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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /M^V 2=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9H h~ nR?  
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, AanH{  
]{!!7Zz  
K85_>C%g  
H(15vlOD  
  class filler cy)k<?,  
  { <i}q=%W!1  
public : (PS$e~H s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3P//H8 8LY  
} ; [d4,gEx`Q\  
ORowx,(hX  
vWU%ST  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Opv1B2  
+_qh)HX  
ytjK++(T5  
H\^VqNK"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k> b&xM!  
-3.UE^W2  
61/)l0 <;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J3;Tm~KJ_  
5<89Af&&K8  
hZAG (Z  
f49"pTw7  
二. 战前分析 `$S^E !=  
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。 +D :83h{  
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 99^AT*ByY  
2)wAFO6u  
lPY@{1W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,b4):{  
  /* --------------------------------------------- */ S:ls[9G[3  
vector < int *> vp( 10 ); 9i0M/vx  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); LZ~2=Y< U(  
/* --------------------------------------------- */ TdQ ]G2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :T_'n,  
/* --------------------------------------------- */ 9nn>O?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bvl~[p$W3  
  /* --------------------------------------------- */ $^}[g9]1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jip\4{'N  
/* --------------------------------------------- */ f hQy36i@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'pan9PW  
XwcMt r*  
3brb*gI_b  
 bH*@,EE  
看了之后,我们可以思考一些问题: 42fprt  
1._1, _2是什么? &yE1U#J(  
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。 $+Vmwd;  
2._1 = 1是在做什么? '!!e+\h#  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Sv7 i! j  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Mx8Gu^FW.d  
On=u#DxQ  
DU;[btK>  
三. 动工 I*Vt,JYx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %N )e91wC  
VCjq3/[_  
B &?fM~J  
NCa~#i:F8  
template < typename T > A2y6UzLYD  
class assignment 2B-.}OJ  
  { m}98bw  
T value; rFo\+//  
public : }sv!=^}BY3  
assignment( const T & v) : value(v) {} h40'@u^W  
template < typename T2 > a mqOxb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {>@QJlE0  
} ; ! .AhzU1%Y  
:q^R `8;(t  
LfEvc2 v=g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 R :"+ #Sq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Z!= L   
;)?( 2 wP  
 EZ<80G  
5G#$c'A{4  
  class holder 6 mCq/$  
  { :G-1YA  
public : F;u7A]H^  
template < typename T > &y7 0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const L\YKdUL  
  { G$C }?"l  
  return assignment < T > (t); Sk\n;mL:  
} 4qt+uNe!  
} ; IZ*}idlkn/  
Z`Ax pTl  
' WQdr(  
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: <FUon  
D*\v0=P'?  
  static holder _1; 9JPEj-3`g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zG#wu   
_.{zpF=j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `FZF2.N  
而不用手动写一个函数对象。 r| f-_D  
H?tUCbw  
 `?|Rc  
l-}KmZ]  
四. 问题分析 .n`( X#,*l  
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。 $Jp~\_X  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 XA)'=L!^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 rVH6QQF=\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~-_i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q\R q!7(  
SWs3SYJ\  
五. 问题1:一致性 x vmt.>f  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| R,F gl2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Vr/Bu4V"  
gO='A(Y  
struct holder WULAty  
  { =A@>I0(7  
  // R_1qn  
  template < typename T > ~U$":~H[  
T &   operator ()( const T & r) const +@ MPQv  
  { s\gp5MT  
  return (T & )r; nO{ x^b <  
} nA_%2F'W}  
} ; o5swH6Y.)J  
iA'As%S1  
这样的话assignment也必须相应改动: bb;(gK;F  
bO3GVc+S  
template < typename Left, typename Right > ~~nqU pK?v  
class assignment JJ ?I>S N!  
