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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q$"?P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 db&!t!#,  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, Pq@ -`sw  
YL78cWOs  
`g4N]<@z  
bZ^'_OOn  
  class filler yPg0 :o-  
  { <PM.4B@  
public : BzV97'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C ](djkA$  
} ; reM~q-M~o@  
fRq+pUx U  
\v$zU  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: (!qfd Qq#  
sB$ "mJ  
{u -J?(s}  
v`G}sgn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Zj_2B_|WN#  
_~*j=XRs  
,X;$-.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <0? r# }  
#_ UP}G$  
8&3& ^!I  
R%q:].  
二. 战前分析 G9GHBwT  
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。 LC$M_Cpw  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 .J8 gW  
(44L8)I.D  
IKaW],sr#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y3s8@0b3  
  /* --------------------------------------------- */ 7G*rxn"d  
vector < int *> vp( 10 ); gm =C0Sp?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U<>@)0~7g!  
/* --------------------------------------------- */ 2|] <U[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W]_a_5  
/* --------------------------------------------- */ Bjj =UtI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <:T/hm$  
  /* --------------------------------------------- */ G)c+GoK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3x 7fa^umR  
/* --------------------------------------------- */ SuNc&e#(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _a|g >  
H q?F@X  
)?$@cvf  
9_.pLLx  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,?IXfJ`c  
1._1, _2是什么? {P\Ob0)q  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 -AU'1iRcK7  
2._1 = 1是在做什么? bv7xh*/  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 bj0<A  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 A f!`7l-  
dm40qj  
A$n.'*gK  
三. 动工 "gzn%k[D9m  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )8'v@8;-  
3Zs0W{OxU  
qJO6m-  
\2#K {  
template < typename T > 59v=\; UI  
class assignment RlU?F  
  { L; A#N9  
T value; DMs8B&Y=  
public : m=v.<+>  
assignment( const T & v) : value(v) {} SG&H^V8  
template < typename T2 > c* ~0R?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } n "^rS}Y]  
} ; 4>fj @X(3  
m!!;CbPo  
k>8OxpaWv?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *f{4 _ts  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p]?eIovi  
WE_'u+!B  
8wZ $Hq  
7}~nQl2  
  class holder B<h4ZK%  
  { 4ji'6JHPg  
public : pU,\ &3N  
template < typename T > 3-n&&<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .i*ja*   
  { u`oJ3mS;  
  return assignment < T > (t); [nX{ sM%  
} p)"EenUK  
} ; 0"+QWh  
%u<r_^w5  
;j(*:Nt1  
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: wN6sica|  
`/wXx5n5<  
  static holder _1; 7Wiwnv_"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 */TO $ ^s  
Do^yer~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8JW0;H<  
而不用手动写一个函数对象。 ?Iaqbt%2  
 :J)^gc  
]^{5`  
 #.Ly  
四. 问题分析 L=s8em]7l  
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。 $U. 2"  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _+}hId  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @cm[]]f'l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _n4`mL8>kH  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "/UPq6  
FgPmQ  
五. 问题1:一致性 CPP9=CoR37  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| a"1LF`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,pkzNe`F  
*|0W3uy\Y  
struct holder U^-J_ yq  
  { ]Rp<64I o  
  // B8up v~U 6  
  template < typename T > gK dNgU  
T &   operator ()( const T & r) const QEx&AT  
  { fKuaom9  
  return (T & )r; [!ZYtp?Hf  
} 4L,&a+)  
} ; H-X5A\\5  
:b#5 cMUe  
这样的话assignment也必须相应改动: kaDn= ={YM  
F{}:e QD  
template < typename Left, typename Right > )oS~ish  
class assignment C{ Z*5)  
  { dQ<e}wtg  
Left l; J=n^&y  
Right r; 91#n Aj%  
public : x_H"<-By  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P|aSbsk:I<  
template < typename T2 > a<V Mh79*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \nQEvcH  
} ; ,l\D@<F  
Io_7  
同时,holder的operator=也需要改动: m :]F &s  
D[Ld=e8t  
template < typename T > fK=vLcH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8}^ym^H|j  
  { &0-Pl.M  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,z0E2  
} :/NP8$~@j  
vF@.B M>  
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。 +Pn`AV1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H329P*P  
1+Y; "tT  
