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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  arYq$~U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .G O0xnm  
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, a `R%\@1  
MUrPr   
h@Q^&%w  
8<6H2~5<  
  class filler  [SPx  
  { }D#: NlMp  
public : DzAZv/h76  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;V}:0{p  
} ; {~U3|_"[pX  
yH/A9L,Z  
v-{g  
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: UT<e/  
5RP kAC  
.{V"Gn9!  
$'J3 /C7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6zi>Q?] 1  
<CyU9`ye  
\vA*dQ-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hYW9a`Ht/  
"n%s>@$  
Oidf\%!mvR  
+hyOc|5  
二. 战前分析 ^m qEKy<  
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。 J usU5 e|  
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 }s~c(sL?;  
Y sM*d  
6cH8Jr _  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ORExI.<`W  
  /* --------------------------------------------- */ bKQho31a'  
vector < int *> vp( 10 ); b:dN )m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I!sT=w8V  
/* --------------------------------------------- */ &$MC!iMh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0,%{r.\S  
/* --------------------------------------------- */ .xRdKt!p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); y\?ey'o  
  /* --------------------------------------------- */ 2cMC ZuO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); r_T)| ||v  
/* --------------------------------------------- */ 3Ua?^2l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); EW `hL~{  
:viW  
(>al-vZ6A  
}%|ewy9|CW  
看了之后,我们可以思考一些问题: J&xZN8jW   
1._1, _2是什么? s2<!Zb4  
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。 X6HaC+P  
2._1 = 1是在做什么? 02-ql F@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。 i>m%hbAk  
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。 #Bd]M#J17a  
kKX' Y+  
xRh 22z  
三. 动工 -k'<6op  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $Z]&3VxxY  
5ya9VZ5#  
')m!48  
/v{+V/'+  
template < typename T > {r^_g(.q  
class assignment zx.qN  
  { 1dH|/9  
T value; Ca2r<|uA  
public : fLDrit4_Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} }%wd1`l7  
template < typename T2 > NoI|Dz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } FQZ*i\G>>  
} ; +}:Z9AAMy  
pjeNBSu6  
L:i&OCU2k  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )jM%bUk,!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7)Toj  
 E]V, @  
=2R4Z8G  
`|t,Uc|7!  
  class holder S=@+qcI  
  { .;? Bni  
public : iE%"Q? Q/  
template < typename T > _4S^'FDo  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YI0 wr1N  
  { }lZEdF9GhG  
  return assignment < T > (t); WgNA%.|,  
} h<.5:a  
} ; Eb3ZM#  
bWe2z~dP  
77RZ<u9/`  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: xT*'p&ap  
N ,~O+  
  static holder _1; .D*Qu}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -^p{J TB+  
t@%w:*&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^~4]"J};M  
而不用手动写一个函数对象。 N?\X 2J1  
vhe Y F@  
+R'8$  
PRh C1#  
四. 问题分析 aV;|2}q "  
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。 w-|Rb~XT h  
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。 @|gG3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 UHl3/m7g  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !0{SVsc)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]kj^T?&n.  
{*xE+ |  
五. 问题1:一致性 4^7 v@3  
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?| o}N@Q-i gq  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 LU3pCM{  
h&"9v~  
struct holder LjZlKB5C  
  { EP>u%]#  
  // t{k:H4  
  template < typename T > !I7$e&Uz@  
T &   operator ()( const T & r) const ff--y8h  
  { Y\ [|k-6  
  return (T & )r; Aztrq  
} F^dJ{<yX  
} ; 2BccE  
WK%cbFq(  
这样的话assignment也必须相应改动: =*UK!y?n  
;dIk$_FN  
template < typename Left, typename Right > g]~vZj  
class assignment /T _M't@j  
  { %i9S"  
Left l; !6/UwPs  
Right r; E$"NOR  
public : @@Ib^sB%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?9 huuJ s7  
template < typename T2 > AR| 4^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 91R# /i  
} ; h.<f%&)F  
d`sZ"8}j  
同时,holder的operator=也需要改动: vC]X>P5Px  
*byUqY3(  
template < typename T > x^ s,<G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f;E#CjlTL  
  { +d, ~h_7!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ieyK$q  
} ^t0!Dbx3SE  
k1Y\g'1  
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。 M;A_'h?Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [RF,0>^b  
K^WDA])  
return l(rhs) = r; %.bDK}  
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。 *HrEh;3^J  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }*x1e_m}H  
QqM[W/&R  
template < typename Tp > P(T-2Ux6  
class constant_t Ca-"3aQkc  
  { 'F W?   
