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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ];4!0\M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4l%1D.3-O  
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, F-,chp  
&H]/'i-  
4k-Ak6s  
|5tZ*$nGa  
  class filler U31@++C[  
  { TKv!wKI  
public : (Jw_2pHxr"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |Rz.Pt6  
} ; flo$[]`.7  
.= ?*Wp  
,d,2Q  
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: @;tfHoXD  
,`Y$}"M4  
+IWH7qRtp  
m]!hP^^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); twq~.:<o  
a @2fJ}  
{]<c6*gQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $VvgzjrH  
^]nLE]M  
R-S<7Q3E0=  
Ze eV-  
二. 战前分析 jRg gj`o  
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。 5M~{MdF|.  
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 %7)TiT4V  
pWGR #x'  
G/<zd)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QMsq4yJ)%  
  /* --------------------------------------------- */ oNAnJ+_  
vector < int *> vp( 10 ); <.QaOLD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &,k!,<IF  
/* --------------------------------------------- */ 05 q760I+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); heCM+ =#~  
/* --------------------------------------------- */ 3!{imQT  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F nA Kfh(  
  /* --------------------------------------------- */ u^tQ2&?O!P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d#rr7O  
/* --------------------------------------------- */ tF`L]1r>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); T,pr&1]Lw  
h#hr'3bI1  
E+@Q u "W  
^?`fN'!p  
看了之后,我们可以思考一些问题: O8@65URKx  
1._1, _2是什么? $72eHdy/yl  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 J[ Gpd  
2._1 = 1是在做什么? +?{"Q#.>;  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5wx_ol}2  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 .[O{,r  
1'E=R0`pA  
.n]"vpWm[  
三. 动工 Xxg|01  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: BV~J*e  
yxt"vm;  
 TUcFx_  
O2{["c e  
template < typename T > ?'MkaG0g  
class assignment ,<rC,4-F<  
  { f CU]  
T value; ,TQec:B  
public : `q*[fd1u.  
assignment( const T & v) : value(v) {} j 2ag b  
template < typename T2 > _ nMd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^5sA*%T4  
} ; !<p,G`r  
b w P=f.  
/4an@5.\C  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H0afu)$,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment YhN<vZ}U!~  
N#T'}>ty  
u9hd%}9Qd?  
W@T \i2r$z  
  class holder M&V'*.xz  
  { o P`l)`  
public : *:n~j9V-  
template < typename T > EK';\}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dR S:S_  
  { r].n=455[  
  return assignment < T > (t); FCE y1^u  
} .4+R ac  
} ; Ul}RT xJ  
Y2r}W3F=  
<YaTr9%w  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ybBmg'198  
M=^d  
  static holder _1; X4V>qHV72  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +S4n416K  
i>Q!5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )E^S+ps  
而不用手动写一个函数对象。 TR DQ+Z  
w2DC5ei'  
lz,M$HG<[  
TjUwe@&Rw  
四. 问题分析 AP&//b,^M  
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。 *[[Gu^t^!  
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。 ok:uTeJI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vX JPvh<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 = lo.LFV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'ITq\1z  
2%%\jlT_  
五. 问题1:一致性 sA2-3V<t8  
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?| ALMsF2H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b$_81i  
5XKTb  
struct holder =[( 34#  
  { mwAN9<o  
  // )~U1sW&t  
  template < typename T >  &K/?#  
T &   operator ()( const T & r) const meX2Y;  
  { z< %P"   
  return (T & )r; 2R/|/>T v  
} f'*-<sSr  
} ; oZBD.s  
eEZgG=s  
这样的话assignment也必须相应改动: h(|T.  
