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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ) h*)_7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1 \#n{a3  
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, |FF"vRi8a7  
l7rGz2:?  
~2R3MF.C  
%]>LnbM>4  
  class filler @iC,0AK4k  
  { ~:65e 8K  
public : ? J;*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %s]l^RZ  
} ; c=S-g 9J  
LU#DkuIG  
z8#c!h<@;  
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: $6~ \xe=  
5H+S=  
 R~jV  
.Yl*kG6r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a59l"b  
lX)RG*FlTC  
c)N&}hFYC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k'_p*H  
,n')3r   
8QFn/&Ql$B  
i.4L;(cg  
二. 战前分析 v> vU]6l  
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。 Rp#9T?i``[  
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 5kwDmJy  
5W0'r'{  
qO5.NIs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1' #%U A  
  /* --------------------------------------------- */ ELF,T (  
vector < int *> vp( 10 ); &"V%n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &FQ]`g3_@  
/* --------------------------------------------- */ ?K<m.+4b*y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rUunf'w`e1  
/* --------------------------------------------- */ qXHr"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $(2c0S{1  
  /* --------------------------------------------- */ s+"[S%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *^'$YVd#  
/* --------------------------------------------- */ _$OhV#LKG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #}^ kMD >  
jg ~;s  
3I)!.N[m  
G\ twx ;  
看了之后,我们可以思考一些问题: V24i8Qx  
1._1, _2是什么? -j%!p^2j9  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 xg'FC/1LD  
2._1 = 1是在做什么? cZ(7/Pl  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5t$ZEp-  
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。 dXKv"*7l  
Dh*>361y-  
GHQa{@m2V  
三. 动工 nwd 02tu  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :K!@zT=o  
@@U'I^iG  
>\Qyg>Md]  
.Gq)@{o>  
template < typename T > =rj5 q  
class assignment "RuH"~o  
  { tS2P|fl  
T value; 5a9PM(  
public : s'LY)_n  
assignment( const T & v) : value(v) {} urT!?*g,  
template < typename T2 > `pp"htm   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MKd{ y~'  
} ; PI7M3\z  
)J/,-p  
0T!_;IQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r4}:t$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;{]%ceetcu  
P ;>8S:8  
V Iof4?i  
C\7qAR\  
  class holder cdL$T6y  
  { <Bc J;X/  
public : mw<LNnT{8  
template < typename T > 5S'89 r3m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XUU l*5^  
  { uS3 s  
  return assignment < T > (t); .K(IRWuw  
} zosJ=$L  
} ; *Yk3y-   
imdfin?=   
RdlcJxM  
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: EEQW$W1@  
/}?"O~5M"  
  static holder _1; R1'bB"$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #!\g5 ')mC  
wK@k}d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Mn(:qQo^&`  
而不用手动写一个函数对象。 brN:Ypf-e  
4LYeacL B  
wU_e/+0h  
/?l@7  
四. 问题分析 m#+0uZm(  
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。 #$(F&>pj  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4oLrCQZ\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ![os5H.b#q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R9gK>}>Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e7/ b@  
k<uC[)_  
五. 问题1:一致性 sfez0Uqe.~  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| vukI`(#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @bdGV#* d  
/jih;J|  
struct holder #SQao;>  
  { U7U-H\t7  
  // lmb5Z-xB  
  template < typename T > pR2QS  
T &   operator ()( const T & r) const ev>gh0  
  { 1R)4[oYN\<  
  return (T & )r; j+Nun  
} G S-@drZp_  
} ; vX})6O  
I.I:2Ew+  
这样的话assignment也必须相应改动: &eq>>  
Klh7&HzR  
template < typename Left, typename Right > m4(:H(Za  
class assignment '7Dg+a^x7  
  { P?*$Wf,~n  
Left l; epi{Ayb  
Right r; *M;!{)m?  