  { ?^u^im  
Left l; rkDi+D6`q  
Right r; u7s"0f`  
public : +-BwQ{92[:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {6*#3m Kk  
template < typename T2 > +ZA)/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~$<UE}qp  
} ; CqFeF?xd8h  
$wV1*$1NM  
同时,holder的operator=也需要改动: >2b`\Q*<  
khx.yRx  
template < typename T > c.%.\al8oW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const XF*.Jg]  
  { 2&he($HIzg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); KjYAdia:H  
} B=n[)"5fBO  
SV.z>p  
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。 n2f6 p<8A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #HAC*n  
< Ek/8x  
return l(rhs) = r; HYCuK48F[_  
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。 0[T,O,y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: iWA|8$u4gm  
Kqg!,Sn|  
template < typename Tp > 6na^]t~ncm  
class constant_t TL0[@rr4  
  { WsI>n  
  const Tp t; (R*j|HAw`X  
public : 8'#/LA[uPe  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jlqv2V7=/  
template < typename T > /,s[#J   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }Fa%%}  
  { J?&l*_m;t  
  return t; V'G Ju  
} "m$3)7 $  
} ; uO6{r v\  
Ps4 ZFX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @1-F^G%p8  
下面就可以修改holder的operator=了 z6*<V5<7  
3j Z6kfj  
template < typename T > Y32 "N[yw  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $}GTG'*.  
  { F;q#&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Kibr ]w  
} a5jL7a?6]  
J00VTb`  
同时也要修改assignment的operator() o!c] (  
^oM|<";!?D  
template < typename T2 > 9'[ N1Un.=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X4|4QgY  
现在代码看起来就很一致了。 x=q;O+7]  
~" i0x  
六. 问题2:链式操作 U{@5*4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T/1gI9 X  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 rl08 R  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 c>:R3^\lwx  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 bBc[bc>R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct c{3wk7  
E"~2./+rd  
template < typename T > )%d*3\Tsd  
struct result_1 ntVS:F  
  { CW&.NT  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2`G OJ,$  
} ; 47K1$3P  
tDg}Ys=4K>  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: R?o$Y6}5  
c!K]J  
template < typename T > l{j~Q^U})  
struct   ref V)(R]BK{  
  { AlXNg!j;5K  
typedef T & reference; Jl3g{a  
} ; 'cix`l|^  
template < typename T > sEJC-$   
struct   ref < T &> G fEX>  
  { T .FI'wy  
typedef T & reference; v59dh (:`Z  
} ; 4JGtI*%5lq  
/U&Opo {aO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9h4({EE2t  
}7E^ZZ]f  
template < typename T > G` XC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o1cErI&q"  
  { ~Wo)?q8UY,  
  return l(t) = r(t); VHJM*&5  
} -h|B1*mt  
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。 !8NC# s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )G^ KDj"  
="wzq+U  
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 y*pUlts<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l*\y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 PYbVy<xc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }G4 z tiuG  
最后的布局是: *t[. =_v  
                Add T&4qw(\G  
              /   \ eIRLNxt+v  
            Divide   5 ia\eLzj  
            /   \ E;JsBH  
          _1     3 jB{4\)  
似乎一切都解决了?不。 hd),&qoW?  
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。 ( +pLA"xq  
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。 _8Kx6s%  
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: AP77a*@8  
OxI/%yv-c  
template < typename Right > S}p4iE"n  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const s<qe,' Y  
Right & rt) const +gtrt^:]l  
  { <:SZAAoIV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ={K`4BD  
} OQW#a[=WQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T}V!`0vKw  
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。 x=ul&|^7D  
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。 qlL`jWJ  
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。 s l]_M  
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。 R" ;x vo*  
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? na9sm  
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: ]gYz 4OT  
~0beuK&p  
template < class Action > kY*rb_2j  
class picker : public Action ~HOy:1QhE=  
  { oE#d,Z  
public : ,lZB96r0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `c<;DhNO  
  // all the operator overloaded -FU}pz/  
} ; sCR67/  
=c/wplv*  
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。 }ZYv~E'  
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: fQ#l3@in  
0T Q$C-%  
template < typename Right > (h >-&.`&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cSXwYZDx?  
  { U}[I   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?>I;34tL(  
} ^h69Kr#d4  
0NS<?p~_S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G6T_O  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 xuqv6b.  
a)wJT`xu  
template < typename T >   struct picker_maker .zi_[  
  {  o4|M0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E[/\7 v\  
} ; SQX:7YF~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > RhncBKm*M  
  { Ney/[3 A  
typedef picker < T > result; 8C*c{(4  
} ; 3AU;>D^5  
Kx>qz.wwI?  
