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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda uu0"k<Tp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uWm,mGd9  
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, : L}Fm2^  
`|nCr  
f3_-{<FZ  
[I6(;lq2  
  class filler ~)J]`el,Q  
  { R(YhVW_l  
public : |#_IAN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Tfasry9'8  
} ; hF m_`J&"  
GD*rTtDWn  
]M^ k~Xa  
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: i/Zv@GF  
vbFi# |EU  
,Sz`$'^c  
\tv^],^`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tc-pVw:TV  
t<8vgdD  
Oz8"s4Y7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z8vMVo  
Ug :3)q[O  
K|n%8hRy  
jhRg47A  
二. 战前分析 R#"LP7\  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 <4lR  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 B=<>OYH  
9, A(|g  
!4;A"B(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +M )ep\j  
  /* --------------------------------------------- */ (L`7-6e(Ab  
vector < int *> vp( 10 ); Kjw==5)}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Myj 5qh  
/* --------------------------------------------- */ MTnW5W-r9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >z{*>i,m1  
/* --------------------------------------------- */ oe (})M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4KbOyTQ  
  /* --------------------------------------------- */ Rgstk/1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); TRLz>mQ  
/* --------------------------------------------- */ tO?NbWcp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6YErF|  
V_'!#  
o7 :~C]  
RN, 5>.w  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5Z8Zb.  
1._1, _2是什么? +qPpPjG;  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ^|^ywgK  
2._1 = 1是在做什么? E&;[E  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 C0f<xhp?j  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 \@\r`=WgB  
ajM3Uwnr  
a:q>7V|%$  
三. 动工 o*]Tqx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y nue;*rM  
3VI[*b  
S['rfD>9  
g?7I7W~?`  
template < typename T > kjj4%0"  
class assignment F.rNh`44  
  { OM>,1;UH]  
T value; 7lLh4__;`6  
public : A{Kc"s4fO  
assignment( const T & v) : value(v) {} <w,NMu"  
template < typename T2 > dnwTD\),  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } RZY[DoF8u  
} ; @Sr{6g*I  
E{wnhsl{  
sn!E$ls3O  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 54lU~ "  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kT@m*Etr{  
GgU8f0I  
KF.O>c87&  
xM+_rU M|h  
  class holder {/)q=  
  { $a@T:zfe  
public : v3*y43  
template < typename T > nE&`~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const i]cD{hv  
  { 4Eri]O Ri  
  return assignment < T > (t); ^ gMkQYo(#  
} I>bO<T`  
} ; qsT@aSIo9  
$q$G  
~cf*Oq  
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: -n:~m p  
"^froQ{"T  
  static holder _1; ia9=&Hy])  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 z [|:HS&  
@%^JB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #NyfE|MKBC  
而不用手动写一个函数对象。 DXa!"ZU  
iJ&jg`"=F  
P Nf_{4  
Nc da~h Q  
四. 问题分析 ; _K3/:  
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。 XfYbWR  
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。 )K}-z+$)k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mfW}^mu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q+Ec|Xd e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L*8U.{NY  
[yhK4A  
五. 问题1:一致性 mEZHrr J  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 3|0wD:Dy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `;}w!U  
d:vuRK4+  
struct holder S{Q2KD  
  { 7W MF8(j5  
  // nb~592u  
  template < typename T > "- ?uB Mz  
T &   operator ()( const T & r) const n1Wo<$#  
  { sd5)We  
  return (T & )r; +^cjdH*  
} `x:O&2  
} ; gTQc=,3l3  
FKH_o  
这样的话assignment也必须相应改动: FX  %(<M  
v;sWI"Fv!  
