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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J8sJ~FnUj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {pcf;1^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, Yv#J`b@y  
|'V<>v.v  
IqvqvHxLX  
LVR;&Z>j  
  class filler l>3M|js@/  
  { Q{J"`d2  
public : ?6gDbE%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !(MA5L-  
} ; Z^/z  
nZ2mEt  
fWtb mUq  
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: A&NC0K}G!  
D\45l  
ifJv~asp   
J)7,&Gc6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p=8M0k  
_Ewy^;S%L  
p\\P50(-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Xm"w,J&  
5t"bCzp  
X7XCZSh#A  
zer&`Vr  
二. 战前分析 m6~ sKJV  
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。 ?MV[=LPL  
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 tMD^$E"C  
U<ku_(2"#  
-dc5D@4`#s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q{H!s_6iyv  
  /* --------------------------------------------- */ 2 Ft0C2  
vector < int *> vp( 10 ); XhlI|h-j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;X*K*q  
/* --------------------------------------------- */ zumR(<l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 'mBLf&fB  
/* --------------------------------------------- */ OEy:#9<'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sx)$=~o  
  /* --------------------------------------------- */ KRnB[$3F1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  m+72C]9  
/* --------------------------------------------- */ z) ]BV=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z. _C*c  
i#@v_^q  
1}n)J6m  
}2iKi(io*  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~n8Oyr  
1._1, _2是什么? OUBgBr   
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。 S+_A <p  
2._1 = 1是在做什么? $+!}Vtb  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 =\ Tud-1Z  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 k2_6<v Z  
eu}:Wg2  
i h`y0(<  
三. 动工 Pjj;.c 7_j  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: OVQxZ~uQ  
cdek^/  
dFI.`pB  
:N*q;j>  
template < typename T > y:i[~y  
class assignment 5fvUv"m  
  { ;4S [ba1/  
T value; G(7\<x:  
public : '$kS]U  
assignment( const T & v) : value(v) {} (<> Sz(  
template < typename T2 > Y>dg10=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *FLTz(T  
} ; 1v[#::Bs  
R uFu,H-  
bAy5/G!_R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^;bGP.!p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &t.>^7ELF  
qN`]*baS  
gk_Xu  
x w?9W4<  
  class holder N8L)KgM5#7  
  { V"2AN3~&  
public : H,4,~lv|  
template < typename T > g*w-"%"O  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -%/,j)VKD  
  { <-oRhi4  
  return assignment < T > (t); *\~kjZ 3  
} 66"ZH,335  
} ; 9%)& }KK|  
@=<TA0;LL  
6q  xUT  
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: j9L+.UVI,  
{7pE9R5  
  static holder _1; u UVV>An  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'bY|$\I  
(?&_6B.*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <1'X)n&Kw$  
而不用手动写一个函数对象。 B'BbTI,  
6 peM4X  
n]ppO U|[  
^)0{42!]  
四. 问题分析 {</$ObK  
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。 $RFu m'`5  
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~9Ywf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $qyM X[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >G3 J3P(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 OTFu4"]M  
Ci#5@Q9#w  
五. 问题1:一致性 S>ylAU;N  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zC>(!fJqq  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2S10j%EeI  
:PjUl  
struct holder +KwF U  
  { / jL{JF>I  
  // HS&uQc a  
  template < typename T > !#|fuOWe  
T &   operator ()( const T & r) const JU%yqXO  
  { y88}f&z#5  
  return (T & )r; "y ,(9_#  
} hjp?/i%TQ  
} ; 2.&V  
wM&x8 <  
这样的话assignment也必须相应改动: Sdu@!<?B  
 [;LPeO  
template < typename Left, typename Right > [Oy2&C  
class assignment Ug'nr  
  { }Yl8Q>t  
Left l; i$ZpoM  
Right r; )I UWM  
public : #&8pp8wd,}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} md +`#-D\O  
template < typename T2 > <.%8j\j(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 68br  
} ; ]}Hv,a   
jxOVH+?l%  
同时,holder的operator=也需要改动: K[;,/:Y  
|/Q."d  
template < typename T > <.B > LU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const p`.fYW:p  
  { ~S{\wL53  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #w?%&,Kp  
} 8uD%]k=#!  