下面总的结构就有了: Pi]19boM.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 mIK7p6  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 L*YynF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 a!=D[Gz*5  
至此链式操作完美实现。 "wNJ  
+j< p \Kn>  
,6-:VIHQ  
七. 问题3 Wk)OkIFR  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 u6AA4(  
5`~PR :dN  
template < typename T1, typename T2 > x[a<mk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vN`klDJgW[  
  { ibj87K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZrsBm_Rx  
} LDPUD'  
"N`[r iq{  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: kqFP)!37  
'<"s \,  
template < typename T1, typename T2 > G3Z)Z) N  
struct result_2 %J+E/  
  { KrQ1GepJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  # 1OOU  
} ; SLa>7`<Q  
<g$~1fa  
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? !2ZF(@C /  
这个差事就留给了holder自己。 ;U-jO &  
    %nf6%@s  
1`=nWy='  
template < int Order > k$blEa4  
class holder; sB7# ~p A  
template <> Zy`m!]G]80  
class holder < 1 > h1de[q)  
  { 16 =sij%A  
public : MN\HDKN  
template < typename T > 4K\G16'$v  
  struct result_1 8Vr%n2M  
  { o~`/_ +  
  typedef T & result; JRB9rSN^  
} ; LRL,m_gt  
template < typename T1, typename T2 > }\B><E{G  
  struct result_2 pFOx>u2`a  
  { 0Tx6zO  
  typedef T1 & result; qLD ?juas  
} ; Q'=x|K#xj  
template < typename T > d3\qKL!~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pM4 :#%V  
  { Mk"^?%PxT  
  return (T & )r; H?yK~bGQ  
} l9{hq/V  
template < typename T1, typename T2 > GeH#I5y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z&zP)>Pv  
  { 8\+uec]k  
  return (T1 & )r1; H#,W5EJzM  
} Cd#(X@n  
} ; Bs^aII$  
*4\:8  
template <> ;U/&I3dzV  
class holder < 2 > ag [ZW  
  { akp-zn&je  
public : =$'6(aDH  
template < typename T > :CG`t?N9M  
  struct result_1 ldU?{o:\s  
  { )_HA>o_?C:  
  typedef T & result; p`olCp'  
} ; lXW%FH6c+  
template < typename T1, typename T2 > gb[5&> (#  
  struct result_2 M?1Y,5  
  { =^M/{51j  
  typedef T2 & result; J,'M4O\S  
} ; 'j#*6xD  
template < typename T > (KjoSN( K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const igCZ|Ru\  
  { W=N+VqK  
  return (T & )r; 5-:?&|JK;  
} rBQ_iB_  
template < typename T1, typename T2 > 3dg1DR;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^O?/yV?4c  
  { !|S(Ms  
  return (T2 & )r2; 8W*%aOi5+  
} =W(Q34  
} ;  dm\F  
I9|mG'  
W!Gq.M  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 8'HEms  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o_izl \  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: XWBA^|-N  
9}rS(/@ }  
return l(i, j) = r(i, j); 5TH~.^`Fi  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ejSji-Qd  
ZF!h<h&,  
  return ( int & )i; 9 P l  
  return ( int & )j; Kn5~d(:  
最后执行i = j; NVkV7y X]  
可见,参数被正确的选择了。 `KZm0d{H  
5'OrHk;u  
G30-^Tr   
8I=2lK  
=9H7N]*h  
八. 中期总结 Vr3Zu{&2  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: KjD/o?JUr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {&&z-^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (~p< P+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ; 5*&xz  
7r6.n61F  
j\eI0b @*  
">\?&0  
'g}!  
<$D`Z-6  
九. 简化 =*oJEy"  
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。 N=V==Dbu-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P\E<9*V  
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?5l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9)l$ aBa  
  +-*/&|^等 hZm"t/aKc  
2. 返回引用。 tHU2/V:R  
  =,各种复合赋值等 U7?;UCmX  
3. 返回固定类型。 cn3#R.G~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^ gdaa>L  
4. 原样返回。 ) ;EBz  
  operator, tj'\tW+s'  
5. 返回解引用的类型。  on4HKeO  
  operator*(单目) iDpSj!x/_  
6. 返回地址。 mVj9, q0  
  operator&(单目) ./\@Km?  