template < typename Left, typename Right > h}U>K4BJ  
class assignment Wt M1nnJp  
  { hh[@q*C  
Left l; @kPe/j/[1  
Right r; 1\X_B`xwD  
public : dJ 9v/k_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AX]cM)w  
template < typename T2 > 47=YP0r?>T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "(YfvO+  
} ; #z5$_z?_  
4M )oA|1w  
同时,holder的operator=也需要改动: $vLGX>H  
98rO]rg  
template < typename T > .Cu0G1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  u*m|o8  
  { @s|G18@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y'+mC  
} ;U&~tpd  
B; ^1W{%J  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Ul Mc8z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b:Tv Ta  
ANRZQpnXQ  
return l(rhs) = r; LL_@nvu}M  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 >H,5MM!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M#.dF{ %%  
Ms=N+e$n  
template < typename Tp > XE$;Z'Qhjm  
class constant_t GD1L6kVd1  
  { 2[CHiB*>  
  const Tp t; rM`z2*7%d  
public : yTR5*{?j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jfU$qo!gi  
template < typename T > '[vC C'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }1mkX\wWP  
  { GQ0(lS  
  return t; +,zV [\  
} tRbZX{  
} ; i3vg7V.  
qV)hCc/ ~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i.0d>G><@  
下面就可以修改holder的operator=了 @ek8t2??x  
+O4//FC-"  
template < typename T > wWVB'MRXB,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tkP& =$  
  { pD]2.O  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )S9}uOG#  
} AHzm9U @  
mYFc53B  
同时也要修改assignment的operator() ?!u9=??  
G6bvV*TRi  
template < typename T2 > s{:Thgv,9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |*g\-2j{  
现在代码看起来就很一致了。 Ie}7#>S  
sitgz)Ki^  
六. 问题2:链式操作 Q">wl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7|k2~\@q  
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。 e\._M$l  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 }Xb|Ur43  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 l% p4.CX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N>w+YFM  
xD9ZL  
template < typename T > 7[1 VFc#tf  
struct result_1 ybv]wBpM:  
  { >@EwfM4[e  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }_D{|! !!T  
} ; n T7]PhJ  
j>3Fwg9V  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: XO5E-Nh  
\Rw^&;\1  
template < typename T > 5O~;^0iC  
struct   ref k)zBw(wr  
  { c~= {A  
typedef T & reference; 24*3m&fA*K  
} ; t$PJ*F67M  
template < typename T > (ZP e{;L.  
struct   ref < T &> 1U(!%},  
  { p.5 *`, )  
typedef T & reference; _6->D[dB  
} ; ]} pAZd  
:BF WX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _TyQC1 d  
r-Oz k$  
template < typename T > w+{{4<+cd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bYYjP.rcF  
  { s>=$E~qq  
  return l(t) = r(t); f[q_eY  
} gX(8V*os^  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 x[R?hS,0 t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X;v{,P=J  
4M;S&LA  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Pr,C)uch  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _MTvNs  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 88}04  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2<*Yq 8  
最后的布局是: mhF@S@  
                Add tPDB'S:&3  
              /   \ ie/QSte  
            Divide   5 w$`u_P|@E:  
            /   \ )O\l3h"  
          _1     3 {"0n^!  
似乎一切都解决了?不。 7o-}86x#  
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。 UJ`%uLR~  
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。 #+^l3h MK  
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: /x /W>J2  
]@qD4:  
template < typename Right > ^.M_1$-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y5TBWcGU%  
Right & rt) const w$749jGx  
  { Y3xEFqMU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (JiEV3GH  
} K,*IfHi6[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FYK}AR<=  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 r<*Y1;7H'  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Q8DKU  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 mHc2v==X\-  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ltd'"J/r  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 'IER9%V$  
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: DE?@8k  
qt%/0  
template < class Action > &0mhO+g   
class picker : public Action N mN:x&/  
  { 6uFGq)4p@  
public : &HJ~\6r\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} JM*rPzp  
  // all the operator overloaded *JaFt@ x  
} ; =PoPp  
#elaz8 5  
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。 tI2p-d9B  
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: Pv@;)s(-  
EKT"pL-EY  
template < typename Right > b;I!Cy D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Bc#6mO-  
  { [92bGR{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FRTvo  
} !v3wl0  
4W+nS v  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yAc}4*;T/  
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。 A3zNUad;  
/zV0kW>N  
template < typename T >   struct picker_maker 4_S%K&  
  { y] ~X{v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T0}P 'q  
} ; `RE1q)o}8M  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dGc>EZSdj  
  { 5xG/>f n  
typedef picker < T > result; K9Pw10g'  
} ; 1x|/z,   
c>Ljv('bj  
下面总的结构就有了: ~#[ ZuMO?  