LUVJ218p  
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。 { rJF)\2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T`<k4ur  
O*Pe [T5x'  
return l(rhs) = r; R/FV'qy]  
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。 Ytnr$*5.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Us~wv"L=UX  
QS?9&+JM|  
template < typename Tp > mb6?$1j  
class constant_t [goPmVe+  
  { #"YWz)8  
  const Tp t; -ddatc|  
public : x=|@AFI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {j4:. fD  
template < typename T >  1`JN  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const WjxBNk'f  
  { Fm~}A4  
  return t; |N.q[>^R  
} zYJ`.,#C 5  
} ; Vk=<,<BB  
m`0{j1K  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]`U?<9~Ob  
下面就可以修改holder的operator=了 z#67rh {  
D(?#oCCA  
template < typename T > S5 vMP N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g {wPw  
  { j`M<M[C*4N  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); BnY|t2r  
} znpZ0O\!  
zq>"a&Y,  
同时也要修改assignment的operator() (MU7  
F?Nk:# V  
template < typename T2 >  .5r0%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ".Z+bi2l  
现在代码看起来就很一致了。 NT:>.~ah@&  
\zDV|n~{w  
六. 问题2:链式操作 ;8kfgp M_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QCnVZ" !(  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 82l";;n4p  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 0$uS)J\;K  
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。 @2O\M ,g5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [$+61n}.12  
ho<#i(  
template < typename T > nXW1:  
struct result_1 !9Xex?et  
  { c67!OHumP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cne[-E  
} ; sTYl' Ieg  
1 SZa\ ][@  
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: 5n#&Hjb*F0  
D4T+Gk"n  
template < typename T > AG=1TZI"  
struct   ref l/M+JT~R  
  { #r}c<?>Vw  
typedef T & reference; 0nn# U  
} ; (#BA{9T,^  
template < typename T > $o^}<)DW  
struct   ref < T &>  3".W  
  { |a3b2x,  
typedef T & reference; o4795r,jz  
} ; Yq.@7cJ  
,^T2hY`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  5 Ep  
!%=k/|#  
template < typename T > RmCR"~   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *()#*0  
  { Fv B2y8&W  
  return l(t) = r(t); IRY2H#:$  
} \NRRN eu|  
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。 % M:"Ai5:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ? 'nMZ  
ea/6$f9^  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 JJa?"82FXZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: fW`F^G1R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3+ 'w%I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "b;?2_w:E  
最后的布局是: X?a67qL  
                Add umYdr'p!v  
              /   \ S([De"y  
            Divide   5 Po[zzj>m  
            /   \ b87d'# .  
          _1     3 r e2%e-F"  
似乎一切都解决了?不。 xDS9gGr  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 N11am  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Orgje@c{  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: P*Nl3?T  
v%w]Q B  
template < typename Right > OYkd?LN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q=E6ZxH5;  
Right & rt) const ~Fh(4'  
  { @(L|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7;V5hul  
} ah.Kb(d:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 sh RvwE[  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 / e,lD)  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Z'~FZRF  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 bBf+z7iyc  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 V^D#i(5  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Gy5W;,$q  
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:  qn .  
6 s/O\A  
template < class Action > mCo5 Gdt  
class picker : public Action m[XN,IE#u  
  { a &j?"o  
public : R_&>iu'[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >=(e}~5y  
  // all the operator overloaded +oa]v1/W  
} ; ? "gy`oCv  
\GN5Sy]r  
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。 T/ov0l_  
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: :>;#/<3{  
0#ph1a<  
template < typename Right > @9L9c  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l#Tm`br  
  { Z'~5L_.]Ai  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &*}S 0  
} pfG:P rZ  
d$ /o\G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > w;:,W@K  
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。 n.)-aRu[  
#r C% \  
template < typename T >   struct picker_maker K{c^.&6D  
  { sC$X7h(Q+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [O3R(`<e5  
} ; />?d 2?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sr\MQ?\fB  
  { Q'N<jX[  
typedef picker < T > result; Kr<O7t0X  
} ; $T6<9cB@  
?'%&2M zM  
下面总的结构就有了: }5gQZ'ys'  
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。 )\e_I\-  
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。 9/{g%40B^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O =fT;&%.  