7. 下表访问返回类型。 y'3rNa]G1  
  operator[] 2R[:]-b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sU=H&D99  
  operator<<和operator>> D(~U6SR  
%Tfbsyf%f  
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。 ]=\].% >  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ))qy;Q,  
C"y(5U)d  
template < typename Left > dn& s*  
struct value_return #NQMy:JHD)  
  { })'B<vq  
template < typename T > ,V7nzhA2  
  struct result_1 0 j^Kgx  
  { B`EJb71^Xy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l5~os>  
} ; d9k0F OR1  
zrvF]|1UP  
template < typename T1, typename T2 > )~X2 &^orW  
  struct result_2 YX!iL6?~  
  { N"Z{5A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; G?yLo 'Ulo  
} ; irZ])a  
} ; %[GsD9_-  
,>:U2%  
{4l8}w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _?nL+\'V  
${DUCud,kY  
下面我们来剥离functor中的operator() QRw"H 8nW  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ."g`3tVK  
.7J#_* N V  
return l(t) op r(t) 59LG{R2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~-k9%v`  
return op l(t) {$oj.V 4  
return op l(t1, t2) VG5i{1  0  
return l(t) op 'B |JAi?  
return l(t1, t2) op yNPVOp*  
return l(t)[r(t)] "MeVE#O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] nkPh,X\N0  
I^.Om])  
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: U4'#T%*  
单目: return f(l(t), r(t)); poE0{HOU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7g^]:3f!   
双目: return f(l(t)); /PVk{3  
return f(l(t1, t2)); : 6jbt:  
下面就是f的实现,以operator/为例 wLIMv3;k  
4Z3su^XR  
struct meta_divide 2Ah#<k-gC;  
  { iqsCB%;5  
template < typename T1, typename T2 > t 9lPb_70  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w7L{_aom  
  { )$2QZ qX  
  return t1 / t2; Z-%\ <zT  
} "nynl'Ryk  
} ; ScOK)nL"  
AYBns]!  
这个工作可以让宏来做: &ANf!*<\E  
.^`{1%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ZvM(Q=^  
template < typename T1, typename T2 > \ jVe1b1rt~3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; B`)BZ,#p  
以后可以直接用 Pm6p v;WK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) DeVv4D:}@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ;fTKfa  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,L2ZinU:  
n` _{9R  
b#%hY{$j  
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 Qp5VP@t  
:LQYo'@yB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  tU5zF.%  
class unary_op : public Rettype ^oz3F]4,g  
  { Y1\}5k{>  
    Left l; &J]K3w1p  
public : #P9~}JB3,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9.M4o[  
,2oWWsC7  
template < typename T > }0*@fO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const df+l%9@  
      { oSKXt}sh  
      return FuncType::execute(l(t)); O`kl\K*R7  
    } `{h*/Q  
R%WCH?B<}  
    template < typename T1, typename T2 > iq8<ov  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a.\:T,cP>  
      { ?zMHP#i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ml{,  
    } fplow  
} ; Mj3A5;#  
gs[uD5oo<  
& ywPuTt  
同样还可以申明一个binary_op J4C.+![!Ah  
4Z=_,#h4.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q8tL[>Xt  
class binary_op : public Rettype B]wk+8SMY.  
  { 2wg5#i  
    Left l; CsR$c,8X.  