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。 to 3i!b  
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。 yM34GS=,J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1'* {Vm M  
至此链式操作完美实现。 @aGS~^U h  
Mq,_DQ  
vGPaWYV  
七. 问题3 )5bdWJ>l  
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。  ,#-^  
9a_(_g>S  
template < typename T1, typename T2 > dkbKnY&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F[OBPPQ3  
  { i@d@~M7/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hO:X\:G  
} e3>k"  
qsL6*(S(r  
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: ?)5M3 lV3k  
iF]vIg#h  
template < typename T1, typename T2 > ]0:R^dHE  
struct result_2 xE.=\UzJ  
  { S[M\com'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; b;Im +9&  
} ; ; bDFrG  
 ?hpk)Qu  
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? Ljxn}):[  
这个差事就留给了holder自己。 Sq==)$G  
    HM1y$ej  
IN]bAd8"  
template < int Order > 4B}w;d@R  
class holder; P6 G/J-  
template <> Dy^4^ J5+  
class holder < 1 > ]R{=|  
  { 2=NYBOE  
public : zR3Z(^]v  
template < typename T > _mL9G5~r  
  struct result_1 wh:`4Yw  
  { jW",'1h<n  
  typedef T & result; Y<.F/iaH  
} ; D2Go,1  
template < typename T1, typename T2 > p:ST$ 1 K  
  struct result_2 tdr*>WL  
  { 4/ U]7Y  
  typedef T1 & result; vR~*r6hX8  
} ; 49Ue2=PP#  
template < typename T > M+^K,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #(*WxVE  
  { /ADxHw`k  
  return (T & )r; IJXH_H_%*  
} h?YjG^'9  
template < typename T1, typename T2 > TJ5{Ee GV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const emS+%6U  
  { k*c:%vC!  
  return (T1 & )r1; NI s4v(!  
} @4B2O"z`  
} ; U w`LWG3T  
+msHQk5#$m  
template <> UmgLH Cz  
class holder < 2 > gkk< -j'  
  { n8G#TQrAE  
public : 8h20*@wSN  
template < typename T > -{b1&  
  struct result_1 6l vx  
  { @7^#_772  
  typedef T & result; 16G v? I h  
} ; 3Yj}ra}  
template < typename T1, typename T2 > |PJW2PN  
  struct result_2 D#t5*bwK  
  { 4+ k:j=x  
  typedef T2 & result; fZ g*@RR  
} ; $=m17GD  
template < typename T > RLHe;-*b]I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IfXLnD^||  
  { fF[g%?w  
  return (T & )r; dju&Ku  
} {M~!?# <K  
template < typename T1, typename T2 > 8:xQPd?3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o"1us75P  
  { j'J*QK&Q  
  return (T2 & )r2; \+AH>I;vO  
} 5PL,~Y  
} ; n ~3c<{coZ  
t+(CAP|,  
\!V6` @0KC  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Csc2yI%3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Rt:PW}rFf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: L2h+[f  
99:L#0!.W  
return l(i, j) = r(i, j); }b^lg&$(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^c7L!F  
]Ojt3) fB  
  return ( int & )i; sk3 ;;<H  
  return ( int & )j; 0?h .X= G  
最后执行i = j; (_08?cN  
可见,参数被正确的选择了。 `WW0~Tp3  
}I`|*6Up  
8say"Qz  
Q8~pIv  
NR[mzJv  
八. 中期总结 si;]C~X*  
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: d?P aZz{4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0Yjy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &4[iC/}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1<p"z,c  
E>1USKxn  
(os7Q?  