\L Q+ n+  
template < typename Left, typename Right > ^DYS~I%s  
class assignment (D>_O$o  
  { :33@y%>L  
Left l; :iE b^F}  
Right r; I6.rN\%b  
public : -UhpPw 6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FGV L[\  
template < typename T2 > Q}AZkZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t13V>9to  
} ; v) n-  
2zC4nF)>O  
同时,holder的operator=也需要改动: Qq,2V  
M$K%e  
template < typename T > V*?cMJ_G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5Tl5T&  
  { )9eI o&Nl  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o~LJ+m6-)  
} qAjtvc2  
OUBGbld  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 '@{:Fr G*U  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  Vl_6nY;  
|*bUcS<S  
return l(rhs) = r; 7#LIGr  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 5 ^{~xOM5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t'44X  
NW\CEJV  
template < typename Tp > %-n) L  
class constant_t /v!yI$xc  
  { Y|tHU'x  
  const Tp t; j,YrM?Xdo  
public : 'va[)~!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} nb_/1{F  
template < typename T > .<m]j;|6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !f~a3 {;j  
  { @ m`C%7<  
  return t; Q>1BOH1by  
} 45yP {+/-Q  
} ; ;$D,w  
^|/mn!7wD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /zIG5RK>  
下面就可以修改holder的operator=了 !Rv ;~f/2  
s#$t!F??9  
template < typename T > 0+\725DJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A]bb*a1  
  { #BRIp(65-6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N#u'SGTG  
} u&~Xgq5[  
.tRm1&Qi  
同时也要修改assignment的operator() f`qy~M&  
|V34;}\4  
template < typename T2 > 9^*RK6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N'b GL%  
现在代码看起来就很一致了。 DAw1S$dM  
D,IT>^[^7  
六. 问题2:链式操作 dS1HA>c)O  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p3P8@M  
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。 6J;!p/C8E  
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。 +yL;?+s>=  
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。 ^wy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2IYzc3Z{9  
9a_P 9s3w  
template < typename T > QQAEG#.5  
struct result_1 rmg\Pa8W>  
  { {\>4)TA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k8 #8)d  
} ; O>)eir7  
-mJs0E*g  
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: a8xvK;`  
}8#olZ/(q  
template < typename T > |lhnCShw  
struct   ref &YIL As^8A  
  { c|<F8 n  
typedef T & reference; $#V'm{Hh  
} ; %; &lVIU0  
template < typename T > E$%v);u  
struct   ref < T &> 7~2_'YX>:  
  { K+Him] b  
typedef T & reference; +"84.PZ  
} ; A^aY-V  
/3)\^Pof  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1XiA  
7#JnQ| ]  
template < typename T > -UEi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const GkOk.9Y,5  
  { wXQu%F3  
  return l(t) = r(t); N+.Nu= +i2  
} mX|M]^_,z  
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。 6zM:p/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &wi+)d  
kO)Y|zQ  
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 ; 8[VCU:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [w}-)&c  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 w!UF^~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )i /w:g>  
最后的布局是: 7bYwh8  
                Add =?|$}vDO[  
              /   \ Zwq\m.h  
            Divide   5 bEF2- FO  
            /   \ l]wfL;u  
          _1     3 bF9.k  
似乎一切都解决了?不。 q=^;lWs4  
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。 L%H\|>k`  
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。 QE/kR!r  
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: 4evN^es'I_  
{zZ)JWM<w  
template < typename Right > $mK;{9Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const j f4<LmR  
Right & rt) const >}wFePl  
  { N!.o`4 "z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ok6t| 7sq  
} In4VS:dD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 pcv\|)&}  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 !{,2uQXe  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ?9xWTVa8  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 v,opyTwG|  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ##By!F TP  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? mfj%-)l9  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: @ddCVxd  
sI6*.nR  
template < class Action > ) YB'W_  
class picker : public Action BZv:E?1z  
  { @u$NB3  
public : 'hu'}F{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7 2i&-`&4  
  // all the operator overloaded S*n5d>;  
} ; ^PC;fn,I  
P#3J@aRC  
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。 'uzHI@i  
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: }@.@k6`n  
mph9/ %]S  
template < typename Right > '_Q';T_n99  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qOmL\'8  
  { QeT~s5 H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cjtcEW  
} L{1[:a)']B  
R'1j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >mtwXmI  
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。 OI0@lSAo<  
ajG_t  
template < typename T >   struct picker_maker ) iV^rLwL  
  { [xb'73  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [OPF3W3z  
} ; bz 7?F!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Wm}T=L`  
  { {|0YcL  
typedef picker < T > result; nm_taER  
} ; ?ecR9X k  
ve"tbNL  
下面总的结构就有了: CX2qtI8N?  