return l(rhs) = r; Q@UY4gA '  
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。 ]6HnK%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @gJPMgF$F  
m$q*  
template < typename Tp > NW Pd~l+  
class constant_t It^_?oiK  
  { P`M1sON~  
  const Tp t; W@FGU  
public : jTY{MY Jh  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P99s   
template < typename T > N{zou?+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7jF2m'(  
  { <NMOs"NB  
  return t; :.\h.H;  
} mDU-;3OqF  
} ; _n< @Jk~  
lnntb3q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 DzCb'#   
下面就可以修改holder的operator=了  eYRm:KC  
V{kgDpB  
template < typename T > GP}+c8|2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2E3x=  
  { I~Z m**L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  \R<OT%8  
} ~wRozV  
YcBAW4B`  
同时也要修改assignment的operator() iD9hqiX&  
n 6|\  
template < typename T2 > V?cUQghHg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5($ '@u  
现在代码看起来就很一致了。 (tP^F)}e5  
rW3fd.;kss  
六. 问题2:链式操作 M3 $MgsN:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `{I-E5 x  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 S b3@7^  
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。  Z@`HFZJ  
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。 O k~\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D<cHa |  
n-_-;TYH  
template < typename T > o,RLaS,BK'  
struct result_1 c8jq.y v  
  { BK]q^.7+:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ];go?.*C  
} ; #VEHyz6P  
07+Qai-]  
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: etH%E aF[  
Z`b{r;`m8  
template < typename T > zKk2>.  
struct   ref u-. _;  
  { w#,C{6  
typedef T & reference; <[7.+{qfW  
} ; fm\IQqIK%  
template < typename T > YX_p3  
struct   ref < T &> fW4N+2  
  { iB5Se  
typedef T & reference; dLm~]V3  
} ; OPwj*b:-m  
y8un&LP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ij}RlYQz  
nV%1/e"5  
template < typename T > / %U+kW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const eJ#q! <   
  { yg gQ4y6  
  return l(t) = r(t); 6nRD:CH)X  
} ;Z"6ve4  
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。 $R7n1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。   Hs8c%C  
2, ` =i  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 l M5Xw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: kfBVF%90  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FHI` /  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o+(.Pb  
最后的布局是: Llk4 =p  
                Add PK5xnT:  
              /   \ |[?"$g9v  
            Divide   5 ;K0kQ<y-Y  
            /   \ hX]vZR&R  
          _1     3 ,&!Txyye  
似乎一切都解决了?不。 : \w\K:  
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。 Dm[4`p@IY\  
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。 k9.2*+vvg  
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: XU .FLNe  
hd.^ZD7  
template < typename Right > C9U~lcIS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wz5xJ:Tj  
Right & rt) const :~pPB#)nk  
  { ewSFB< N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  tQB+_q z  
} #m6 eG&a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jx&pRjP  
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。 b}p0&%I  
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。 j9sf~}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。 # &o3[.)9  
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。 T+m`a #  
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? {mMrD 5  
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: %< JjftNQ  
it!8+hvq9*  
template < class Action > oW(p (>  
class picker : public Action /+ vl({vV  
  { 'Uew(o  
public : |0ahvsrtW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -4o6 OkK<  
  // all the operator overloaded |r!G(an1x4  
} ; ^$Dpdz I  
P}y}IR{6  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Z16G  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: agN`) F!  
]L%qfy4  
template < typename Right > J (Yfup  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EX7cjQsml  
  { d {a^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V=BF"S;-'  
} wX" 6 S:  
"d>{hP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IY?[0S  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0~Ot  
:bFmw dX  
template < typename T >   struct picker_maker Glcl7f"<^  
  { V}=9S@$o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .@Z qCH  
} ; f@T/^|`mh  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u[dR*o0'  
  { k5]s~* ,0  
typedef picker < T > result; p#) u2^  
} ; | Uf6k`  
MQY^#N  
下面总的结构就有了: pHEhB9_A!  