]\ezES  
3U`.:w`  
`3:%F>  
九. 简化 k1H0hDE  
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。 C/Z"W@7#;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 TatyD**(  
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: e4b~s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 G9[-|[j^N  
  +-*/&|^等 Jr9}'l8  
2. 返回引用。 )AoFd>  
  =,各种复合赋值等 !jW32$YTR  
3. 返回固定类型。 "%]dC {  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6J*`<k/ S  
4. 原样返回。 Y"jDZG?  
  operator, aS7zG2R4H  
5. 返回解引用的类型。 GT.^u#r  
  operator*(单目) }a1UOScO0  
6. 返回地址。 W<L6,  
  operator&(单目) ^hgAgP{{  
7. 下表访问返回类型。 Dn3~8  
  operator[] @i h}x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !T~d5^l!  
  operator<<和operator>> 1W g8jr's  
%ze1ZWO{  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 7. .vaq#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |Q;o538  
GXRjR\Ch  
template < typename Left > \d+HYLAJn  
struct value_return bH{aI:9Fb  
  { [s2V-'2  
template < typename T >  c$|dK  
  struct result_1 9-^p23.@[j  
  { ftPw6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; YeLOd  
} ; Sv@p!-m  
h'x~"k1  
template < typename T1, typename T2 > v1=X=H  
  struct result_2 0)]1)z(P  
  { kk'w@Sn.(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; n:D*r$ C|p  
} ; 's?Fip  
} ; kU/=Du  
3>" h*U#  
4g9b[y~U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \ c&)8.r  
<yPHdbF  
下面我们来剥离functor中的operator() ,9qB}HG  
首先operator里面的代码全是下面的形式: SEIu4 l$E  
tl5IwrF6;  
return l(t) op r(t) '[8b0\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 36a~!  
return op l(t) PuJ{!S\T7  
return op l(t1, t2) { NJ>[mKg  
return l(t) op Z5L1^  
return l(t1, t2) op cvA\C_  
return l(t)[r(t)] WN#lfn8 7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J\'5CG  
rb'GveW[  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: jSYg\ Z5!  
单目: return f(l(t), r(t)); O97bgj]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); })lT fy  
双目: return f(l(t)); YX VJJd$U  
return f(l(t1, t2)); 3{:<z 4>{  
下面就是f的实现,以operator/为例 rcmAVl:$>  
&;U7/?Q  
struct meta_divide ~UC/|t$  
  { zD;] sk4  
template < typename T1, typename T2 > Te}yQ=+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O)uM&B=  
  { 1cBhcYv"  
  return t1 / t2; EE6|9K>  
} bTGK@~  
} ; '5/}MMT  
d J:x1j  
这个工作可以让宏来做: Q'% o;z*  
x,gE$dNzy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u^zitW!X$  
template < typename T1, typename T2 > \ 4E\ntufo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &vX!7 Y  
以后可以直接用 [=6~"!P}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q)ql]iH  
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 MW~B[%/  
(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。。。) 9[{>JRm.  
`L#?eQ{  
Cw&D}  
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 G5#}Ed4  
)?&kQ^@v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y;F R"~^  
class unary_op : public Rettype ?s)sPM?  
  { ,Kf8T9z`  
    Left l; -wQ^oOJ  
public : J%:/<uCmZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4)+IO;  
%Rep6=K*$  
template < typename T > }K80G~O2<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :n9xH  
      { p_qm}zp  
      return FuncType::execute(l(t)); :LiDJF  
    } Z3So|M{v  
Jrd4a~XP  
    template < typename T1, typename T2 > Vt=(2d5:p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (F[/~~  
      { V9j1j}  r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A1QI4.K  
    } 3E}NiD\V}  
} ; O| J`~Lk  
u] U)d$|  
RC{Z)M{~  
同样还可以申明一个binary_op aXbNDj ][  
B UQn+;be  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W0MnGzZ  
class binary_op : public Rettype 04guud }  
  { 2Uv3_i<  
    Left l; (vAv^A*i}  
Right r; |1+(Ny.%k  
public : afF+*\xXN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bV$8 >[`  
::OFW@dS  
template < typename T > 9;]wF8h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5Z6-R}uXk  
      { .pIR/2U\F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e(w/m(!Wny  
    } { w8 !K  
dxn0HXU  
    template < typename T1, typename T2 > *$L z2 ]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z-t}6c'Kg  
      { mvTyx7 h=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `e?;vA&  
    } G?1x+H;o5  
} ; qTTn51  
9R@abm,I  
~+<xFi  
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 U8K &Q4^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6<s(e_5f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7^I$%o1g  
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。 S*CLt  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Vo9>o@FlLM  
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。。。 'EL ||  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 dF{6>8D=5B  
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) tCbr<Ug  
下面是修改过的unary_op 0ck&kpL:9  
eMN+qkvH  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Wg` +u  
class unary_op (3ZvXpzvF  
  { =s0g2Zv"\  
Left l; p fL2v,]g  
  $!F&>=o  
public : 7}d$*C  
E#<7\ p>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EvqUNnjR  
18.Y/nZAgQ  
template < typename T > f^!11/Wv  
  struct result_1 W1?!iE~tO  
  { 2 {mY:\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |I}A> XG  
} ; Kd/[ Bs%  
"J P{Q  
template < typename T1, typename T2 > >HcYVp~G  
  struct result_2 TwM1M["3  
  { m|[\F#+C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nY{i>Y  
} ; NokXE  
Z[#I"-Q~:  
template < typename T1, typename T2 > 'f-   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N b3I%r  
  { { r6]MS#l1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); O1?B{F/ e  
} 1 [fo'M  
ka2F !   