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。 [uJS. `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。 v.sjWF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9Y:.v@:}0  
至此链式操作完美实现。 Jw;G_dQ[  
zRgGSxn  
zgGJ<=G.  
七. 问题3 #y"LFoJn  
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。 1Ke9H!_P  
#N|JC d_  
template < typename T1, typename T2 > ew,okRCN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ' Qlj"U  
  { ;jQ^8 S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lSoAw-@At8  
} > Xij+tt{  
Z:<wB#G  
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: \R-'<kN.*  
'n"we# [  
template < typename T1, typename T2 > }Q\+w,pJgN  
struct result_2 u] G  
  { BW3Q03SW6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !?J- Y  
} ; lqO>Q1_{K  
0"GLgj:9  
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? y,OG9iD:h  
这个差事就留给了holder自己。 ;;C2t&(  
    *)?'!  
UxF9Ko( ]d  
template < int Order > M$!-B,1BX  
class holder; 92C; a5s  
template <> De{ZQg)  
class holder < 1 > 2qVoe}F  
  { 2 p}I  
public : [wJ\.9<Oa  
template < typename T > t.\Pn4  
  struct result_1 o9C# 5%9  
  { U KTfLh  
  typedef T & result; ZCBF&.!  
} ; KW ZEi?  
template < typename T1, typename T2 > [#G*GAa6*  
  struct result_2 $Xu/P5  
  { a2]ZYY`R7  
  typedef T1 & result; A>mk0P)~Q  
} ; FJKlqM5]  
template < typename T > 8\C][ y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _I3v"d  
  { fz8 41 <Y  
  return (T & )r; R >&8%%#  
} ] O~$|Wk  
template < typename T1, typename T2 > ?1O` Rd{tn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mb%U~Na  
  { 9HPwl  
  return (T1 & )r1; ][#|5UK8L  
} 9:=:P>  
} ; ?<\2}1  
gq4X(rsyD  
template <> f#7=N{wm  
class holder < 2 > Lp4F1H2t-  
  { K:Z(jF!j  
public : =8rNOi  
template < typename T > WIAukM8~  
  struct result_1 AGO"),  
  { 6V@_?a-K  
  typedef T & result; jP2#w{xq  
} ; _2}~Vqb+  
template < typename T1, typename T2 > P3Vh|<'7  
  struct result_2 OQKc_z'"  
  { 59"tHb6E  
  typedef T2 & result; m~P30)  
} ; ]ZW-`UMO  
template < typename T > JR&yaOws  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const myqwU`s  
  { 6-g>(g   
  return (T & )r; hsYE&Np_Q  
} W!Hn`T   
template < typename T1, typename T2 > `CBXz!v!O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ukc 7Z OQ  
  { Q00v(6V46  
  return (T2 & )r2; NpKyrXDJv  
} I_N:j,Mx  
} ; J~oxqw}  
.)p%|A#^  
kCoE;)y$  
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> >。 L<B)BEE.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 19pFNg'kA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^Oeixi@f  
)`ixT)   
return l(i, j) = r(i, j); 2i !\H$u`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,S<) )  
PX2b(fR8_O  
  return ( int & )i; Uq{$j5p8  
  return ( int & )j; 7sWe32  
最后执行i = j; ct OCj$$u  
可见,参数被正确的选择了。 Iu5 9W >  
L%<]gJtrO  
.}Ys+d1b9c  
HVhd#Q;  
YK$[)x\S  
八. 中期总结 aSxDfYN=R  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: :PY6J}:&#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /lPnf7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 j8PeO&n>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +{m+aHk  
u2`j\ Vu  
qN9 ?$\  
HY?#r]Ryt  
~-uf%=  
yHlQKI  
九. 简化 7 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。 *QI Yq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )R?uzX^qf  
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: 7/k7V)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?D_iib7  
  +-*/&|^等 Ex|Z@~T12  
2. 返回引用。 BafNF Pc  
  =,各种复合赋值等 UL#:!J/34  
3. 返回固定类型。 Ea'jAIFPpO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?TIi0;h  
4. 原样返回。 .a(G=fk  
  operator, b`j9}t Z  
5. 返回解引用的类型。 n9k  
  operator*(单目) f#m@eb  
6. 返回地址。 \*qradgx$  
  operator&(单目) m|x_++3  
7. 下表访问返回类型。 Z]bG"K3l  
  operator[] -"a(<JC^NI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8t, &dq  
  operator<<和operator>> L:mE)Xq2  
2G!z/OAj  
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。 ZNk[Jn [.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <SOG?Lh~  
8g-Z~~0W1  
template < typename Left > P?c V d2Y  
struct value_return @qjN>PH~  
  { FwHqID_!:l  
template < typename T > Qb%; |li  
  struct result_1 *P]]7DR  
  { iC^91!<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =OV5DmVmQ  
} ; s'l|Ii  
4KSq]S.  