public : K2<Q9 ,vt  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aG QC  
template < typename T2 > uW!',"0ER  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } P: &XtpP  
} ; |4BS\fx~N  
siw } }}  
同时,holder的operator=也需要改动: > Zo_-,  
yhQv $D,^f  
template < typename T > b|t` )BF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fkWuSGi  
  { 9mkt.>$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U<fe 'd  
} zC6,m6Dv  
:.6kXX'~  
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。 'mj0+c$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1HxE0>  
j}Lt"r2F  
return l(rhs) = r; xN0n0  
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。 &AH@|$!E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B*E:?4(<P  
~p<o":k+Lv  
template < typename Tp > /g2(<  
class constant_t x/47e8/  
  { GQ ZEMy7  
  const Tp t; x2+%.$'  
public : HMJx[ yD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ; k{w@L.@  
template < typename T > }|MGYS)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ua]shSjyI  
  { =@;uDu:Q  
  return t; j K?GB  
} c.m8~@O5+  
} ; j`Fsr?]/  
?UnOi1"v9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i]gF 6:&  
下面就可以修改holder的operator=了 L=ZKY  
~{'.9  
template < typename T > 4F EOV,n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cf?*6q?n  
  { ;1^_ .3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); eZR{M\Q  
} wQJY,|.  
 UN[rW0*  
同时也要修改assignment的operator() 74ma   
ae( o:G  
template < typename T2 > H2`aw3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xM}lX(V!w  
现在代码看起来就很一致了。 vs;T}' O  
|H 0+.f;  
六. 问题2:链式操作 Fp..Sjh 6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q:@$$}FjL  
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。 %k @"*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 j@$p(P$  
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。 cx M=#Go  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dQLR%i#P8  
XzGPBi  
template < typename T > i]!CH2\  
struct result_1 :$ j6  
  { T :IKyb  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; IT]D;  
} ; H Yt& MK  
>u#c\s  
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: S83wAr9T  
;g$s`l/ 4  
template < typename T > thcj_BZ8  
struct   ref _svY.p s*  
  { Z5[TmVU  
typedef T & reference; <&E3QeK  
} ; TcA+ov>TD  
template < typename T > 7sZVN  
struct   ref < T &> F`goYwA%  
  { ,\ zp&P"p  
typedef T & reference; +"rZ<i  
} ; LM }0QL m?  
*&{M ,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eU?SLIof[{  
H~JPsS;  
template < typename T > .q#2 op  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hGyi@0  
  { c<)C3v  
  return l(t) = r(t); :J` *@cDn  
} |uVhfD=NG  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 !4 `any  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 nf?;h!_7  
Cp(,+ dD  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 F }l_=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Kg^L 4Q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 q@1!v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ZOvMA]Rf  
最后的布局是: F M:ax{  
                Add afOb-G$d=  
              /   \ v+dt1;  
            Divide   5 (%]&Pe]  
            /   \ QWG?^T fi  
          _1     3 i~:FlW]  
似乎一切都解决了?不。 .n1]Yk;,1  
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。 !~PLW]Z4  
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。 1^rODfY0  
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: .PBma/w W  
?zp@HS a9  
template < typename Right > xo/[,rR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qV0C2jZ2  
Right & rt) const 1"{3v@yi  
  { e.9oB<Etp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m@  b~  
} #]bWE$sU<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lSU&Yqx  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ~t\Hb8o  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 BoJ@bOe#  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 3{B`[$  
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。 Iu`eQG  
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? KY$6=/?U_  
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: mwLp~z%OX  
E8#r<=(m  
template < class Action >  so_  
class picker : public Action +o})Cs`|=A  
  { %toxZ}OP  
public : mle"!*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [I:D\)$<  
  // all the operator overloaded 2^N 4(  
} ; +V*FFv  
Un\h[m  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 /Y|oDfv  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: tkU"/$Vi\  
QHnk@ R!  