  const Tp t; f3UCELJ  
public : KhjC'CU,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @IG's-  
template < typename T > !)a_@d.;i  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const WwmYJl0  
  { tZ]gVgZg  
  return t; :Xw|v2z%3  
} jKUEs75]  
} ; #:6-O  
2 ZK]}&yC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]J Yz(m[   
下面就可以修改holder的operator=了 q1ysT.{p,  
-y.cy'$f  
template < typename T > -Y_, .'ex  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :9&c%~7B9  
  { ^4sfVpD2!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); VMah3T!  
} Y"FV#<9@7E  
$N?8[  
同时也要修改assignment的operator() ` o)KG,  
l>6tEOXt  
template < typename T2 > (Yewd/T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~kW?]/$h  
现在代码看起来就很一致了。 rbvk.:"^w  
7uR;S:WX  
六. 问题2:链式操作 CX]1I|T5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1Vpti4OmU  
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。 +&.zwniSS  
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。 0F[ f%2j  
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。 DI\=udN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]\*^G@HA2  
w)dnmrKDZg  
template < typename T > FL{Uz+Q  
struct result_1 o[>d"Kp  
  { &%OY"Y~bI!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4c5BlD  
} ; 0pE >O7  
=:rg1wo"c  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5` ^@k<  
N{%7OG  
template < typename T > \_Bj"K  
struct   ref  l<6G Z  
  { G)am ng/  
typedef T & reference;  sS-dHa  
} ;  9q"kM  
template < typename T > 4l 67B]o  
struct   ref < T &> x9YQd69  
  { $toTMah w  
typedef T & reference; qFmw9\Fn  
} ; )] @h}K}  
cx[^D,usf~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]oP1c-GEk  
!|[rh,e]  
template < typename T > ;1(^H:7T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const of B:7  
  { RHUZ:r  
  return l(t) = r(t); >~o- 6g  
} GK$[!{w;  
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。 TUfj\d,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 v0DDim?cc  
/p !A:8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 bWTf P8gT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: aqON6|6K  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ) H,Xkex  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 NWf=mrS8@$  
最后的布局是: }zGx0Q  
                Add |.k'?!  
              /   \ g*YDgY  
            Divide   5 J5{;+ysUMl  
            /   \ a0|hLqI  
          _1     3 KQr+VQdq>  
似乎一切都解决了?不。 D0Q9A]bD;  
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。 SA TX_  
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。 u''Ce`N  
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: _ $a3lR  
zxn|]P bS  
template < typename Right > b6-N2F1Fs  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pwFdfp  
Right & rt) const DP{nvsF  
  { JV~ Dly>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7DAP_C  
} e"hfeNphz  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 QP\9#D~  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 qPPe)IM'Sc  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 :-RB< Lj  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Ro<779.Gn\  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 c!\Gj|  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? S)U*1t7[  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: lsax.uG5x  
M+%Xq0`T  
template < class Action > h`6 (Oo|  
class picker : public Action <q7o"NI6FZ  
  { <H^jbK  
public : mz0{eO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ek&~A0k_o  
  // all the operator overloaded T1C_L?L  
} ; YYT;a$GTo  
xUn"XkhP  
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<|4jE6  
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: "AagTFs(i  
{]\7 M|9\  
template < typename Right > d`/8Q9tQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OH/9<T?  