template < typename T > *MYt:ms  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (|g").L  
  { >`hSye{  
  return OpClass::execute(lt(t)); Gva}J 6{  
} \|eJJC  
r7Nu>[r5  
} ; j6tP)f^tD  
m\6SG' X  
vIVw'Z(g}  
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 # #k #q=4  
好啦,现在才真正完美了。 @A [)hk&(R  
现在在picker里面就可以这么添加了: M5']sdR(l  
c8#T:HM|`  
template < typename Right > =<[7J]%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xw4ey<"I  
  { j7@!J7S  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ljup#:n  
} nU} ~I)@V  
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。 K4j@j}zK9I  
+jq 2pFQ  
kF+ZW%6N  
ra]!4Kd'  
Q&u>7_, Du  
十. bind Az U|p  
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。 MxY50 ^}(  
先来分析一下一段例子 968Ac}OA  
4)c+t"h  
IIq"e~"Vs  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T@(6hEmP,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 LKqRvPnh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 cJP'ShnCh  
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。 xik`W!1S  
我们来写个简单的。 <9@&oN+T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "0|BoG  
对于函数对象类的版本: m9#}X_&x  
X,>(Y8  
template < typename Func > 3%XG@OgP  
struct functor_trait ^pJ0nY# c  
  { |.j^G2x  
typedef typename Func::result_type result_type; B^Xy0fq  
} ; {hxW,mmA  
对于无参数函数的版本: s,84*6u  
%z1{Kus  
template < typename Ret > z8b _ _%Br  
struct functor_trait < Ret ( * )() > q^u1z|'Z  
  { (tJ91SBl  
typedef Ret result_type; LL{t5(- _  
} ; /ca(a\@R  
对于单参数函数的版本: N%O[  
q;p.wEbr4U  
template < typename Ret, typename V1 > -dl}_   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]a)IMIh;  
  { BApa^j\?  
typedef Ret result_type; j\! e9M  
} ; /[0F6  
对于双参数函数的版本: fb /qoZ  
>5c]aNcv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Fl<(m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > pNuqT*  
  { 9KXym }  
typedef Ret result_type; -zprNQW  
} ; ?F1wh2o q  
等等。。。 s){Q&E~X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \kxh#{$z?  
XHy ?  
