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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L,b|Iq  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nszpG1U:  
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, ;Na8 _}  
~']&.  
ZRXI?Jr%  
?jNF6z*M6  
  class filler u}-d7-=  
  { P[rAJJN/E  
public : ub`z7gL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M>?aa6@0  
} ; m\*&2Na  
Ynv9&P  
k Zk .]b  
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: Xzx[C_G  
3AdP^B<  
6C:x6'5[  
@9_nwf~X4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Yw~;g: =  
ur/Oc24i1n  
K,x$c %  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xZ^ywa_  
QO5OnYh  
"C:rTIH  
U9<_6Bsd  
二. 战前分析 /{fZH,!L  
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。 ?)!SmN/  
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 -!XrwQyk  
#'J~Xk   
/;(<fh<bY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~8jThi U  
  /* --------------------------------------------- */ 6PiEa(  
vector < int *> vp( 10 ); I`/]@BdgY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); v\fzO#vj  
/* --------------------------------------------- */ 5c<b|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2yl6~(JC+  
/* --------------------------------------------- */ NlA*\vco  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rumAo'T/%  
  /* --------------------------------------------- */ pZu?V"R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d>^~9X  
/* --------------------------------------------- */ $|Q".dD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZvUp#8x(3  
Vn)%C_-]A  
C@ FxB[  
zTkFX67)  
看了之后,我们可以思考一些问题:  C}Rs[  
1._1, _2是什么? .KFA218h*x  
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。 XXXl jh6  
2._1 = 1是在做什么? k |^vCZ<(x  
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。 Xf6fH O  
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。 3|q2rA  
Lqg] Fd  
USE   
三. 动工 nARxn#<+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n49;Z,[~  
u06tDJ[  
+VwV5iy[`  
0xN!DvCg>.  
template < typename T > IS-}:~Pi  
class assignment '^hsH1  
  { *:?QB8YJ  
T value; @o`sf-8x  
public : 7`Qde!+C  
assignment( const T & v) : value(v) {} |B 9t-  
template < typename T2 > kl| g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }(m1ql  
} ; hl`u"?rg  
7@JjjV  
c2/"KT  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z?-;.G*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^#2xQ5h  
>xZ5 ac I  
J l\'V  
V)=Z6ti  
  class holder X|,["Az 8  
  { cbfD B^_  
public : \]t]#D>0  
template < typename T > &i)helXs]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^ s=*J=k  
  { ]}.0el{  
  return assignment < T > (t); _wmI(+_  
} TopHE  
} ; Zgy7!AF!  
_FT6]I0  
|hc\jb  
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: 7"#f!.E  
'(tj[&aL  
  static holder _1; v_.HGG S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 jKS!'?  
w\Iqzpikr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S.1( 3j*  
而不用手动写一个函数对象。 Z0 aUHWms  
]Y{,Nx  
ewpig4  
bf1)M>g,O  
四. 问题分析 ) y`i@S}J  
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。 ^,`M0g\$  
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。 Oo1ecbY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C!5I?z&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 EZ/^nG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |U EC  
eSn$k:\W  
五. 问题1:一致性 w763 zi{  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 1 =^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +mLD/gK`  
Cs#w72N  
struct holder _KN: o10U  
  { \ADLMj`F|  
  // &atyDFJ'  
  template < typename T > =DC 3a3&%  
T &   operator ()( const T & r) const C B/r]+4  
  { /kRAt^4!  
  return (T & )r; ' Rc#^U*n  
} #3+~.,X9  
} ; SB/3jH  
6} #"qqnx  
这样的话assignment也必须相应改动: lH6fvz  
n[P\*S  
template < typename Left, typename Right > +(&|uq^  
class assignment x6v,lR  
  { Pj&A=  
Left l; v%nP*i9  
Right r; X$^JAZ09  
public : G|*G9nQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s4bv;W  
template < typename T2 > +{e`]t>_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @Z q[e   
} ; 3ev -Iqz  
(:n|v%  
同时,holder的operator=也需要改动: iZ "y7s  
r^5jh1  
template < typename T > {m[Wyb(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 96}eR,  
  { X}W)3v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); TF2KZL#A|  
} =?/&u<  
;A"\?i Q  
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。 :j,}{)5=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T?rH ,$:  
q:]Q% IC^  
return l(rhs) = r; $8g42LR'  
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。 x<>YUw8`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bLlH//ZRH  
#U"1 9@|}  
template < typename Tp > (f>M &..  