  { *J4!+GD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y#@D% a8  
} nVs@DH  
~|"Vl<9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q^ W,)%  
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。 %V=%ARP|  
DzR,ou  
template < typename T >   struct picker_maker ! yJ0A m>  
  { ,8384'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RL` jaS?V  
} ; +mrLMbBiD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > J|I*n   
  { Ovx *  
typedef picker < T > result; neU=1socJ  
} ; p<r^{y  
^t3>Z|DiB^  
下面总的结构就有了: '@Uu/~;h  
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。 Q>$B.z  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 X2V+cre  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 HVa D  
至此链式操作完美实现。 /Q st :q  
5$ik|e^:y  
f(y+1  
七. 问题3 $]LS!@ Rm  
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。 $T K*w8@:  
~B[e*| d  
template < typename T1, typename T2 > )M<+?R$];  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wnC-~&+6  
  { t0f7dU3e;L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); KH,f'`  
} _jX,1+M  
v(;yy{>8"  
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: , LwinjHA*  
f2c <-}wR  
template < typename T1, typename T2 > N&G'i.w/  
struct result_2 yhgGvyD  
  { "81'{\(I_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <6;M\:Y*T  
} ; pmP~1=3  
_Yo)m |RaB  
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? s=)W  
这个差事就留给了holder自己。 Y[e.1\d'  
    5 Y&`ZJ  
\SmsS^z(]  
template < int Order > WT\wV\Pu  
class holder; mW]dhY 3X  
template <> 9iT9ZfaW  
class holder < 1 > GDCp@%xW  
  { ;#zteqn  
public : %( OP  [  
template < typename T > n=j) M  
  struct result_1 K^o$uUBe  
  { X[Iy6qt  
  typedef T & result; zx<t{e7  
} ; Vsi:O7|+ }  
template < typename T1, typename T2 > u)h {"pP  
  struct result_2 1^^{;R7N  
  { jS]Saqd  
  typedef T1 & result; h<LS`$PK;E  
} ; Zsapu1HoL\  
template < typename T > 97 SS0J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5@l5exuG*m  
  { {$EX :ID  
  return (T & )r; s2L]H  
} ~hq\XQX  
template < typename T1, typename T2 > PW@ :fM:q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PI L)(%X  
  { W'9{2h6u(  
  return (T1 & )r1; TAh'u|{u2  
} H,c1&hb/w  
} ; *-*V>ntvT$  
_886>^b@  
template <> RCfeIHL  
class holder < 2 > >A{e,&  
  { Z?S?O#FED  
public : kj2qX9 Ms  
template < typename T >  R<1%Gdz  
  struct result_1 waz5+l28  
  { o,j_eheAM  
  typedef T & result; 4w|t|?  
} ; ]4B;M Ym*  
template < typename T1, typename T2 > }{+?>!qDt  
  struct result_2 .]exY i  
  { kj|Oj+&  
  typedef T2 & result; v1i-O'  
} ; )}$rgYKJ  
template < typename T > Ruq;:5u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3KqRw (BK  
  { i9 CQ~  
  return (T & )r; zdem}kBIe  
} sh,4n{+  
template < typename T1, typename T2 > "E7<S5 cr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >lmqPuf  
  { aVHID{Gf Z  
  return (T2 & )r2; +uF}mZ S^  
} \a0{9Xx F  
} ; ir}*E=*  
u0) O Fz  
Vxrj(knck,  
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> >。 M&=SvM.f  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7]So=% q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: LTBH/[q5  
X)(K|[  
return l(i, j) = r(i, j); QpzdlB44l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <gX({FA  
7Z +Fjy-B  
  return ( int & )i; kqX %y  
  return ( int & )j; pno}`Cer  
最后执行i = j; ]~$@x=p2e  
可见,参数被正确的选择了。 ~:,}?9  
_Cf:\Xs m  
nGTGX  
Ax|'uvVAPT  
I`xC0ZUKj  
八. 中期总结 [x?9< #T  
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: 5o{U$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dVq9'{[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。 Jo qhmn$j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )Dms9:  
KiMlbF.~V  
*eD[[HbKX  
6qQ_I 0f  
G$_)X%Vb I  
{8":c n j  
九. 简化 .mwW`D  
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。 w&#[g9G%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 d8 ~%(I9  
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: D:K"J><@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $EIKi'!8  
  +-*/&|^等 N:'GNMu  
2. 返回引用。 AzzHpfv,  
  =,各种复合赋值等 M-;Mw Lx  
3. 返回固定类型。 Xa-TNnws?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) u1kCvi#N  
4. 原样返回。 *Q2 oc:6  
  operator, |$\1E+  
5. 返回解引用的类型。 ?$I9/r  
  operator*(单目) ,;MUXCC'  
6. 返回地址。 Dg~m}La  
  operator&(单目) Q<szH1-  
7. 下表访问返回类型。 ,d!@5d&Zi  
  operator[] f"\klfrRI_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #v$wjqK5  
  operator<<和operator>> -1$z=,q'  
82)=#ye_P  
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。 r1.zURY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =>o !   