Right r; {]!mrAjD  
public : YlQ=5u^+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ah&D%8E  
9&2O 9Nz6  
template < typename T > [!uG1GJ>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4B1v4g8}  
      { 4[r0G+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P )"m0Lu<  
    } 2WL|wwA  
? (Oy\  
    template < typename T1, typename T2 > (N6i4 g6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~$cV: O7  
      { 6vo;!V6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %@aSe2B  
    } H5B:;g@  
} ; ::lKL  
P6`u._mX  
:{v#'U/^  
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 4r#= *  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UgN u`$m+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x,+{9  
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。 K(rWNO  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! WRbj01v  
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。。。 G@\1E+Ip  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %6,SKg p  
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) k68T`Ub\W6  
下面是修改过的unary_op z&)A,ryW0  
X1|njJGO1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Oh`69 k  
class unary_op ~9]hV7y5C  
  { 3?9IJ5p  
Left l; rig,mv  
  o3^l~iT  
public : )gIKH{JYL  
|Q6.299  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $\BE&4g  
y/{fX(aV  
template < typename T > i2Qz4 $z  
  struct result_1 XGWSdPJLr  
  { Y|f[bw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W?R6ZAn  
} ; pfDc9PMj  
VcO0sa f`  
template < typename T1, typename T2 > vn!3l1\+J  
  struct result_2 g`' !HGY  
  { O)*+="Rg  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $?Hu#Kn,(  
} ; 9G#n 0&wRJ  
 :D6 ON"6  
template < typename T1, typename T2 > u(>^3PJ+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x(6SG+Kr  
  { Ts[_u@   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nbD*x|  
} L^2%1GfE{  
rdP[<Y9  
template < typename T > 5y [Oj^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uM IIYS  
  { JN-y)L/>  
  return OpClass::execute(lt(t)); q460iL7yF}  
} {yHCXFWlS  
w !-gJmX>  
} ; e "4 ''/  
*SDs;kg  
%~H-)_d20  
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 Q:G4Z9Kt  
好啦,现在才真正完美了。 +US!YU  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3tIVXtUCUk  
)9{0]u;9  
template < typename Right > #uG%j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const XH4  
  { 0WW2i{7`U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )Xz,j9GzJS  
} ;>EM[u  
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。 ifMRryN4  
TCwFPlF|  
en4k/w_  
A@!qv#'  
'j8:vq^d  
十. bind oi&VgnSk  
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。 X"|['t  
先来分析一下一段例子 ~?Qe?hB  
/!yU !`bY  
vAF "n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Q0`wt.}V2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,i?nWlh+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 17%,7P9pg  
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。 ^B.5GK)!  
我们来写个简单的。 VX0 %a@ur  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Y1W1=Uc uk  
对于函数对象类的版本: {yTGAf-DV  
q.^;!f1  
template < typename Func > ^+>laOzC`8  
struct functor_trait Q2w_X8  
  { b5dD/-Vj  
typedef typename Func::result_type result_type; <SAzxo:I  
} ; 6EoMt@7g  
对于无参数函数的版本: ed{ -/l~j  
 c(f  
template < typename Ret > ;C9_?u~#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > x*\Y)9Vgy  
  { #>("CAB02T  
typedef Ret result_type; Hh3X \  
} ; 9IdA%RM~mH  
对于单参数函数的版本: <y('hI'  
y4 #>X  
template < typename Ret, typename V1 > d=$Mim  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j;+b0(53  
  { Zgp4`)}:  
typedef Ret result_type; 6m/r+?'  
} ; 1Z/(G1  
对于双参数函数的版本: IYE~t  
gS!:+G%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P-9)38`5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \"w"$9o6  
  { Y!aSs3c  
typedef Ret result_type; |#v7/$!  
} ; Y #ap*  
等等。。。 8?B!2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy A_"w^E{P  
('4_ xOb  
template < typename Func > #X+JHl  
struct func_return 60^`JVGWH  
  { ^lnK$i  
template < typename T > L Tm2G4+]  
  struct result_1 M~Tuj1?  