class constant_t M1{(OY(G  
  { c1#+Vse  
  const Tp t; 328L)BmW  
public : Mk5RHDh  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} JD lBVZ!  
template < typename T > RRzP* A%=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VB"(9O]  
  { MI*Sq\-i  
  return t; a g;dc  
} +|&0fGv;d9  
} ; -?fR|[\[U  
Yt{&rPv,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !_x*m@/  
下面就可以修改holder的operator=了 ^P$7A]!  
A ~&+F>Z  
template < typename T > "~\*If  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Nfb`YU=  
  { p6[ (81  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  }_%P6  
} _#pnjo   
#pA[k -  
同时也要修改assignment的operator() #PFO]j!_b  
wS$46M<  
template < typename T2 > j^ EbO3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bE I!Ja  
现在代码看起来就很一致了。 S^j,f'2  
1;&T^Gdj  
六. 问题2:链式操作 BIfi:7I;Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?,XC =}  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 '5rU e\k  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 vr4S9`,  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 BX3lP v  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mx}E$b$<CY  
/gw Cwyo  
template < typename T > 'n4u-pM(nB  
struct result_1 e{!vNJ0`  
  { r/PKrw sC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Xw^X&Pp  
} ; MZ~.(&  
GYoseqZM  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: PAoX$q  
p+<}Y DMb  
template < typename T > L_?$ayZ;  
struct   ref x+:zq<0|  
  { aU(tu2  
typedef T & reference; j@v-|  
} ; gp/YjUH7k8  
template < typename T > _6rKC*Pe1  
struct   ref < T &> Euu ,mleM  
  { M&[b.t*  
typedef T & reference; XKSX#cia  
} ; } yq  
T2|:nC)@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _}ele+  
Eem g  
template < typename T > N-QCfDao  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {^m5#f 0"  
  { >EIrw$V$  
  return l(t) = r(t); hdg<bZk:  
} TzrW   
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。 VDiOO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3 Gd|YRtk  
voh^|(:(TH  
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 >'Hx1;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: or.\)(m#(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 EfKntrom[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 bNs[O22  
最后的布局是: V6*?$o  
                Add U>A6eWhH  
              /   \ 0jTMZ<&zZ  
            Divide   5 PbEQkjE  
            /   \ FmI;lVF0j  
          _1     3 4J}3,+  
似乎一切都解决了?不。 ^c'f<<z|7r  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 aAcKwCGq\  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 `]{Psc6_=  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 6[+j'pW?  
h2;l1 G,  
template < typename Right > iNLDl~uU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5!h<b3u>]  
Right & rt) const 7LdzZS0OM  
  { )_Iz>)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '!@A}&]  
} y@ .b 4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nx$bM(.  
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。 `oXg<tivU  
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。 UN(3i(d  
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。 uMpl#N p  
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。 .hne)K%={y  
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? Gh iHA9.  
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: ~'{VaYk]v  
|0]YA  
template < class Action > U!NI_uk  
class picker : public Action eI?HwP{m  
  { &Ea"hd  
public : RNe9h lr  
picker( const Action & act) : Action(act) {} X TM$a9)  
  // all the operator overloaded #/s7\2  
} ; kyu2)L2u  
/+29.1#|  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 D}Au6  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: V8T#NJ  
t)!V +Qcb  
template < typename Right > iLQSa7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0<3E  
  { n{$}#NdV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Cy6%S).c  
} 0}D-KvjyP  
z2v<a{e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bl`D+/V   
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 i0b.AA  
hd8B0eD'  
template < typename T >   struct picker_maker gY%OhYtF2  
  { y]7%$* <  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wePI*."]  
