func_return R4!qm0Cd  
  { qMYR\4"$  
template < typename T > ^T'+dGU`  
  struct result_1 j^KM   
  { JiZ9ly( G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @A!Ef=R  
} ; lnbw-IE!  
1mOZ\L!m*  
template < typename T1, typename T2 > GW'=/ z7  
  struct result_2 3Zsqx =w  
  { N\H{p %8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g-mK(kY4p  
} ; ]=9%fA  
} ; Wr`=P,  
x)G/YUv76  
WP32t@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T1PWFw\GH  
+<:p`%  
template < typename Func, typename aPicker > 0'^? m$  
class binder_1 +x G](?  
  { )U<4ul  
Func fn; Z T8. r0  
aPicker pk; =%U t&6}sQ  
public : <WaiJy?  
~/3cQN^  
template < typename T > #.9Xkn9S  
  struct result_1 _<;#=l  
  { Uvf-h4^J]:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cWFvYF  
} ; Yc:b:\0}F6  
FD|R4 V*3  
template < typename T1, typename T2 >  i+(`"8W  
  struct result_2 H=X>o.iVqi  
  { P%Q}R[Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q,u >`]}  
} ; qFUpvTe  
NWCnt,FlY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "T}J|28Z  
XF^c(*5  
template < typename T > dmlh;Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d /t'N-m  
  { bL0+v@(r  
  return fn(pk(t)); u8o7J(aQsR  
} ~d{E>J77j  
template < typename T1, typename T2 > b17p; wS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  a$aI%  
  { JAB]kNvI  
  return fn(pk(t1, t2)); lq.0?(  
} +\:I3nKs%  
} ; <wE2ly&x  
X/7: *  
zZiB`%  
一目了然不是么? Ccc6 ko_  
最后实现bind e6F:['j  
nosEo? {  
._FgQ` `PL  
template < typename Func, typename aPicker > PA5g]Tz  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (n`\b47  
  { [dzb{M6_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G^2"\4R]p  
} ~NTpMF  
t?0=;.D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 CJu;X[6  
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。 Tu6he8Q-  
o9~qJnB/O  
十一. phoenix j|[s?YJl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G3U+BC23E  
]a:kP,  
for_each(v.begin(), v.end(), Q ?Nzt;)!.  
( vfy- ;R(  
do_ C*78ZwZ  
[ )(ma  
  cout << _1 <<   " , " 5cfzpOqr0  
] G2jEwi  
.while_( -- _1), t]@ Zd*  
cout << var( " \n " ) be764do  
) $ o t"Du  
); H@ w6.[#  
aIfog+Lp  
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: Hou{tUm{xC  
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 {T^'&W>8G8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _c(=>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <wSmfg,yF  
.K7A!;  
96PVn  
template < typename Cond, typename Actor > Vm.u3KE  
class do_while W*s`1O>  
  { #m M&CscE  
Cond cd; &U,f~KJ  
Actor act; \hq8/6=4s  
public : 5Px.G*  
template < typename T > +<q^[<pS  
  struct result_1 lGM3?AN  
  { (dT!u8Oe  
  typedef int result_type; wM yPR_  
} ; yf8UfB#a  
\W\6m0-x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I|ULf  
2h:f6=)r/u  
template < typename T > u+R?N% EKP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C= m Y  
  { '^J/aV  
  do K;97/"  
    { #0P<#S^7  
  act(t); QP;b\1 1m  
  } g764wl  
  while (cd(t)); z84W{! P  
  return   0 ; i&3 0n#  
} C0fA3y72  
} ; .{;!bw  
A8RT3OiXA  
V*m)h  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %%Kg'{-:  
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。 .;F+ QP0  
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。 x2B"%3th0  
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。 ChW0vIL`  
下面就是产生这个functor的类: o"FX+ 17  
YBCjcD[G  
r zmk-V  
template < typename Actor > LAKZAi%O0  
class do_while_actor iR_Syk`G*A  
  { 9j2I6lGQ  
Actor act; &Kv evPF  
public : 2%qn !+.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?|8Tgs@+  
.apX72's,  
template < typename Cond > Fa!)$eb7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +{%4&T<nHw  
} ; ~fF }  
7, 13g)  
g Oj5c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4d 3Znpf  
最后,是那个do_ )ra66E  
} E#+7a  
p<zXuocQ  
class do_while_invoker tN{t-xUgk  
  { !TOi]`vqc  
public : /kA19E4  
template < typename Actor > ; BZM~ '  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const DqMK[N,0  
  { Xe SbA  
  return do_while_actor < Actor > (act); V0 F30rK  
} oyt//SE  
} do_; !~N4}!X3du  
UBi4itGD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8T)zB6ng  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {g- DM}q  
最后来说说怎么处理break和continue J4}\V$ysN  
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。 y,&M\3A  
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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