template < typename T1, typename T2 > aaN/HE_  
  struct result_2 Y8IC4:EO  
  { t0v >J9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `' EG7  
} ; Vkd_&z7  
} ; 3fXrwmBT8  
>+.GBf<E  
ht>/7.p]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uV@' 898%5  
K3h7gY|.  
下面我们来剥离functor中的operator()  6GVAR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w'$>E4\   
w L>*WLfR  
return l(t) op r(t) F$1{w"&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5M #',(X  
return op l(t) 99By.+~pX  
return op l(t1, t2) hJSWh5]  
return l(t) op YPq:z"`-y4  
return l(t1, t2) op be]/ROP>H  
return l(t)[r(t)] Ex*{iJ;\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] y:$qX*+9e  
0Bkz)4R  
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: 4MW oGV9  
单目: return f(l(t), r(t)); )dEcKH<#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *&_cp]3-WF  
双目: return f(l(t)); `_ M+=*}  
return f(l(t1, t2)); n&|N=zh  
下面就是f的实现,以operator/为例 T \- x3i  
G973n  
struct meta_divide Z02EE-A  
  { O:T 49:R}r  
template < typename T1, typename T2 > B~qo^ppVU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fGs\R]  
  { T3SFG]H  
  return t1 / t2; |S@  
} "zTy_0[;  
} ; <ME>#,  
QkHG`yW  
这个工作可以让宏来做: +|pYu<OY  
P0hr=/h4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ S*J\YcqSC  
template < typename T1, typename T2 > \ 'o0o.&/=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F|.tn`j]U  
以后可以直接用 M}CxCEdDB]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8)pL0bg  
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 g=qaq  
(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。。。) NYG!\u\Rm  
`Eu,SvkFw  
Pw7uxN`  
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 gE=9K @  
?P>4H0@I+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o~"Y_dLsW  
class unary_op : public Rettype K{@xZ)  
  { l.Ev]G/5  
    Left l; Ki Kw,@  
public : $ #GuV'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7j&EQm5\9  
RF'nwzM3  
template < typename T > v.>K )%`#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =Bm|9A1  
      { i^A=nsD`  
      return FuncType::execute(l(t)); 94t`&jZ&|u  
    } Wc!]X.|9*  
n|DMj[uT  
    template < typename T1, typename T2 > g&EK^q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P2C>IS  
      { J65:MaS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2*#i/SE_  
    } c$BH`" <*  
} ; uWFyI"  
P6ktA-Hv>  
x^pt^KR;  
同样还可以申明一个binary_op xaoR\H  
d]^m^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WQiRbbX  
class binary_op : public Rettype pYr+n9)^  
  { -U A &Zt  
    Left l; x{K"z4xbI  
Right r; .8%b;b  
public : H<<t^,E^.t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t?PqfVSq  
`^'fS@VA  
template < typename T > <%m1+%mA.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jV%=YapF  
      { >b=."i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )rAJ>;  
    } kTI5CoXzq  
!.t D.(XP  
    template < typename T1, typename T2 > *mJ#|3I<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5$Kj#9g-#  
      { CxJ3u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _`^AgRE  
    } .QZjJ9pvK  
} ; 9Oq(` 4  
j%w^8}U>G  
-\;0gnf{J  
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 xL i3|^q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8-k`"QI=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4KR`  
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。 !!V1#?0jw  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2Vf242z_  
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。。。 U$+,|\9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /J/V1dC}]D  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Z2})n -  
下面是修改过的unary_op \O;/wf0Hg  
){'<67dK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > } eHxw+.  
class unary_op b)e;Q5Z(.  