} ; +\srZ<67  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F:S"gRKz  
  { 'H!V54 \j  
typedef picker < T > result; pbPz$Y  
} ; a^(2q{*  
_TrZ'iL}T  
下面总的结构就有了: :q(D(mK  
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。 6-tiRk~  
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。 WqR7uiCi  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O%52V|m}{  
至此链式操作完美实现。 "~_$T@^k>  
x\6] ;SXX  
%n4@[fG%K  
七. 问题3 Q*Y 4m8wY  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 O/(3 87=U  
#jOOsfH|k  
template < typename T1, typename T2 > W,QnU d'N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "6NFe!/Y$*  
  { 0_YxZS\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;cM8EU^.  
} i_j9/k  
KzEuPJ?  
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: w$w>N(e  
Y|{r vBKjf  
template < typename T1, typename T2 > 'Qm` A=  
struct result_2 r Iya\z1W  
  { aukk|/3Ih  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zWCW:dI  
} ; 'hwV   
GM)\)\kNF  
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? D8r>a"gx  
这个差事就留给了holder自己。 3q~":bpAp  
    =]_d pEEQ  
{:};(oz)f  
template < int Order > 6%\7.h  
class holder; y]QQvCJr3d  
template <> 323yAF  
class holder < 1 > |k7ts&2  
  { Gg}LC+Y  
public : Pjj;.c 7_j  
template < typename T > bOd sMlJkN  
  struct result_1 Sg_-OX@f  
  { T0*TTB&b  
  typedef T & result; .swgXiRvs  
} ; O9qKwn;q(  
template < typename T1, typename T2 > ?v)"%.  
  struct result_2 %b-;Rn  
  { #RLch  
  typedef T1 & result; QRg"/62WCD  
} ; iP#A-du  
template < typename T > |$.sB|_ N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y bn=Gy  
  { b]so9aCz  
  return (T & )r; |j5A U  
} ?Qo_ KQ%sn  
template < typename T1, typename T2 > ',J%Mv>Yf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m|#(gX|F  
  { 5EV8zf  
  return (T1 & )r1; 8&2gM  
} J<5vs3[9  
} ; 1CS]~1Yp:  
R^u^y{ohr  
template <> !Lg}q!*%>V  
class holder < 2 > 0\_R|i_`>  
  { <-oRhi4  
public : .U(SkZ`6  
template < typename T > {C0OrO2:  
  struct result_1 @h7GTA \  
  { EbwZZSds1  
  typedef T & result; Pg8=  
} ; -Aym+N9  
template < typename T1, typename T2 > VKfHN_m*  
  struct result_2 3UtXxL&L`  
  { M,U=zNPnk  
  typedef T2 & result; kX .1#%Ex  
} ; .;v'oR1x5  
template < typename T > Oy`\8*Uy__  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <^c0bY1  
  { @:&dOqQ  
  return (T & )r; 7XC}C+  
} Tu#k+f*s  
template < typename T1, typename T2 > <@ex})su  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B-p5;h>  
  { |B WK"G  
  return (T2 & )r2; WG=r? xE  
} ?B:wV?-`  
} ; soK_l|z:J  
U5%]nT"[]  
mNB ]e5 ;N  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Bq =](<>>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: YZu# 0)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e7AI&5Eg{  
TK?N^ly  
return l(i, j) = r(i, j); tD482Sb=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) r<H^%##,w  
g {wPw  
  return ( int & )i; 'QS~<^-j"  
  return ( int & )j; fBh|:2u  
最后执行i = j; & b2(Y4  
可见,参数被正确的选择了。 (D3m5fO  
j 0NPd^  
GB Un" _J  
.tZ$a_O  
>(J!8*7  
八. 中期总结 MNE)<vw>  
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: %R"nm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G2k71{jK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;] o^u.PC  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v^E2!X  
mw.aavB  
z1A-EeT  
;8kfgp M_  
Cagq0-:(p  
I#e*,#'S  
九. 简化 :|( B[  
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。 ur5n{0#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3ml|`S  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: C%&7,F7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !WmpnPr1  
  +-*/&|^等  i.]}ooI  
2. 返回引用。 5y)kQ<x"  
  =,各种复合赋值等 &*}S 0  
3. 返回固定类型。 K|&y?w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) VmW_,  
4. 原样返回。 Fv3fad@x  
  operator, xD~:= ]G  
5. 返回解引用的类型。 &BQ`4j~.  