template < typename Func > kr#I{gF  
struct func_return [1<(VyJ}ye  
  { 0k%hY{  
template < typename T > D{>\-]\  
  struct result_1 k'x #t(  
  { ?<E0zM+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^=k {~  
} ; )]wuF`  
W;.{]x.0  
template < typename T1, typename T2 > ^L ]B5,} -  
  struct result_2 )PwQ^||{  
  { ~*,Wj?~+7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZlrhC= 0  
} ; GJvp{U}y9I  
} ; ?;_H{/)m  
B7|c`7x(  
>zFD $  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "(<%Ua  
)&Mq,@  
template < typename Func, typename aPicker > /,X7.t_-  
class binder_1 V;k#})_-  
  { LaclC]yLU  
Func fn; !x8kB Di,  
aPicker pk; 2qlIy  
public : rEmwKZF'  
pUGN!3  
template < typename T > ?T <rt  
  struct result_1 QypZH"Np  
  { {U^j&E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; IhfZLE.,  
} ; oK$ '9c5<  
;5N41_hG  
template < typename T1, typename T2 > FD))'!>  
  struct result_2 @gEr+O1K(  
  { \qB6TiB/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jI A#!4  
} ; 6`Lcs  
\+9;!VWhl  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4dD2{M  
[Teh*CV  
template < typename T > L0xsazX:x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 50 *@.!^*  
  { 5x2L(l-2  
  return fn(pk(t)); y] y9'5_  
} S2Vxe@b)  
template < typename T1, typename T2 > ` jyKCm.$#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %i595Ij-]  
  { c})wD+1  
  return fn(pk(t1, t2)); ($'V& x8T  
} w,/6B&|  
} ; MO TE/JG  
B$j' /e-Zk  
1fRP1  
一目了然不是么?  ,Y-S(  
最后实现bind [4: Yi{>  
q~M2:SN@X  
OT@yPG  
template < typename Func, typename aPicker > _@K YF)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O+b6lg)q  
  { AOAO8%|I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j_V/GnEQ  
} kP?_kMOx  
qlvwK&W<QM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 TL@mM  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ]'g:B p  
@k9Pz<ub  
十一. phoenix a%*_2#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^vM_kAr A  
a ea0+,;  
for_each(v.begin(), v.end(), h1-Gp3#  
( p#=;)1  
do_ EZ{\D!_Y  
[ +q-c 8z  
  cout << _1 <<   " , " U=DEV7E  
] N%u  
.while_( -- _1), N|<bVq%  
cout << var( " \n " ) [<S^c[47U  
) | k}e&Q_/G  
); ="2/\*.SL  
G B&:G V  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: aj v}JV&:  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor uJ 8x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #j.FJFGX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #R<G,"N5  
b5S7{"<V  
5*1#jiq  
template < typename Cond, typename Actor > 61>f(?s  
class do_while N iISJWk6'  
  { `;/XK,m-  
Cond cd; uY]T:UVk  
Actor act; ]5)"gL%H`  
public : .<.#aY;N  
template < typename T > cmIT$?J  
  struct result_1 WGMb8 /{$P  
  { s`1^*Dl%+  
  typedef int result_type; /=/ HB  
} ; ](nH{aY!  
AAo0M/U'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &?r*p0MQC  
p&O8qAaO  
template < typename T > AIv<f9*.:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QoseS/  
  { 10O3Z9  
  do 63C(Tp"  
    { GMe0;StT  
  act(t); ll2Vk*xs  
  } ZRP y~wy>  
  while (cd(t)); j.B>v\b_3  
  return   0 ; f~R[&q +  
} A _i zSzC1  
} ; bBG/gQ  
N6q5`Ry  
{#9,j]<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). qy&\Xgn;GA  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ,2_w=<hq  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 2qXo{C3  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 k}s+ca!B  
下面就是产生这个functor的类: vcM~i^24)  
%l;*I?0H  
8,y{q9O  
template < typename Actor > m_$JWv\|\  
class do_while_actor W #47Cz  
  { y+RRg[6|  
Actor act; 69iM0X!'u  
public : ftaBilkjp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :G0+;[?N  
fyrd `R  
template < typename Cond > (7L/eDMT  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; MX?}?"y  
} ; 0-GKu d  
{(!)P  
Pt(tRHB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #// %&k  
最后,是那个do_ }7Jp :.qk  
&rP~`4Mkp  
nzWQQra|?  
class do_while_invoker =Sa~\k+  
  { | +fwvi&a  
public : pND48 g;  
template < typename Actor > +dM.-wW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 71*>L}H  
  { PF6 7z]<o  
  return do_while_actor < Actor > (act); v4C3uNW  
} ee^4KKsh\  
} do_; kU1 %f o  
7JS#a=D#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &urb!tQ>&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gW}}5Xq  
最后来说说怎么处理break和continue eVrNYa1>H  
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。 KX=/B=3~  
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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