|gk4X%o6  
template < typename Left > L B.B w  
struct value_return p4\sKF8-  
  { `o9:6X?RA  
template < typename T > @ZYJY  
  struct result_1 9;n*u9<  
  { mo tW7|p.e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ZLVgK@l  
} ; "7fEL:|j  
sm?b,T/  
template < typename T1, typename T2 > M4;M.zxJv  
  struct result_2 F;/^5T3wI  
  { X16O9qsh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zZY1E@~  
} ; s7jNRY V  
} ; fhdqes])  
"Ar|i8^G3  
[# X} (  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E>E^t=; [  
B`nI] _  
下面我们来剥离functor中的operator() qxyY2&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3z#> 1HD$  
ut]&3f''  
return l(t) op r(t) iBWEZw)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7On.y*  
return op l(t) lHliMBSc  
return op l(t1, t2) Bn.R,B0PL  
return l(t) op SY.koW  
return l(t1, t2) op g@t..xJ,  
return l(t)[r(t)] B4zuWCE@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5KTFf6Uq  
?|`n&HrP  
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: PxWH)4  
单目: return f(l(t), r(t)); &eO.h%@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +|<bb8%  
双目: return f(l(t)); -)&lsFF  
return f(l(t1, t2)); 2=<,#7zlJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 } nIYNeP?D  
L*p7|rq$"  
struct meta_divide x~IrqdmW  
  { ~rq:I<5  
template < typename T1, typename T2 > Xmb##:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Jp8,s%  
  { W?N+7_%'  
  return t1 / t2; +?QHSIQo  
} VgY6M_V  
} ; q)@;8Z=_c  
c/F!cW{z^  
这个工作可以让宏来做: Q?>*h xzoP  
|Ul4n@+2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8t7r^[T  
template < typename T1, typename T2 > \ &liFUP?   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1Qjc*+JzO.  
以后可以直接用 K0@bh/i/^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :YLYCVi|  
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 GsD?Z%t~%  
(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。。。) o5+7Lt]  
$QT% -9&  
E+ XR[p  
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 7bVKH[  
1x sJz^%V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uTl"4;&j  
class unary_op : public Rettype ,Cy&tRjR B  
  { m<;MOS  
    Left l; ulEtZ#O{_  
public : 3+ C;zDKa  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} VVuNU"-  
+,i_G?eX  
template < typename T > QD-Bt=S7l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const { q&`B  
      { 6aAN8wO;b  
      return FuncType::execute(l(t)); $fPiR  
    } ]g%HU%R-m  
C.}ho.} r  
    template < typename T1, typename T2 > iP9Dr<P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zQGj,EAM}  
      { qM>Dt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); W3X;c*j  
    } or)fx/%h  
} ; |\C.il7  
,W]}mqV%.'  
Sl \EPKZD  
同样还可以申明一个binary_op FELW?Q?k  
,&@FToR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SM<qb0  
class binary_op : public Rettype ;ae6h [  
  { Kr4%D*  
    Left l; daf-B-  
Right r; {=Py|N \\t  
public : pUgas?e&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i1HO>X:ea  
27F:-C~.9  
template < typename T > J3r':I}\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JvJ)}d$,&  
      { 5a&gdqg]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); # M Y4Mr  
    } kc@ \AZb  
<rU+{&FKNL  
    template < typename T1, typename T2 > X&i" K'mV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 20Rm|CNH?  
      { ZS&lXgo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); nXh<+7  
    } IJ{VCzi  
} ; *@YQr]~ ;  
\x_$Pu  
{PL,3EBG  
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 y}W*P#BDO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 tg~7^(s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )_ l( WF.  