  operator*(单目) # wG}T .*  
6. 返回地址。 5r.{vQ  
  operator&(单目) UE(%R1Py  
7. 下表访问返回类型。 SnVnC09y  
  operator[] UCl,sn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k: c)|2  
  operator<<和operator>> nTLdknh"  
/{Nx%PqL  
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。 #t;@x_2yD\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: RhYf+?2  
GU_R6Wt+  
template < typename Left > r;9F@/  
struct value_return ba ,2.|  
  { D].1X0^hp  
template < typename T > B[8  
  struct result_1 oas}8A)  
  { `,xKK+~YG-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @c5TSHSL.  
} ; 5*~G7/hT  
~ZT(@w  
template < typename T1, typename T2 > O{Wy;7i  
  struct result_2 40mgB4I  
  { uP<tP:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f~t*8rG~m  
} ; 3PPN_Z  
} ; 4R.rSsAH  
`O*+%/(  
IE,xiV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Kk-A?ju@g  
I)T]}et  
下面我们来剥离functor中的operator() u|i.6:/=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v, 9MAZ,  
.t$~>e .  
return l(t) op r(t) r65/O5F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k\I+T~~xD  
return op l(t) !Yd7&#s  
return op l(t1, t2) "/g/Lc  
return l(t) op oF8#gn_  
return l(t1, t2) op qE!.C}L +  
return l(t)[r(t)] \$W>@w0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0escp~\Z  
6]1cy&SG  
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: ;(5b5PA  
单目: return f(l(t), r(t)); DavpjwSn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [HLXWu3  
双目: return f(l(t)); 9Eu.Y  
return f(l(t1, t2)); [AA'Ko  
下面就是f的实现,以operator/为例 \%g# __\  
<XDYnWz  
struct meta_divide 1U^;fqvja  
  { rI23e[  
template < typename T1, typename T2 > U8m/L^zh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _vr> -:G  
  { iK%%  
  return t1 / t2; ^`?2g[AA  
} DSf  
} ; $qO%lJ:  
Rw-!P>S$  
这个工作可以让宏来做: g ]%sX6T  
qp;eBa  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ P+K< /i  
template < typename T1, typename T2 > \ C+tB$yahO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =n7QLQU  
以后可以直接用 HtFc+%=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,}?x!3  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 -q'G]}  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 1<766  
X2\1OWR0  
\k&2nYVHf  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 qJN!L))  
,E ]vM&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jjLx60|{  
class unary_op : public Rettype RKru hF  
  { `-yo-59E[  
    Left l; ;@/^hk{A  
public : + xYU$e6Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >x'R7z23  
dA 03,s  
template < typename T > T%q@jv{c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P-]u&m/6  
      { VCf/EkC  
      return FuncType::execute(l(t)); x#)CH}J  
    } r8%"#<]/  
n[+$a)$8  
    template < typename T1, typename T2 > }%) ]b*3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m-u3^\'  
      { o|`%>&jP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); C!X"0]@FA  
    } [[FDt[ l4  
} ; lf2Q  
(Y!{ UNq5  
?q{HS&k  
同样还可以申明一个binary_op 2e_m>I  
CNMcQP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $Sls9H+.  