至此链式操作完美实现。 {"<Q?yA2y  
P_;oSN|>  
5segzaI  
七. 问题3 )gR&Ms4  
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。 $KiA~l  
E-/]UH3u H  
template < typename T1, typename T2 > ;RrfE8mGj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const # a3Q<%V  
  { H/b(dbs  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |(/"IS]  
} F"q3p4-<>  
1)%o:Xy o  
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: mb#)w`<  
!#r]f9QP  
template < typename T1, typename T2 >  i J\#su  
struct result_2 i-Z@6\/a5  
  { D@Q|QY5qic  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; T]:5y_4?[  
} ; -{O2Nv-]]  
5rc<ibGh  
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? 6 @d( <Z  
这个差事就留给了holder自己。 N\p3*#M  
    zIL.R#|D=  
a; "+Py  
template < int Order > 27MgwX NQ  
class holder; %VdJ<=@  
template <> d+bTRnL  
class holder < 1 > {\%x{  
  { OTRTa{TB  
public : fF9vV. }  
template < typename T > +"C0de|-  
  struct result_1 t+&WsCN  
  { !:>y.^O  
  typedef T & result; 4-TM3Cw`d&  
} ; A}%sF MA  
template < typename T1, typename T2 > 6S<pWR~  
  struct result_2 $ }&6p6|  
  { wk3yz6V2  
  typedef T1 & result; =.uE(L`]NA  
} ; 9;@6iv  
template < typename T > ut o4bs:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Kp"o0fh<9  
  { \Wo,^qR  
  return (T & )r; hWUZn``U$|  
} #bGt%*Re p  
template < typename T1, typename T2 > SDot0`s>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Uzc`,iV$  
  { E)`+1j  
  return (T1 & )r1; FuD$jsEw  
} kweypIB  
} ; $,R|$0B7  
$idYG<],  
template <> `InS8PLr  
class holder < 2 > GI/g@RV  
  { l{;vD=D  
public : nY6^DE2f  
template < typename T > g n'. 9";j  
  struct result_1 2cww7z/B  
  { ~*H!zKIx  
  typedef T & result; :HwB+Bjy  
} ; E")82I  
template < typename T1, typename T2 > GU_R6Wt+  
  struct result_2 -{ZRk[>Z  
  { <Q%\ pAP}b  
  typedef T2 & result; $oh}!Smt  
} ; )4DF9JpD  
template < typename T > EKgTRRW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `,xKK+~YG-  
  { O[$ &]>x]]  
  return (T & )r; LA1UD+S  
} ^f@EDG8  
template < typename T1, typename T2 > ^'#vUj:"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G !wFG-Y}  
  { X+iUT  
  return (T2 & )r2; b^rPw@  
} _%Jqyc"-  
} ; INi(G-!g  
/-1[}h%U'  
rIy,gZr.U  
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> >。 ^xFZ;Yf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |LWG7 ZE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: NKh8'=S  
S)p1[&" M  
return l(i, j) = r(i, j); E7ixl~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TTu<~GH  
wU+-;C5e  
  return ( int & )i; -FdhV%5]  
  return ( int & )j; Eqnc("m)  
最后执行i = j; }fdo Aid~  
可见,参数被正确的选择了。 L-vy,[9)[*  
)nQA) uz  
j#zUO&Q@  
h9$Ov`N(%  
3y<;fdS7  
八. 中期总结 6f(K'v  
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: xV}-[W5sr'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O6 bB CF;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 HvLvSy1U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0escp~\Z  
@.@O#  
a;8q7nC  
cl/}PmYIZ  
G?v]p~6  
>+LFu?y  
九. 简化 @WEDXB  
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。 Y?ouB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =*_T;;E  
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: |Q[[WHqj2f  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 t&*X~(Yb!  