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。 i)g=Lew  
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。 LX'.up11X5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }BS.OK?  
至此链式操作完美实现。 E!&A[TlX\  
s\,F 6c  
A1zM$ wDU  
七. 问题3 \:]Clvc  
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。 /Y:&307q  
O&Q_ vY  
template < typename T1, typename T2 > j1%o+#df  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E8zga )  
  { Z;=G5O uvQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); G1z[v3T  
} >{p&_u.r-  
u~7mH  
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: 4eK!1|1  
i-w^pv'  
template < typename T1, typename T2 > h`X)sC+  
struct result_2 9{@[ l!]W  
  { 1r;]==  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lxx)l(&  
} ; e3,TY.,Ay  
KWbnSL8  
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? [74HUw>  
这个差事就留给了holder自己。 B:#5U85m  
    hJ$o+sl  
9J h"1i>x2  
template < int Order > ~=91Kxf  
class holder; 8+K=3=05#U  
template <> S7]\tw_L)  
class holder < 1 > )Kkw$aQI"d  
  { 4^cDp!8  
public : gcDo o2RE  
template < typename T > ~sj'GEhEg  
  struct result_1 oU`8\ n](  
  { I[,tf!  
  typedef T & result; GSo&$T;B6  
} ; "} =RPc%9  
template < typename T1, typename T2 > Xmr|k:z  
  struct result_2 Agt6G\ n  
  { s+IU%y/9$a  
  typedef T1 & result; Syv[ [Ek  
} ; U$jw8I'.  
template < typename T > "zFv? ay  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M &`ZF  
  { +@*}_%^l"  
  return (T & )r; [P~6O>a5p  
} \1|]?ZQ\K  
template < typename T1, typename T2 > .,Q j3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gwVfiXR4  
  { r*?rwtFtg  
  return (T1 & )r1; {6H%4n  
} vxuxfi8x  
} ; rHe*/nN%*  
X 'D~#r  
template <> b^ wWg  
class holder < 2 > s&(,_34  
  { /tIR}qK  
public : 2y6@:VxSh  
template < typename T > j{}-zQ]n  
  struct result_1 w&&uk[Gh/a  
  { ~{69&T}9  
  typedef T & result; P(iZGOKUs=  
} ; 9gjI;*(z1  
template < typename T1, typename T2 > [f`^+,U  
  struct result_2 ;/tZsE{  
  { Bfh[C]yy  
  typedef T2 & result; V[E7 mhqy  
} ; Hgu:*iYA  
template < typename T > YA(_*h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Xxl>,QUA  
  { 4a'O#;h o  
  return (T & )r; }mGOEG|F2  
} JiFy.Pf  
template < typename T1, typename T2 > >y P`8Oq[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [h"#Gwb=;  
  { agQ5%t#  
  return (T2 & )r2; RX]x3-  
} m3|KIUP  
} ; <9za!.(zu  
iQ[0d.(A  
B_f0-nKP  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 F[aow$",+}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: iz|mJUx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,!`94{Ggv  
D+ki2UVt&  
return l(i, j) = r(i, j); .3;bUJ1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $D,m o2I  
U3ygFW%  
  return ( int & )i; to0tH^pD  
  return ( int & )j; | ?6wlf  
最后执行i = j; wp/u*g  
可见,参数被正确的选择了。 !U02>X   
?$O5w*  
uj.~/W1,!  
`_2#t1`u  
0m5Q;|mH  
八. 中期总结 0Sz&Oguv  
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: <`dF~   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kndP?#> p1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tVx.J'"Y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (xU+Y1*g"%  
Df_W>QC  
?Y"bt^4j  
'e6 W$?z  
v{rc5 ]\R  
B0c}5V  
九. 简化 -_jV.`t  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 7YRDQjg  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 c ;3bX6RD*  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: O$ i6r]j_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5iola}6  
  +-*/&|^等 SwQ.tK1p  
2. 返回引用。 $ql-"BB  
  =,各种复合赋值等 *D1fSu!  