class binary_op : public Rettype %r =9,IJ  
  { ks19e>'5Q  
    Left l; u,~/oTg O  
Right r; 15J t @{<r  
public : Ah :d2*SR4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2e?a"Vss  
jCp^CNbA  
template < typename T > $Cnv]1%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eHE?#r16Z  
      { +d!"Zy2|B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  Q'~3Ik  
    } 2I$-&c]  
328gTP1  
    template < typename T1, typename T2 > vw2yOL RX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &zV; p  
      { T|^KG<uPV!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $97EeE:{M  
    } e| Sw+fhy<  
} ; It#T\fU  
wX+KW0|>  
rO[ Zx'a  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 zvOSQxGQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Qv B%X)J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *f-8egt-  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 |%$mN{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6 K-jje;)  
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。。。  ovsI2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D` abVf  
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) @+&QNI06S  
下面是修改过的unary_op B&Iy_;  
Z(c2F]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d>hLnz1O  
class unary_op w$$vR   
  { el3lR((H  
Left l; 94'0X  
  $.KD nl^  
public : ~#PC(g  
a&C}' e"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #,;X2%c  
;@s'JSPt  
template < typename T > 9-hVlQ~|  
  struct result_1 VWT\wA L  
  { `3'4_@7s9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #G\;)pT  
} ; 0u=FlQ }h  
~9JLqN"  
template < typename T1, typename T2 > L@x#:s=  
  struct result_2 g1(`a`M  
  { l g43  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n]a/nv  
} ; CAtdx!  
V)3S.*]  
template < typename T1, typename T2 > 0=I:VGC3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |yYu!+U  
  { p^X \~Yibs  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &\ \)x.!  
} ;H`>jI$  
>*e,+ok  
template < typename T > $94l('B6H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uS&NRf9A  
  { .TKKjS%8  
  return OpClass::execute(lt(t)); yQdoy^d/4  
} ]`u_d}`  
Y4,LXuQ  
} ; 99u9L)  
C?fa-i0l^  
b&xlT+GN  
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 pHv~^L%=  
好啦,现在才真正完美了。 v|#}LQZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?0hEd9TU  
KV]8o'  
template < typename Right > K-,8~8[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Gb_y"rx?0  
  { A i5|N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); HRF;qR9v  
} q<>aZ|r  
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。 0PT\/imgN  
kzXmiBL<9  
 "?(N  
]}HuK#  
hkoCbR0}8  
十. bind *Rj(~Q/t  
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。 <imIgt|`2  
先来分析一下一段例子 1Aw/-FxJ  
QX >Pni  
$*z>t*{7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f]37Xl%I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Avr2MaY{h  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 EH~XN9b  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =#K$b *#  
我们来写个简单的。 {v~.zRW%]r  
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]qv,>  
对于函数对象类的版本: ?R8wmE[w  
Jrm 9,7/  
template < typename Func > aEwwK(ny  
struct functor_trait 8e*1L:oB!  
  { < rqFBq 8  
typedef typename Func::result_type result_type; 4;.y>~z  
} ; uIb,n5  
对于无参数函数的版本: '980.  
;8J+Q0V  
template < typename Ret > b%"Lwqdr7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `/\Z{j0_  
  { QGM@m:O  
typedef Ret result_type; ZQ'bB5I  
} ; Tye[iJ  
对于单参数函数的版本: v cZg3:j  
i1k#WgvZR  
template < typename Ret, typename V1 > csNB  \  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <C6*-j1oz  
  { Ihn+_H u  
typedef Ret result_type; y1@*)| r  
} ; /Xo8 kC  
对于双参数函数的版本: [9>h! khs  
mf\eg`'4?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > = gbB)u-Pc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ()+PP}:$A  
  { i6y$P6s  
typedef Ret result_type; !Ey=  
} ; <JNiW8 PG  
等等。。。 |NoTwK  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~.H*"  
do>,ELS+m  
template < typename Func > p ! _\a  
struct func_return MrGq{,6C  
  { H$o=kQN  
template < typename T > KqNbIw*sR  
  struct result_1 DtrR< &m  
  { xG|T_|?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U'K{>"~1a  
} ; r3_O?b  
1#m'u5L  
template < typename T1, typename T2 > |{en) {:  
  struct result_2 eK)R=M@i  
  { G &LOjd 2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ccPTJ/%$  
} ; !/;/ X\d  
} ; Zl4X,9Wt  
4,)EG1  
"ytPS~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >&g^ `  
v+b#8  
template < typename Func, typename aPicker > & uMx*TTY  
class binder_1 K\3N_ztu  
  { >L_nu.x  
Func fn; iS]4F_|vd  
aPicker pk; 4[VW~x07  
public : <Mq vGXI  
KyQd6 1  
template < typename T > rT mVHt  
  struct result_1 )oU%++cdo  
  { `k]2*$%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; HZJ)q`1E  
} ; %p t^?  