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。 'E\qqE[;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tK\$LZ  
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。。。 (+TL ]9P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?J"Y4,{  
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) `K2vG`c  
下面是修改过的unary_op fKs3H?|  
CZCVC (/u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2\Yv;J+;  
class unary_op |fn%!d`2  
  { U71A#OD^U  
Left l; $K 1)2WG  
  L$ju~0jl)%  
public : DVBsRV)/  
N VDvd6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} oTpoh]|[  
!U1V('   
template < typename T > J=#9eW  
  struct result_1 ^$8WV&5q>  
  { tkHUX!Ow;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 52*KRq o  
} ; r"lh\C|  
&{x`K4N  
template < typename T1, typename T2 > u3PM 7z!~  
  struct result_2 ?&b"/sRS  
  { z)*\njYe  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1| xKb (_l  
} ; OJLyqncw  
A+hT2Ew@t}  
template < typename T1, typename T2 > &([Gc+"5E.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wY7+E/  
  { 3cFvS[JG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v;" pc)i  
} D._7)$d  
;:Y/"5h  
template < typename T > :*Z@UY   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,\PTn7_  
  { K$ |!IXs  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~A>-tn}O  
} @N\ Ht'f  
Uetna!ABB  
} ; Sr6?^>A@t  
bB.Yq3KI  
DJH,#re>  
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 leJ3-w{ 2  
好啦,现在才真正完美了。 /<IXCM.  
现在在picker里面就可以这么添加了: Mwd.S  
71HrpTl1fw  
template < typename Right > WQY\R!+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z`|E0~{-  
  { jx];=IC3tt  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %U&ztvR0C  
} StMvz~  
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。 )B Xl|V,  
5R#:ALwX:  
No w2ad&  
I]N!cEr;@-  
'\LU 8VC  
十. bind UeSPwY  
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。 3;EBKGg|  
先来分析一下一段例子 ? )"v~vs  
n,|YJ,v[  
/_/Z/D!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Hd~fSXFl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <V4"+5cJ8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^|%7}=e  
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。 ?*U:=|  
我们来写个简单的。 G4,BcCPQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .J9\Fr@  
对于函数对象类的版本: 8"x\kSMb  
h,2?+}Fn  
template < typename Func > 1.z !u%2  
struct functor_trait Qkg([q4  
  { d/Fy0=0  
typedef typename Func::result_type result_type; )$E'2|Gm/  
} ; xh!aB6m8R  
对于无参数函数的版本: L(kW]  
cN#f$  
template < typename Ret > 9B1bq#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [AAIBb +U  
  { @S  Quc  
typedef Ret result_type; Y/34~lhyl  
} ; 6Nz S<  
对于单参数函数的版本: #4?:4Im#  
U{-[lpd  
template < typename Ret, typename V1 > c}#(,<8X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @-}!o&G0  
  { Z+! 96LR  
typedef Ret result_type; \&%y4=y<sE  
} ; x!9bvQT  
对于双参数函数的版本: ut9R] 01:  
ZvW&%*k=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O9MBQNwjA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [E/^bM+  
  { F#\+.inO  
typedef Ret result_type;  B*Q  
} ; C= PV-Ul+  
等等。。。 iMs(Ywak]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +P"u1q*+p  
e\i}@]  
template < typename Func > (`K ~p Z  
struct func_return ;JR_z'<  
  { l`RFi)u~&  
template < typename T > :<E\&6# oC  
  struct result_1 ZUeA&&{  
  { y O?52YO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Zq"wq[GCN  
} ; A/*h[N+2!  