template < typename Right > ?h4-D:!$L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vQCRs!A  
  { F3[3~r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PW)XDo7  
} I;kKY  
is_`UDaB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > f.rc~UI?  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 qYLOq `<f  
44_7gOZ  
template < typename T >   struct picker_maker SA s wP  
  { xh Sp<|X_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vG9A'R'P  
} ; ,W"Q)cL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |NFX"wv:c<  
  { >AIkkQT  
typedef picker < T > result; ]v96Q/a  
} ; @4dB$QF`&  
odAeBQy  
下面总的结构就有了: Xao 0cb.R  
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。 s>Xx:h6m  
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。 {'P7D4w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H: q(T >/w  
至此链式操作完美实现。 dE9xan  
OpeK-K  
_ Js & _d  
七. 问题3 }I_/>58  
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。 `ZL~k  
m'H%O-h\  
template < typename T1, typename T2 > v7"' ^sZ?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qXO@FW]  
  { ]0<T,m Z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sLh9= Kh`  
} BhC.#u/   
++ !BSQ e  
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: )HWf`;VQ  
~ldqg2c  
template < typename T1, typename T2 > xv;'27mUt  
struct result_2 7kapa59  
  { < wV?B9j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]F kLtq  
} ; 3]Rb2$p[=  
J{c-'Of2yi  
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? `[x`#irD  
这个差事就留给了holder自己。 iDej{95  
    xKIzEN &  
=y.!Ny5A  
template < int Order > y)N57#e  
class holder; o#Q0J17i?  
template <> >]uV  
class holder < 1 > |~vo  
  { 1?s]nU  
public : :X7"fX  
template < typename T > D> wq4u  
  struct result_1 t~m >\(&  
  { V"=(I'X  
  typedef T & result; G/T oiUY  
} ; mEsOYIu{  
template < typename T1, typename T2 > Z^w11}  
  struct result_2 Q$Y ]KV  
  { ``bIqY  
  typedef T1 & result; 9 A0wiKp  
} ; 'B&gr}@4O=  
template < typename T > &`hx   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M]PH1 2Ob  
  { #=r:;,,  
  return (T & )r; "bZ {W(h  
} qzq_3^ 66  
template < typename T1, typename T2 > # T_m|LN 7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B ^>}M  
  { .: ~);9kj  
  return (T1 & )r1; RL0,QC)e#@  
} GZgu1YR  
} ; tVJ}NI #  
D0Cs g39  
template <> 3B|?{U~  
class holder < 2 > 8z\v|-%Z  
  { Dj!v+<b  
public : ^gx`@^su  
template < typename T > /7Z5_q_  
  struct result_1 9Qja|;  
  { >D20f<w(H  
  typedef T & result; $|~YXH~O  
} ; f?)BAah  
template < typename T1, typename T2 > 7 ,Tg>,%Q  
  struct result_2 % \OG#36  
  { }c/p+Wo  
  typedef T2 & result; Uz(Sv:G  
} ; 6^ UQ{P1;  
template < typename T > hxcRFqX"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9 -7.4!]I  
  { ~RdJP'YF-  
  return (T & )r; -olD!zKS  
} a(>oQG8F  
template < typename T1, typename T2 > -90qG"@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I75>$"$<  
  { *N5cC#5`=  
  return (T2 & )r2; w\wS?E4G  
} 7q_B`$ata  
} ; @&!`.Y oy  
Th&-n%r9K  
8%-+@ \=  
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> >。 KI&+Zw4VL  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: CjW`cHd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: LU$aCw5 B;  
C4vmgl&  
return l(i, j) = r(i, j); dN'2;X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Jo%5NXts4  
.~J}80a/  
  return ( int & )i; dUAZDoLi  
  return ( int & )j; @2H"8KX  
最后执行i = j; $Pw@EC]  
可见,参数被正确的选择了。 t As@0`x9  
~dkN`1$v  
%mLQ'$  
bvVEV  
-"m4 A0  
八. 中期总结 l)@Zuh  
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: lP$bxUNt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 JBY`Y ]V3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \Km gFyF  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !ho~@sc{W  
,+`1/  
IK#W80y  
ySC;;k'  
)tc"4lp -  
>(N0''eM]  
九. 简化 p6=L}L  
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。 =3KK/[2M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .9r+LA{  
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: ;IklS*p]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pv/LTv  
  +-*/&|^等 @KtQ~D  
2. 返回引用。 >kK!/#ZA  
  =,各种复合赋值等 Co`O{|NS}!  