  +-*/&|^等 -YPUrU[)  
2. 返回引用。 :/A3l=}iV  
  =,各种复合赋值等 7&-B6Y4  
3. 返回固定类型。 o)GLh^g_I'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5R"iF+p4  
4. 原样返回。 <xv@us7  
  operator, 76Ho\}-U">  
5. 返回解引用的类型。 jv_z%`  
  operator*(单目) _=S 4H  
6. 返回地址。 ]rY:C "#  
  operator&(单目) W"MwpV  
7. 下表访问返回类型。 `o4alK\  
  operator[] pbJC A&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #6* j+SX^  
  operator<<和operator>> rlV:% k  
VI_8r5o  
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。 }RvinF:5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^qvN:v$1  
J B[n]|  
template < typename Left > \k&2nYVHf  
struct value_return 8725ET t  
  { $z[FL=h)?+  
template < typename T > 'ONCz  
  struct result_1 g4z*6L,u  
  { 5\S s`#g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zp.-=)D4e  
} ; }Y9= 3X  
v%^"N_]  
template < typename T1, typename T2 > lW6$v* s9  
  struct result_2 {/ef`MxV }  
  { ,v\^efc:%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^W#161&  
} ; Tew?e&eO  
} ; r8%"#<]/  
WtS5i7:<Y  
p#;I4d G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :}0>IPW-V  
3mP251"dIW  
下面我们来剥离functor中的operator() 2J;_9 g&M  
首先operator里面的代码全是下面的形式: s]X0}"cz  
r{g8CIwGQ  
return l(t) op r(t) Bl$Hg,in-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "($"T v2  
return op l(t) hlKM4JT\  
return op l(t1, t2) (Y!{ UNq5  
return l(t) op ?q{HS&k  
return l(t1, t2) op tXXnHEz  
return l(t)[r(t)] ^ L?2y/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Lqa|9|!  
<Dk6o`7^N  
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: to,\sc  
单目: return f(l(t), r(t)); omu )s '8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y <] x  
双目: return f(l(t)); XU5GmGu_+  
return f(l(t1, t2)); " rVf{  
下面就是f的实现,以operator/为例 yt+d f0l  
.QVN&UyZ  
struct meta_divide $Cnv]1%  
  { 'f_[(o+n  
template < typename T1, typename T2 > 1[:tiTG|C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W!Fu7a  
  { )=TS)C4  
  return t1 / t2; /< -+*79G  
} }Gf9.ACQ  
} ; Wj I NY  
wGLSei-s  
这个工作可以让宏来做:  $*$X5  
a 8}!9kL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1fMl8[!JLu  
template < typename T1, typename T2 > \ 01w}8a(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?v,4seRuz  
以后可以直接用 jJqq:.XqB8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  Uys[0n  
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 l1UN.l'p  
(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。。。) H^fErl  
}.t8C y9G  
\5DOp-2  
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 `xsU'Wd^<  
ana?;NvC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .azA1@V|  
class unary_op : public Rettype M0K+Vz=  
  { _>u0vGF-  
    Left l; >A.m`w  
public : 2)T.Ci cx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W.m2`] &  
M32Z3<  
template < typename T > rUDMQxLruV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zlhI\jRdc  
      { "JpnmE[`  
      return FuncType::execute(l(t)); i p; RlO  
    } mvXIh";  
h(gpq SN  
    template < typename T1, typename T2 > I?X!v6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _ipY;  
      { G F17oMi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?TMrnR/d  
    } Al^h^ 9tJ  
} ; h e1=  
NsF8`r g  
eUEO~M2&U{  
同样还可以申明一个binary_op !g7bkA  
0oPcZ""X]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZU K'z  
class binary_op : public Rettype )uazB!X  
  { )^]1j$N=3  
    Left l; 8dCa@r&tz  
Right r; |#J!oBS!  
public : vN$j @h .  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^nN@@ \-5  
K!qV82b='{  
template < typename T > ";*Iwd*V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w6G<&1iH  
      { VjGtEIew  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <?Y.w1  
    } {Ax{N  
;To][J  
    template < typename T1, typename T2 > XHYVcwmDz-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  IA{I|g<  
      { P<MNwdf(+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dZ{yNh.]  