  { v|)4ocFK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '|6]_   
} ; w8")w*9Lmg  
wyH[x!QX  
template < typename T1, typename T2 > ih-#5M@  
  struct result_2 7y'RFD9@{  
  { kYE9M8s;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kP=eW_0D  
} ; T= 80,  
} ; @o].He@L<j  
o"s)eh  
r8t}TU>C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `z}?"BW|  
Q^P}\wb>  
template < typename Func, typename aPicker > [~+wk9P  
class binder_1 Y1 w9y  
  { sU<Wnz\[  
Func fn; d(ZO6Nr Q  
aPicker pk; :^lI`9'*R  
public :  h},IF  
~p6 V,Q  
template < typename T > ~Py`P'+  
  struct result_1 B6+khuG(  
  { P_^ +A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; A;q9rD,_  
} ; Qab>|eSm  
Y sC>i`n9  
template < typename T1, typename T2 > Xz 6<lLb  
  struct result_2 DaQ?\uq  
  { 3GYw+%Z]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .|KyNBn  
} ; 7DogM".}~Q  
G<z wv3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Pjf"CW+A  
vQG5*pR*w  
template < typename T > RF$eQzW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dmtr*pM_  
  { AEI>\Y  
  return fn(pk(t)); jxJ8(sr$  
} _IHV7*u{;  
template < typename T1, typename T2 > |)th1 UH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _#E0g'3  
  { un"Gozmt5  
  return fn(pk(t1, t2)); \##zR_%  
} ?T8}K>a  
} ; dh\'<|\K  
 `,*3[  
F@jZ ho  
一目了然不是么? 0cH`;!MZ  
最后实现bind ij`w} V  
QD&`^(X1p  
2eS~/Pq5=i  
template < typename Func, typename aPicker > z=\&i\>;Z+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^$jb7HMObI  
  { a 7 V-C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :K,i\  
} .k%72ez  
9MJG;+B~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 epe)a  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 _Kf%\xg  
Y;M|D'y+  
十一. phoenix ] IQ&>z}<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: VQt0  4?  
A2Ed0|By  
for_each(v.begin(), v.end(), 9d659i C  
( ibk6|pp  
do_ qOtgve`jX  
[ ;?i W%:_,  
  cout << _1 <<   " , " 20h, ^  
] CAWNDl4  
.while_( -- _1), H[$"+&q  
cout << var( " \n " ) R4cM%l_#W  
) ]y '>=a|T  
); b94DJzL1z  
83\pZ1>)_  
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$q;  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor u'DRN,h+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 sY Qk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: I3I/bofz  
"Ac-tzhE  
.@U@xRu7|  
template < typename Cond, typename Actor > }<SQ  
class do_while xJ8M6O8  
  { t\,PB{P:J  
Cond cd; b5vC'B-!  
Actor act; k$R-#f;  
public : #OD/$f_  
template < typename T > $a"Oc   
  struct result_1 3yF,ak {Sl  
  { 9}<ile7^  
  typedef int result_type; +gtbcF@rx  
} ; Id .nu/  
'9J/T57]e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P@Oo$ o  
"$^ ~!1~  
template < typename T > k"iOB-@B+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  w``ST  
  { m@v\(rT.  
  do ;))+>%SGCt  
    { Yk Ki|k  
  act(t); oIzj,v8$  
  } k2tF}  
  while (cd(t)); 9F;>W ET  
  return   0 ; L+i=VGm0  
} K;H&n1  
} ; Zt{[ *~  
04P}-L,  
A[{yCn`tM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u^I|T.w<r6  
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。 T_5H&;a  
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。 08\, <9  
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。 V5>B])yQ  
下面就是产生这个functor的类: `e&Suyf4B  
@:vwb\azVD  
R.1.)P[  
template < typename Actor > 8dIgjQX|  
class do_while_actor .g<DD)`  
  { yq\K)g*=  
Actor act; 16(QR-  
public : j>"@,B g*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} By4<2u38u  
D'Df JwA  
template < typename Cond > KRRdXx\~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0=1T.4+=  
} ; 2uW; xfeY  
^Y \"}D  
`dN@u@[\ks  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y??XIsF  
最后,是那个do_ })Vi  
;dgp+  
E]-/Zbvdv  
class do_while_invoker Qe:seW  
  { bK&+5t&  
public : 0 /U{p,r6`  
template < typename Actor > {hrX'2:ClT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?%[@Qb=2  
  { c`w}|d]mC  
  return do_while_actor < Actor > (act); W[e$>yK  
} . 3T3E X|G  
} do_; Lk}J8 V^2  
+',S]Edx  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Dp-z[]})1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K1yzD6[eW  
最后来说说怎么处理break和continue k,+0u/I  
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。 JP [K;/  
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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