  { .s,04xW\  
Left l; tvFe_*Ck  
  +L.D3  
public : 6S_mfWsi  
dhnX\/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #Y=b7|l  
Y`eF9Im,  
template < typename T > c^pQitPv  
  struct result_1 Eri007?D  
  { 0,0Z!-Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r6 3l(  
} ; Z4As'al  
2YY4 XHQS  
template < typename T1, typename T2 > RN[x\",  
  struct result_2 32SkxcfrCK  
  { 4K7ved)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IO 0nT  
} ; V V}"zc^  
PI`Y%!P  
template < typename T1, typename T2 > w@Q~ax/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _/}$X"4  
  { >Ovz;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^AJ 2Y_}v  
} }s@IQay+  
$/g`{O I]K  
template < typename T > F {L#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .JB1#&B +  
  { ftPhE)i  
  return OpClass::execute(lt(t)); Kg>B$fBx)  
} " j?xgV  
p"~@q}3  
} ; id : ^|  
fS|e{!iI"  
^%Cd@!dk  
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 OAW_c.)5D  
好啦,现在才真正完美了。 VWK/(>TP  
现在在picker里面就可以这么添加了: &K9RV4M5  
^OIo  
template < typename Right > \I4Uj.'> \  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z`GEF|eh  
  { ;R2A>f~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Q#ksf h!D  
} *?uUP  
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。 {c LWum[SY  
]:?S}DRG  
1pDU}rPJ.  
*dBmb  
c?c\6*O  
十. bind s91[DT4  
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。 t5K#nRd Z:  
先来分析一下一段例子 vShB26b  
A=|a!N/  
. a @7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x$TL j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Vb JE zl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !- QB>`7$  
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。 V3VTbgF  
我们来写个简单的。 AU%Yr 6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "oZ_1qi<  
对于函数对象类的版本: ZTfW_0   
s%Ph  
template < typename Func > sIaehe'B  
struct functor_trait `}sFT:1&  
  { bVN?7D(  
typedef typename Func::result_type result_type; X_D-K F  
} ; 9yTkZ`M28  
对于无参数函数的版本: MwSfuP  
pMViq0  
template < typename Ret > BSd.7W;cS=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5-({z%:P  
  { '3Fb[md54  
typedef Ret result_type; p}gA8 o  
} ; x]%,?Vd?  
对于单参数函数的版本: jHatUez4O  
Ujvm|ml  
template < typename Ret, typename V1 > \' A- Lp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @t$yg$Q?[  
  { u =~`5vA  
typedef Ret result_type; O6b+eS  
} ; t&5Ne ?  
对于双参数函数的版本: 'BgR01w J  
HP<a'|r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t*Z5{   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "66#F  
  { \{a5]G(4s  
typedef Ret result_type; +`B^D  
} ; la 0:jO5  
等等。。。 PGYx] r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wzoT!-_X  
ZzR0k  
template < typename Func > > MRuoJ  
struct func_return Uy)pEEu  
  { 017nhI  
template < typename T > x6Gl|e[jv  
  struct result_1 7'{Vh{.  
  { w&VDe(:~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; " L,9.b  
} ; L@Qvj-5e  
#a tL2(wJ  
template < typename T1, typename T2 > V;J3lV<  
  struct result_2 TA:#K  
  { JdWav!PYm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F1M:"-bda  
} ; zq?xY`E  
} ; Q6 m.yds  
;AL:V U  
TpYh)=;k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 01RW|rN  
m$pRA0s2`  
template < typename Func, typename aPicker > MTNC{:Q  
class binder_1 fuF{8-ua  
  { f3>DmH#  
Func fn; @*UV|$~(Q  
aPicker pk; Rs"G8Q9Q  
public : 37jrWe6xwp  
p_EM/jI,  
template < typename T > JZ:yPvJ  
  struct result_1 e VQ-?DK  
  { "o_'q@.}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _bgv +/  
} ; C 'Y2kb  
)24M?R@r  
template < typename T1, typename T2 > P6'Se'f8  
  struct result_2 ),xD5~_=q  
  { N qz6_!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :IfwhI)  
} ; L$kB(Brw  
Ve)BF1YG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A%^7D.j  
5nsoWqnE8  
template < typename T > 6Q_A-X3hk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B_b5&M@  
  { _z 5W*..  