*Ja,3Qq  
template < typename T1, typename T2 > ^]?Yd)v  
  struct result_2 kZvh<NFh_  
  { J~rjI24  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #+PfrS=  
} ; 82Nw 6om6i  
} ; 08E,U  
5%(xZ  6  
I K Dh)Zm  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 i]n ?zWo_h  
. aqP=  
template < typename Func, typename aPicker > =J&aN1Hgt  
class binder_1 bR? $a+a)  
  { vke]VXU9z  
Func fn; d`4@aoM  
aPicker pk; rwep e5  
public : FuZLE%gP  
gT4H? #UB  
template < typename T > =)y=39&;/  
  struct result_1 d9uT*5f  
  { g4>1> .s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $^"_Fox]A\  
} ; dq$C COC^F  
'QEQyJ0EB  
template < typename T1, typename T2 > ^,;8ra*h  
  struct result_2 h\$juIQa  
  { 9]TvL h3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {uMqd-Uu  
} ; FUU/=)^P$  
2T#>66^@q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /w*;|4~Bf  
^5![tTJ  
template < typename T > fTc ,"{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H) &pay  
  { s_N]$3'[E  
  return fn(pk(t)); h^6Yjy  
} 2VNfnk  
template < typename T1, typename T2 > #2*2xt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t#[u X?  
  { lw"5p)aB  
  return fn(pk(t1, t2)); A4uDuB;;ZQ  
} ,\ RxKSU  
} ; E8.xmTq  
#5.L%F  
:,(ZMx\  
一目了然不是么? d[.JEgU  
最后实现bind (KxL*gB  
0Ku%9wh-  
1z[GYRSt  
template < typename Func, typename aPicker > y:+s*x6Vg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) s%R'c_cGZ  
  { ~h*p A8^L  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); xiPP&$mg  
} g"Z X1X  
+~A<&7[}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Q-GnNT7MB3  
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。 hq^@t6!C\m  
pJ1Q~tI  
十一. phoenix 8QGj:3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |.Pl[y  
'qg q8  
for_each(v.begin(), v.end(), mjqVP.  
( /RmHG H!  
do_ _}B:SM  
[ R?Or=W)i  
  cout << _1 <<   " , " ~:%rg H  
] |cBpX+D  
.while_( -- _1), *AU"FI> V  
cout << var( " \n " ) -cHX3UAEI  
) ?geEq'  
); ,\K1cW~U5  
IFY,j8~q  
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: pMX#!wb  
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 z<F.0~)jb  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 AQ 5CrYb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: lAwOp  
e[@q{.  
mTzzF9n"Y  
template < typename Cond, typename Actor > ~=,|dGAa$  
class do_while NX(.Lw}  
  { '?~k`zK  
Cond cd; ?DC3BA\)  
Actor act; N|ut^X+|\  
public : $v6dB {%Qu  
template < typename T > ,SAS\!hsE  
  struct result_1 q_N8JQg  
  { !Fz9\|  
  typedef int result_type; tU%-tlU9?  
} ; ^m   
EO;f`s)t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fx QN  
?7cF_Zvve  
template < typename T > M9@#W"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #mX=Y>l  
  { xe: D7  
  do ;6} *0V_!k  
    { |j i}LWcD  
  act(t); G'z&U?Ng  
  } 8P3EQY -  
  while (cd(t)); d*lnXzQor  
  return   0 ; <oS k!6*  
} 1b'1vp  
} ; WQ]~TGW  
9k^;]jE  
K`@GN T&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eb)S<%R/  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Q H%{r4  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 m//(1hWv7  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 T] nZ3EZ  
下面就是产生这个functor的类: >29eu^~nh  
Z<|ca T]Q(  
P$)9osr  
template < typename Actor > x c-=;|s  
class do_while_actor 56o?=|  
  { dxkXt  k  
Actor act; (iK0T.  
public : ,F J9C3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X./4at`  
>:s.` jV<  
template < typename Cond > 0rT-8iJp4P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; flLC\   
} ; J680|\ER  
cmu5KeH  
Fa9]!bW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 UJ)\E ^Hp  
最后,是那个do_ t9PS5O ;  
?#\?&uFJ}  
SF;;4og  
class do_while_invoker 8jjJ/Mz`  
  { -{ZTp8P>  
public : AdB5D_ Ir  
template < typename Actor > .l*]W!L]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j~"X`:=  
  { fh \<tnY  
  return do_while_actor < Actor > (act); H#G~b""mY  
} 11 .RG *  
} do_; HqU"i Y>b  
3;j?i<kM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }_M .-Xm  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 A{;b^ IK  
最后来说说怎么处理break和continue ;=Bf&hY&  
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。 -Tk~c1I#`  
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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