3. 返回固定类型。 h3;Ij'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ADX}  
4. 原样返回。 $8&HpX#h$  
  operator, vg5zsR0u  
5. 返回解引用的类型。 }\u~He%  
  operator*(单目) +N[dYm  
6. 返回地址。 a73b/_zZ=  
  operator&(单目) | -Di/.  
7. 下表访问返回类型。 /2u;w !oi.  
  operator[] 4x'^?0H@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >Z^7=5K"O  
  operator<<和operator>> $2BRi@  
BN4dr9T  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 HZQI|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,|I\{J #C  
kt1f2cj  
template < typename Left > nVG\*#*]|  
struct value_return p)ZlQ.d#Y  
  { oW]&]*>J  
template < typename T > | 7>1)  
  struct result_1 sSG]I%oB3  
  { uMsKF%m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; mQ%kGqs  
} ; {yyg=AMz  
`j>qOT  
template < typename T1, typename T2 > n2#uH  
  struct result_2 @7lZ{jV$  
  { !^axO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _;01/V"q6  
} ; >mF`XbS  
} ; EZP2Bb5g  
6lT'%ho}B  
qC\$>QU}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n]Dq  
(f#W:]o/  
下面我们来剥离functor中的operator() g8kw|BgnL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =r0!-[XCa  
nBiSc*  
return l(t) op r(t) l}Xmm^@)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UjKHGsDi4  
return op l(t) He!0&B\7h  
return op l(t1, t2) [q.W!l4E  
return l(t) op XVv7W5/q]  
return l(t1, t2) op I:6xDDpZG`  
return l(t)[r(t)] 2:DpnLU5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] r LfS9H  
=m/2)R{  
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: c7rYG]  
单目: return f(l(t), r(t)); tb=L+WAIw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;? :,L  
双目: return f(l(t)); P;_dil G  
return f(l(t1, t2)); U'lmQrF!  
下面就是f的实现,以operator/为例 S?3{G@!  
qw, >~  
struct meta_divide Y#t"..mc'  
  { uk'<9g^  
template < typename T1, typename T2 > ^cAJCbp7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) I(7gmCV  
  { z:fhq:R(  
  return t1 / t2; Ow^%n(Ezh  
} &0C!P=-p  
} ; 73<iK]*c  
\U-5&,fP  
这个工作可以让宏来做: 1b!l+ 8!  
blPC"3}3Vd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #&5\1Qu  
template < typename T1, typename T2 > \ O0{v`|w9+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; g1{wxBFE  
以后可以直接用 -"nYCF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C4cg,>P7  
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 U92hv~\  
(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。。。) P<(mH=K  
:|A db\b  
=N0cz%  
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 ixH7oWH#  
7>mYD3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R 1b`(  
class unary_op : public Rettype k %rP*b*  
  { A&7jE:Ew  
    Left l; 1&As:kv5I  
public : b>(l F%M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N~kYT\$b#  
18HHEW{  
template < typename T > CKur$$B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %jf gncW  
      { c8s/`esA  
      return FuncType::execute(l(t)); !Ch ya  
    } y$"L`*W  
/Rz,2jfRx'  
    template < typename T1, typename T2 > 8UcT? Zp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /W>"G1)  
      { KAzRFX),  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); iau&k `b`  
    } c2f$:XiM  
} ; E;Hjw0M'k  
m>!#}EJ|  
A~>=l=  
同样还可以申明一个binary_op A%O#S<sa  
jY.%~Y1y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5b'S~Qj#r$  
class binary_op : public Rettype J"MJVMo$T  
  { d!:SoZ  
    Left l; 9 JtG&^*  
Right r; >KFJ1}b|3  
public : :<gk~3\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?0a 0 R  
2cl~Va=  
template < typename T > QAwj]_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y<b0z\  
      { 3\G=J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]l'ki8  
    } U*TN/6Qy.  