  return fn(pk(t)); ?~yJ7~3TS<  
} 8gt&*;'}*D  
template < typename T1, typename T2 > n5IQKYr g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DGS,iRLnA  
  { @' ;.$  
  return fn(pk(t1, t2)); 4fjwC,,  
} !H9^j6|  
} ; (hQi {  
DL!%Np?`  
zEukEA^9`  
一目了然不是么? f:J-X~T_f  
最后实现bind i27)c)\BM  
3T4HX|rC  
tAI v+L  
template < typename Func, typename aPicker > 6DgdS5GhT_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w&Gc#-B  
  { {>~9?Xwh   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [ K'gvLt1  
} lmD [Cn  
c$tX3ug6I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ['sNk[-C  
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。 ;z N1Qb  
,u)jZ7  
十一. phoenix |\G^:V[.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jvL!pEC!  
RtpV08s\  
for_each(v.begin(), v.end(), '\xE56v)F  
( \hBzP^*"n  
do_ 4K? \5(b  
[ =+ >>l0=_v  
  cout << _1 <<   " , " .jk A'i@  
] ,-8 -Y>[  
.while_( -- _1), eNVuw:Q+  
cout << var( " \n " ) e6J^J&`|4  
) `8RKpZv&  
); 1;V_E2?V  
$j<KXR  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: f% )9!qeW  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor v:yU+s|kN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 dIYf}7P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %DXBl:!Y`  
LCtVM70  
W ulyM cJ  
template < typename Cond, typename Actor > u;c WIRG  
class do_while %!(C?k!\  
  { m;MJ{"@A'  
Cond cd; <r t$~}  
Actor act; F@f4-NR>  
public : -`* 'p i  
template < typename T > ThI}~$Y  
  struct result_1 L/C~l3  
  { QDJ "X  
  typedef int result_type; ftR& 5 !Wm  
} ; 4_ U"M@  
'xx M0Kn`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }^&f {   
'o#oRK{#  
template < typename T > UF#!6"C@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sg2%BkTI  
  { ;(Ug]U%3_  
  do M>p<1`t-&  
    { ".(vR7u'  
  act(t); vB_3lAJt@  
  } :ZIa   
  while (cd(t)); U{M3QOF  
  return   0 ; _Tor9Tj  
} B#jnM~fJz  
} ; 6{1=3.CL  
# 5)/B  
&TQ~!ZMOR"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). FrXP"U}Y  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 =zK4jiM1  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }" vxYB!h3  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 gI;"PkN  
下面就是产生这个functor的类: ?1JY6v]h4  
j2_j5Hgo  
Jp]?tlT  
template < typename Actor > D~ Y6%9  
class do_while_actor v4"Ukv  
  { uo]xC+^  
Actor act; eb\SpdM6  
public : Y_:jc{?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S=!WFKcJR  
W{"sB:E  
template < typename Cond > z0<E3t  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; oR2?$KF   
} ; qs ep9z.  
WK`o3ayH-  
Intuda7e1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *O~y6|U?  
最后,是那个do_ s;OGb{H7  
F~ 5,-atDM  
$kTm"I  
class do_while_invoker iF^qbh%%E  
  { ,Zn6T"[$  
public : @c]KHWI  
template < typename Actor > -K =.A* }  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const BJux5Nh  
  { ,^?g\&f(  
  return do_while_actor < Actor > (act); A4,{ep'Z!  
} s`bGW1#io  
} do_; ,6;n[p"h|r  
qhGz2<}_j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q`9c/vPU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D wJ^ W&*  
最后来说说怎么处理break和continue sWr;%<K  
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。 Ux=~-}<-w  
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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