    } ,+o*>fD  
} ; W8Aii'Q8C/  
zOT(>1'  
F8OE  
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 X~> 2iL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _su$]s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =N<Z@'c  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Y4,LXuQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! CSNfLGA  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Uv%?z0F<C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qIg^R@  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) |iGfWJ^+  
下面是修改过的unary_op ![hVTZ,hyZ  
;6/dFOZn  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &'A8R;b}-?  
class unary_op +X4/l"|  
  { v|#}LQZ  
Left l; Ika(ip#]=  
  9MR,3/&N  
public : /><+[\q4LM  
" twq#Alx  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  >q^l  
_'"$,~ZWY  
template < typename T > %eQw\o,a  
  struct result_1 q8[I` V{  
  { (vb8Mk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0pl |  
} ; U]W+ers  
T Z_](%  
template < typename T1, typename T2 > E'wJ+X9 +  
  struct result_2 :y8wv|m  
  { TYN~c(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 61=D&lb  
} ; gbL!8Z1h  
a@}A;y'd  
template < typename T1, typename T2 > ,/6 aA7(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iR6w)  
  { k-X E|v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  b@m\ca  
} t-3y`31i.  
7qT>wCVT  
template < typename T > Jrm 9,7/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X0e#w?  
  { ?/ Cl  
  return OpClass::execute(lt(t)); |)+; d  
} N;.}g*_+}  
i{5,mS&  
} ; "*N=aHsj  
Y1Sfhs )  
> nOU 8  
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 LJ+Qe%|  
好啦,现在才真正完美了。 & U6bOH%P  
现在在picker里面就可以这么添加了: +*vg) F:  
TX7]$Wj  
template < typename Right > ^oT!%"\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const QGpAG#M9?  
  { Mz#<Vm4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); WZ]f \S  
} %jnSJjcq  
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。 f%JC;Y  
*oca   
Z[pMlg6Z  
?OFl9%\ V  
%}0B7_6B+@  
十. bind qTD^Vz V  
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。 vk] vtjf&%  
先来分析一下一段例子 ?N/6m  
1?j[ '~aE  
@x @*=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Fo@cz"%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3sy|pa  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Sp>v`{F  
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。 c>3AR17+5  
我们来写个简单的。 F#^<t$5t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: H@%Y"iIUP  
对于函数对象类的版本: W{z{AxS  
4IH,:w=ofN  
template < typename Func > jJOs`'~Q\  
struct functor_trait 4UV<Q*B\F  
  { XwNJHOaF  
typedef typename Func::result_type result_type; ^^C@W?.z  
} ; isiehKkD  
对于无参数函数的版本: . vJlTg  
A;\1`_i0  
template < typename Ret > ?cRGdLP'D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n^P~]1i   
  { 01^+HEbm  
typedef Ret result_type; .\6q\7Ej  
} ; 4`M7 3k0  
对于单参数函数的版本: *(>,\8OVf  
M1 5_  
template < typename Ret, typename V1 > IqW4Q1>f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +t hkx$o  
  { -fm1T|>#  
typedef Ret result_type; bh&Wy<Y  
} ; uz%<K(:Ov  
对于双参数函数的版本: H/?@UJ5m  
do$+ Eh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *@1(!A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V@C8HTg  
  { l}jC$B`5  
typedef Ret result_type; yJRqX]MLA  
} ; 6#SUfK;  
等等。。。 E@(nKe&6T_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Jdc{H/10  
gFQ\zOlY8a  
template < typename Func > f}%paE"  
struct func_return YooP HeQ  
  { DY(pU/q  
template < typename T > vi1 D<  
  struct result_1 HkL`- c0  
  { R|u2ga ~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aB*'DDlx"r  
} ; P]mJ01@'  
TEN~3 Ef#  
template < typename T1, typename T2 > ZCC T  
  struct result_2 |T)  $E  
  { J\%SAit@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :I !}ZD+Z  
} ; [0M`uf/u  
} ; `$oy4lDKQ  
y`Nprwb  
uK;&L?WB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qvs&*lBY  
RoLN#  
template < typename Func, typename aPicker > L4t( Y7  