XTro;R=#  
template < typename T1, typename T2 > 618k-  
  struct result_2 `:>N.9'o  
  { JOUZ"^v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t3(~aH  
} ; ]htx9ds=  
&`}ACTY'P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6)1xjE#  
^)1!TewCY  
template < typename T > ]8|peo{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,A9{x\1!  
  { Wl{wY,u  
  return fn(pk(t)); 6BObV/S Jg  
} GC)xQZU)s  
template < typename T1, typename T2 > !$!"$-5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4~e6z(  
  { 6D29s]h2  
  return fn(pk(t1, t2)); eXCH*vZY  
} cpQhg-LY|  
} ; ,S7M4ajVZB  
=%0r_#F%=  
%5/h;4   
一目了然不是么? J72 YZrc  
最后实现bind p 4Y 2AQ9  
a*?,wmzl  
$jN,] N~  
template < typename Func, typename aPicker > |r/4 ({n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A{ Ejk|  
  { g({dD;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h9j/mUwV  
} 0BQ<a  
k1_ 3\JO"6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wIK&EGQ  
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。 pu5-=QN  
J@Qw6J  
十一. phoenix usOIbrQ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $jNp-5+Q;  
^ ,yh384  
for_each(v.begin(), v.end(), <rFKJ^B  
( bId@V[9  
do_ qJLtqv  
[ \7A6+[ `fa  
  cout << _1 <<   " , " 2z[A&s_  
] \&5t@sC  
.while_( -- _1), wEJ?Y8  
cout << var( " \n " ) 3NC-)S  
) @M]7',2"  
); t"]~e"  
|csR"DOqz  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: b+ J)  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +)l6%QKcW  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M}BqSzd*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: j?'It`s  
Jp]eFaqp  
[G[|auKF  
template < typename Cond, typename Actor > Ae 3:"  
class do_while s7}46\/U  
  { A?/(W_Gt^M  
Cond cd; 1b-_![&]1  
Actor act; 2^C>orKQ0  
public : q(I`g;MF  
template < typename T > Ff @Cs0R  
  struct result_1 a'2^kds  
  { by8~'?  
  typedef int result_type; ?O<D&CvB  
} ; x-HN]quhe  
QSq0{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G@Y!*ZH*f  
+>wBGVvS  
template < typename T > #0;ULZ99aH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9akIu.H  
  { KWH l+p L  
  do 0xQ="aXE  
    { O#962\  
  act(t); zwa%$U  
  } U%nLo[k  
  while (cd(t)); kKP<K+hH  
  return   0 ; #N'W+M /  
} 7r4|>F  
} ; j6_tFJT  
-@EAL:kY  
e=m=IVY #W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  F6\Hqv  
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。 GnzKDDH '  
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。 swh8-_[c/  
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。 - .EH?{i  
下面就是产生这个functor的类: hPB^|#}  
C>:'@o Z  
:]hNw1e  
template < typename Actor > ?'$Yj>R6  
class do_while_actor J>XMaI})U  
  { Ob#d;F  
Actor act; 2/W5E-tn  
public : ]'iOV-2^'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :ENdF `nC  
dRD t.U!T  
template < typename Cond > c?0.>^,B Q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; t/57LjV  
} ; Adma~]T9  
<X b B;  
p&nPzZQL(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %HAforH  
最后,是那个do_ y9xvGr[l  
3\B 28m  
t3// U#  
class do_while_invoker !\ 6<kQg#  
  { ?~p]Ey}~9  
public : <n-}z[09  
template < typename Actor > FP_q?=~rFs  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #@3& 1 }J/  
  { 0Kytg\p}  
  return do_while_actor < Actor > (act); h7"c_=w+  
} U7do,jCoa  
} do_; $"P[nNW3  
l3O!{&~K  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N7 FndB5%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ' %&gER  
最后来说说怎么处理break和continue x,% %^(  
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。 !K[UJQ s\  
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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