-EaZ<d[|0  
    template < typename T1, typename T2 > IycxRig  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <k6xScy$}  
      { h)vTu%J:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bg}77Y'^  
    } ^ym{DSx  
} ; 4vS!99v)  
J.l%H U  
bn35f<+  
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 ?g4|EV-56  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Rp*t"HSaAW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) KOx#LGz  
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。 )}!'VIe^!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *Rh .s!@4  
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。。。 JUFO.m^w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n #I}!x>2  
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) *Mc\7D  
下面是修改过的unary_op ,?6m"ov4(  
"n, ZP@M;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > QB,ad   
class unary_op % cdP*  
  { V2%wb\_z  
Left l; x^2/jUc#B  
  sLp LY1X  
public : Y j\yO(o/  
2kq@*}ys  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} q"<-  
_|:bac8pL  
template < typename T > vP NZFi-(  
  struct result_1 \#,#_  
  { R}9jgB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; guXpHF=  
} ; M&c1iK\E8  
"]Dzc[Vp  
template < typename T1, typename T2 > _Pi:TxY   
  struct result_2 [F[<2{FQF  
  { k.[) R@0%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SfSEA^@|  
} ; 'TsZuZW]  
<" l;l~Y1  
template < typename T1, typename T2 > u!k<sd_8B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d|+jCTKS  
  { ?Hxgx  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %P,^}h7  
} L)Ar{*xC  
)ZyuF(C&  
template < typename T > ]mo<qWRc>p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T)tHN#6I  
  { P\6T4s  
  return OpClass::execute(lt(t)); ={@ @`yP^$  
} u!Nfoq&'u  
~LW%lMy;^|  
} ;  ^-*Tn  
9Sl|l.;!  
OrJlHMz  
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 -U;LiO;N  
好啦,现在才真正完美了。 )K%O/H  
现在在picker里面就可以这么添加了: P^m 6di  
M #=5u`h  
template < typename Right > J K]tcP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y{I[}$k  
  { %<#3_}"T|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =,8Eo"~\  
} lrX0c$)  
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。 @&xaaqQ-  
v[DbhIXU  
-Dq:Y,%q  
}%FuL5Tx  
O0(Q0Ko  
十. bind .C;_4jE  
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。 (yAvDyJOn  
先来分析一下一段例子 ?&<o_/`-H5  
4J 51i*`  
:8-gm"awL5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S{(p<%)[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .A!0.M|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 A r7mH4M  
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。 g_U~.?Db7  
我们来写个简单的。 V;hwAQbF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ._MAHBx+G  
对于函数对象类的版本: ssyd8LC#  
i Kk"j   
template < typename Func > FJ(B]n[>  
struct functor_trait zPh\3B  
  { Xz .Y-5)  
typedef typename Func::result_type result_type; u !3]RGJ  
} ; 'bI~61{A  
对于无参数函数的版本: -6~y$c&c  
"(\) &G  
template < typename Ret > ZecvjbnVY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > zIm_7\e  
  { )x8;.@U  
typedef Ret result_type; <k\H`P  
} ; u|OzW}xb7j  
对于单参数函数的版本: it\DZGsg  
^2C /!Y<  
template < typename Ret, typename V1 > w0j/\XN 2s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2Jo~m_  
  { Z 5)_B,E:X  
typedef Ret result_type; h#m:Y~GoF  
} ; m&`(p f4A  
对于双参数函数的版本: {s8U7rmML  
JYg% ~tW'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > LZc$:<J<6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?)' 2l6  
  { C3\E.u ?  
typedef Ret result_type; phgexAq  
} ; Gh2Q$w:  
等等。。。 )v52y8G-p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Z<ajET`)  
Wyq~:vU.S  
template < typename Func > *j /S4qG  
struct func_return Zgg'9E  
  { ```d:f  
template < typename T > zRV!(Y  
  struct result_1 l 70,Jo?78  
  { ,'C30A*p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^}o7*   
} ; \+iu@C  
JvfQib  
template < typename T1, typename T2 > os1?6 z~  
  struct result_2 ;NH~9# t:  
  { }qiF^D}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SLtSqG7~  
} ; s !#HZK  
} ; @8=vFP'  
I(]BMMj  
SPkKiEdM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 o3n3URu\  
#e.jY_  
template < typename Func, typename aPicker > S~0JoCeo  
class binder_1 4l&"]9D  
  { %M{k.FE(  
Func fn; WY+(]Wkao  
aPicker pk; g .x=pt  
public : \Z)#lF|^  
P</s)"@  
template < typename T > FXx.$W  
  struct result_1 u12zRdn  
  { %won=TG8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; O)`fvpVU  
} ; 3{<R5wUo"  
gbm0H-A:*  
template < typename T1, typename T2 > 1GtOA3,~;-  
  struct result_2 c 9rVgLqn!  