3. 返回固定类型。 VK/@jrL+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~M@'=Q*~  
4. 原样返回。 ]`[r=cG  
  operator, RZwjc<T  
5. 返回解引用的类型。 $:|z{p  
  operator*(单目) v]`}T/n  
6. 返回地址。 VU~ R  
  operator&(单目) @y3u'Y,B  
7. 下表访问返回类型。 N!O.=>8<  
  operator[] H"~]|@g-p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 EbTjBq  
  operator<<和operator>> y^utMH  
XQI. z7F  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 lHg&|S&J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H)#HK!F6f  
Ml)0z&jQX  
template < typename Left > iR k.t=B  
struct value_return \?n4d#=$o  
  { J$Huzs#  
template < typename T > pVuJ4+`  
  struct result_1 }d<xbL!#  
  { s06tCwPp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3_%lN4sz  
} ; wW5:p]<Y  
Jptzc:~B  
template < typename T1, typename T2 > *RM?SE6;  
  struct result_2 (wxdT6RVm\  
  { `gI`Cq4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <Q-Y$ ^\  
} ; z&a%_ ]Q*  
} ; !rmXeN]-r  
Q@M>DA!d^V  
gu'Yk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >0#WkmRY  
o;.6Y `-fJ  
下面我们来剥离functor中的operator() x6=Yt{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;QMRm<CLV  
< 0S+[7S"  
return l(t) op r(t) jt({@;sU[<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q(tdBd'o6  
return op l(t) () l#}H`m  
return op l(t1, t2) \>8r)xC  
return l(t) op .#py5&`%  
return l(t1, t2) op MjGeH>c  
return l(t)[r(t)] axf4N@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v };r  
S4n ~wo  
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: %}t<,ex(yO  
单目: return f(l(t), r(t)); -}2'P)Xp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f7y a0%N  
双目: return f(l(t)); 0RaE!4)!;  
return f(l(t1, t2)); d E0 `tX  
下面就是f的实现,以operator/为例 Oa[G #  
U g 'y  
struct meta_divide wi{qN___  
  { yrp;G_  
template < typename T1, typename T2 > Tt,<@U[/}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) P)h ZFX  
  { FlWgTn>  
  return t1 / t2; z(-j%?  
} D%tcYI(  
} ; {J`]6ba  
Y[oNg>Rz  
这个工作可以让宏来做: {9yv3[f3  
T]&% KQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~;m3i3D  
template < typename T1, typename T2 > \ ^TC<_]7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -ahSFBZlg  
以后可以直接用 l4 @  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :/F=j;o  
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 }sbh|#  
(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。。。) V$D+Joj  
mM6g-)cV  
{*/&`$0lH|  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 g;N)K3\2  
80i-)a\n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]u;Ma G=;  
class unary_op : public Rettype x1g0_&F  
  { );8Nj zX1  
    Left l; OxGS{zs  
public : %'}zr>tx:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hJuR,NP  
\KBE+yj  
template < typename T > ~/R,oQ1!g}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O'<5PwhG  
      { {km~,]N  
      return FuncType::execute(l(t)); ^/K]id7 2  
    } p2v+sWO  
PL+j;V(<  
    template < typename T1, typename T2 > r8o9C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g{t)I0xm  
      { '}\#bMeObg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @O&<_&  
    } KW3Dr`A  
} ; !,;>)R   
4|?y [j6  
~ULD{Ov'F  
同样还可以申明一个binary_op d&!;uzOx  
,BUDo9h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WFl, u!"A  
class binary_op : public Rettype {FIr|R&  
  { cqP)1V]  
    Left l; D)XV{Wit  
Right r;  73:y&U  
public : NU>'$s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )<fa1Gz#^  
[8-. T4  
template < typename T > 15o<'4|=Lm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vG`;2laY  
      { /7s^OkQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H$M#+EfL  
    } <Cbah%X  
B=4xZJ Py  
    template < typename T1, typename T2 > MLu@|Xgh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QYm]&;EI  
      { Gr1WBYK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); **oa R  
    } 7W)*IJ  
} ; Ukf4Q\@w  
X?2ub/Nr#Y  
E%A] 8y7  