class binder_1 h7a/]~  
  { F>lM[Lu#  
Func fn; j' }4ZwEh  
aPicker pk; ?l>Ra0  
public : D_)N!,i  
!(8) '<t9  
template < typename T > IDK~ (t  
  struct result_1 #Y%(CI  
  { ?[!_f$50]P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y)K!l :X  
} ; F"| ;  
nIEIb.-  
template < typename T1, typename T2 > \f-@L;8#  
  struct result_2 wvcj*{7[  
  { ZuNUha&a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %$6?em_  
} ; u/.# zn@9h  
+k{l]-)1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q79WGW  
h )% e  
template < typename T > .Mxt F\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 49tJ+J-N  
  { >uP1k.z'I  
  return fn(pk(t)); |<2<`3  
} d04fj/B  
template < typename T1, typename T2 > ;-quK%VO!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CuFlI?~8 z  
  { Ch'e'EmI  
  return fn(pk(t1, t2)); ,?c=v`e  
} Zjn![  
} ; (vPE?^}b  
'-V[t yE  
l9+)h }  
一目了然不是么? X&gXhr#dL\  
最后实现bind tpQ8 m(  
|[iEi  
*t bgIW+h  
template < typename Func, typename aPicker > 7b*9 Th*a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IN=l|Q$8f  
  { bW2Msv/H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); FPkig`(3  
} H)pB{W/  
o@qI!?p&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F$HL \y  
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。 yHs'E4V`$  
:MILOwF  
十一. phoenix 6.M!WK{+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ch)#NHZ9F  
DcsQ6  
for_each(v.begin(), v.end(), ',s{N9  
( 6)1xjE#  
do_ .#_g.0<  
[ k8w:8*y'.  
  cout << _1 <<   " , " _Kv;hR>  
] IF kU8EK&B  
.while_( -- _1), _/5xtupxE  
cout << var( " \n " ) keS%w]87  
) W:1GY#Pe  
); D' `[y  
rp!>rM] s  
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: *]e 9/f  
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 $*;ke5Dm4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fH 0&Wc3yC  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cpQhg-LY|  
4p]hY!7  
x<>In"QV  
template < typename Cond, typename Actor > q&@q /9kz  
class do_while .xg, j{%(  
  { {3G2-$yb  
Cond cd; }O8#4-E_Ji  
Actor act; Os)}kkja  
public : D1~3 3;  
template < typename T > a*?,wmzl  
  struct result_1 d~w}{LR[1  
  { /;9]LC.g  
  typedef int result_type; =Cp}iM  
} ; ~ MW_=6U  
YojYb]y+ j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X-J<gI(Y  
xyRZ v]K1  
template < typename T > -\~D6OA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X] v.Yk=wu  
  { v`9n'+h-c6  
  do j:J{m0  
    { P[a\Q`}L  
  act(t); a[Oi  
  } l;'c6o0e  
  while (cd(t)); e"6!0Py#*  
  return   0 ; \&5t@sC  
} [9xUMX^}  
} ; EFS2 zU  
3NC-)S  
(f?&zQ!+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L\y>WR%s  
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?nhkast#=  
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。 ;c;PNihg  
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。 A+bU{oLr  
下面就是产生这个functor的类: <e7  
[";<YR7iRN  
kc-v(WIC  
template < typename Actor > H| 1O>p&  
class do_while_actor >$p|W~x  
  { 4O** %!|  
Actor act; }dO^q-t$3  
public : >s+*D=k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $r87]y!  
E0a &1j  
template < typename Cond > =)9@rV&~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <X1^w  
} ; "=9kX`(1y  
tN:PWj5  
q(I`g;MF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %{ToWLb{I  
最后,是那个do_ C"!k`i=Lj  
ds"q1  
sZ9VXnz24  
class do_while_invoker &o$Pwk\p/  
  { GV T[)jS  
public : l gzA) (  
template < typename Actor > hIv8A_>@`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f/6,b&l,  
  { mh=YrDU+L  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9k[>(LC  
} wc#E:GJcK  
} do_; X,"(G}KUA  
mIX[HDy:V$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  +*aZ9g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d~U}IMj  
最后来说说怎么处理break和continue x[5uz))  
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。 o)pso\;  
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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