  { 6*ZU}xT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M@|w[ydQG  
} ; ,e9CJ~a  
+}Xr1fr{jw  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} u]HS(B,ht  
)`w=qCn1Y  
template < typename T > $v]T8|h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *^'wFbaBO  
  { hwiKOP  
  return fn(pk(t)); hM~eJv  
} {G]?{c)"  
template < typename T1, typename T2 > Aj,]n>{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >):m-I  
  { U\Ct/U&A?  
  return fn(pk(t1, t2)); tqK=\{U  
} xw?CMA  
} ; EYG"49 c  
a\=-D:  
=f>HiF  
一目了然不是么? A8J8u,u9  
最后实现bind @0$}? 2  
{VR`;  
h1# S+k  
template < typename Func, typename aPicker > c4\C[$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <yZP|_  
  { r*chL&7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G*B$%?n  
} QZ&4:K+{  
6 *Zj]is  
2个以上参数的bind可以同理实现。 gQy~kctQ#  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 D}w<84qX  
m4@MxQm  
十一. phoenix !i^]UN   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =L"^.c@  
?4 qkDtm  
for_each(v.begin(), v.end(), ryg4h Hspl  
( atyu/+U'}  
do_ &'s^nn]  
[ Z'Q*L?E8M  
  cout << _1 <<   " , " >B_n/v3P(M  
] Lj8)' [K"  
.while_( -- _1), #zt*xS[{0  
cout << var( " \n " ) )Vg2Jix,]  
) qgx?"$ Z  
); '.Z4 hHX  
D<t~e$H  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: dx@QWTNE  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor o-z &7@3Hu  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n_P3\Y|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (bv,02  
V@%  
0I 5&a  
template < typename Cond, typename Actor > 1 {Jb"  
class do_while QL97WK\$  
  { X\\7$  
Cond cd; B76 v}O:  
Actor act; vc8?I."?  
public : Hm fXe  
template < typename T > 'eyJS`  
  struct result_1 #r<?v  
  { +}a C-&  
  typedef int result_type; |TTS?  
} ; :$g8Zm,y  
=X-Tcj?3g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^:u?ye;  
&:3Z.G  
template < typename T > 5f^>b\8+ |  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >$H|:{D  
  { gg^1b77hT  
  do =P`~t<ajB  
    { /(?@mnq_  
  act(t); d-B7["z,  
  } _w(ln9   
  while (cd(t)); Wto ;bd  
  return   0 ; ?WpenUWk  
} = 96P7#%  
} ; Bs8[+Ft5  
j U[ O  
r-IT(DzkD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). v,OpTu:1  
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。 6X)@ajGWg~  
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。 FT89*C)oD  
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。 < g|Z}Y  
下面就是产生这个functor的类: `/nM[  
wX,F`e3"/  
Ai"-w"  
template < typename Actor > @Uo6>-W F  
class do_while_actor 55Gtp\L  
  { EQ<RDhC@b  
Actor act;  Paj vb-f  
public : Q_p[k KH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g{:<2xI5P  
jrMe G.e=D  
template < typename Cond > wy,p&g)>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6#e::GD  
} ; #VVr"*7$  
atF?OP|{,w  
Kw5Lhc1V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f)Xr!7  
最后,是那个do_ n_u1&a'  
XfYC7-e9c  
+q<B.XxkA  
class do_while_invoker I?Aj.{{$G%  
  { z=7|{G  
public : E=]4ctK  
template < typename Actor > MXD4|r(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Vz=auM1xZ  
  { #Q"O4 b:8  
  return do_while_actor < Actor > (act); #z'uRHx%=0  
} qk/:A+  
} do_; tBATZ0nK`Q  
1O/ g&u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g'$tj&Vk:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .L6Zm U  
最后来说说怎么处理break和continue ,XkGe   
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。 %@"!8Y(j  
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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