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 {S+  $C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hkifd4#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3RwDIk?>%  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 4pYscB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %K9 9_Cl3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 RDX$Wy$@L  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E%B:6  
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) ;x]CaG)f  
下面是修改过的unary_op K\bA[5+N  
,Pq@{i#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8ZnHp~  
class unary_op nfL-E:n=  
  { *OX;ZQg0  
Left l; "@P)  
  m1d*Lt>F@  
public : J )*7JX  
E41ay:duAl  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )~u<u:N  
RotWMGNK  
template < typename T > /Dmuvb|A  
  struct result_1 lk<}`#(g  
  { %%7~<=rk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2YS1%<-g*  
} ; ,aA%,C.0U  
&jbZL5  
template < typename T1, typename T2 > (IE\}QcK  
  struct result_2 I%8>nMTJ  
  { ;,OZ8g)LH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w=|"{-ijo  
} ; aMLtZ7i>  
Vr|sRvz  
template < typename T1, typename T2 > /=+y[y3`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \$Jz26 -n  
  { ./Y5Vk#Rp\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P+9%(S)L3  
} i]8+JG6  
y3^>a5z!x  
template < typename T > acPX2B[jJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v` G[6Z  
  { ees^j4  
  return OpClass::execute(lt(t)); w~}*MsB  
} 9fj8r3 F#  
eeOE\  
} ; 0@BhRf5  
)0tq&  
w1N-`S:  
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 UP+4xG  
好啦,现在才真正完美了。 ,; 81FK  
现在在picker里面就可以这么添加了: cBGR%w\t%  
^U5g7Emf  
template < typename Right > 8c1ma  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ig.9:v`  
  { M%aA1!@/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E U# M.  
} ]:K[{3iM  
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。 v 7g?  
pS) &d4i  
]b&"](A  
vz87]InI  
zCuN 8  
十. bind fG`<L;wi  
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。 /XeCJxo8  
先来分析一下一段例子 ws_/F  
O{Y_j&1  
x&['g*[L0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 01br l^5K  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 B]_NI=d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Gc1!')g!  
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。 MODi:jsl  
我们来写个简单的。 DO5H(a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: dyyGt }}5f  
对于函数对象类的版本: k~|5TO  
yE3l%<;q  
template < typename Func > av; ~e<  
struct functor_trait 8b!-2d:*  
  { LOPw0@  
typedef typename Func::result_type result_type; U~nW>WJ+.  
} ; 2Jl$/W 3  
对于无参数函数的版本: $={^':Uh  
*D_pFS^l  
template < typename Ret > :'+- %xUM  
struct functor_trait < Ret ( * )() > BT3X7Cx  
  { (G#QRSXc\  
typedef Ret result_type; s2N~p^  
} ; 61*inGRB  
对于单参数函数的版本: PDQ\ND  
920 o]Dh=t  
template < typename Ret, typename V1 > wV& UB@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {] Zet}2  
  { O"c@x:i  
typedef Ret result_type; -h|YS/$f  
} ; 4Ww.CkRG  
对于双参数函数的版本: zmEg4v'I  
>ow5aOlQ&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7G 3*@cl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &.4m(ZX  
  { :TTZ@ q  
typedef Ret result_type; u@ psVt   
} ; s${|A =  
等等。。。 Scfk] DT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6Y 4I $[  
k >aWI  
template < typename Func > o$[alh;c+W  
struct func_return t(sQw '>  
  { '_`O&rbT  
template < typename T > &|j^?ro6  
  struct result_1 tXu_o6]  
  { -sqoE*K[8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UwQyAD]Ht  
} ; jy kY8;4  
8t$w/#'@  
template < typename T1, typename T2 > qEW3k),  
  struct result_2 :~gG]|F  
  { E5EAk6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q n2X._`  
} ; ^CtA@4  
} ; 6%8,OOS  
`& rt>Bk /  
J-3%.fX,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )c"m:3D@  
_R ] qoUw;  
template < typename Func, typename aPicker > >qT4'1S*g  
class binder_1 Fb:Z.  
  { ^7zXi xp  
Func fn; 54geU?p0  
aPicker pk; x,~ys4  
public : =yy7P[D  
5[\LQtM  
template < typename T > Bl6>y/  
  struct result_1 k#Bq8d  
  { }c1?:8p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r:QLO~l/  
} ; N7WQ{/PSG  
nYF;.k  
template < typename T1, typename T2 > )vcyoq  
  struct result_2 tI-u@ g  
  { l^,"^ vz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W.O]f.h  
} ; fkjo  
FLE2]cL-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8F#z)>q~  
/GQN34RD  
template < typename T > kTQvMa-X9D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `r$c53|<u  
  { (uk-c~T!u  
  return fn(pk(t)); tXWh q  
} *53@%9 {u  
template < typename T1, typename T2 > /ivA[LSS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^o@N.+`&<  
  { u#&ZD|  
  return fn(pk(t1, t2)); =,4iMENm!  
} =Co[pt  
} ; "{igrl8  
\dzHG/e  
=8!FY"c*  
一目了然不是么? Munal=wL  
最后实现bind 3gcDc~~=  
F4|Z:e,Hr  
v.~uJ.T  
template < typename Func, typename aPicker > j$u=7Z&E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [G=+f6 a  
  { ^jiYcg@_[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E#L"*vh  
} $ZEwz;HNo  
:w+2L4lGs  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]LE  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 h jCkj(b  
3tZC&!x?  
十一. phoenix \ O#6H5F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #F~^m  
S# 9EBw7  
for_each(v.begin(), v.end(), &~SPDiu.t  
( MS~|F^g  
do_ VYj*LiR  
[ jZ5 mpYUO  
  cout << _1 <<   " , " K\2UwX  
] ;:/<XfZ  
.while_( -- _1), !pMp n%r<]  
cout << var( " \n " ) k ='c*`IE  
) 2Kg+SLU[~  
); G+$A|'<`z  
x2M'!VK>n1  
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: d;-/F b{4  
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 7 z#Xf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ofu {g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n:#gKR-J  
Q#2gjR r  
;<9dND  
template < typename Cond, typename Actor > JTw3uM, e  
class do_while ~$PQ8[=  
  { s:fy *6=[Z  
Cond cd; 06dk K )`  
Actor act; > kLUQ%zE@  
public : Gop;!aV1*  
template < typename T > u0M? l  
  struct result_1 GF3"$?Cw  
  { v p>,}nx4  
  typedef int result_type; 1lJY=`8qa  
} ; M2.Pf s  
3,QsB<9Is  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9\aR{e,1  
 wP <)  
template < typename T > aUBGp: (  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f.~-31  
  { DAPbFY9  
  do Y~j )B\^{  
    { *_aeK~du.  
  act(t); VEuT!^0Z  
  } h)MU^aP  
  while (cd(t)); ,hV}wK!  
  return   0 ; Tr} r` %  
} [ ; $(;  
} ; 20O\@}2q2M  
n'&Cr0{  
_2wU(XYH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !='?+Ysxs  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 S"/M+m+ ]  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 T"NDL[*  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 {}#W~1`  
下面就是产生这个functor的类: +] .Zs<  
T/A[C  
#})OnM^],  
template < typename Actor > M u>G gQSZ  
class do_while_actor y7s:Buyc  
  { p7\}X.L  
Actor act; W 6d[v/+K+  
public : _9^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3V,$FS]  
4}4K6y<q  
template < typename Cond > h]DS$WZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8w:A""  
} ; 4^KeA".  
K_fQFuj+  
#K5)Rb-H  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }=+J&cR  
最后,是那个do_ ?3x7_=4t@  
"-pQL )f  
4t%g:9]vr  
class do_while_invoker g^V4+3v|a'  
  { rr@S|k:|  
public : ~ .FZF  
template < typename Actor > zB8 @Wl  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const " ^t3VjN  
  { u+&t"B  
  return do_while_actor < Actor > (act); -UHa;W H  
} @F+zME   
} do_; 7u9]BhcFv?  
h=fzX .dt  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? efK|)_i :  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7V^\fh5~  
最后来说说怎么处理break和continue E&}@P0^  
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。 ,<pk&54.@'  
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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