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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda JL#LCU ?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;Ngk"5  
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, pJe!~eyHm  
S+.>{0!S"  
#J/RI[a  
Ig!0 A}f  
  class filler EMe1!)  
  { t=}]4&Yp  
public : rZ(#t{]=!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} hx@@[sKF7  
} ; "__)RHH:8  
u8JH~b  
_y6iR&&x  
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: u =L Dfn  
Kh=\YN\E<  
{06-h %qr  
L / PAC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P-T@'}lW  
+`"Tn`O  
j<!dpt  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 a Tm R~k  
ML|?H1m>  
tQNc+>7k+u  
$2*_7_Qb  
二. 战前分析 b 4^O=  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 |;|r[aU  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 :Wx7a1.Jz  
gzhIOeY  
c ZYvP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *%jtcno=Y  
  /* --------------------------------------------- */ CzreX3i  
vector < int *> vp( 10 ); "@VYJ7.1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cX1?4e8  
/* --------------------------------------------- */ arR<!y7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); y,rdyt  
/* --------------------------------------------- */ Tz6I7S-w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |9 5K  
  /* --------------------------------------------- */ Tw$tE:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R73@!5N%  
/* --------------------------------------------- */ RgH 6l2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); v9@_ DlV\  
ua=7YG  
V!. Y M)B  
sbVEA  
看了之后,我们可以思考一些问题: I&i6-xp  
1._1, _2是什么? PtQ[({d3R  
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。 *wx%jbJo  
2._1 = 1是在做什么? Sx~mc_ekY  
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。 hunlKIg  
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。 <%w TI<m,-  
H~#$AD+H  
U9PI#TX &O  
三. 动工 uAnL`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MaPhG<?  
@6~m&$R/  
UzSDXhzObf  
/#{~aCOi)  
template < typename T > O251. hXK  
class assignment 8MDivr/@  
  { on8$Kc  
T value; C%<Dq0j  
public : (  -q0!]E  
assignment( const T & v) : value(v) {} $tW E9_  
template < typename T2 > .EWjeVq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \rh+\9(  
} ; tkptm%I _  
'6\w4J(  
c^H#[<6p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 f:P;_/cJc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lz>.mXdx  
v h)CB8  
$_'<kH-eP  
o@ ^^;30  
  class holder ->{\7|^  
  { )AieO-4*  
public : v;z8g^L  
template < typename T > u&={hJ&7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >_]Ov:5  
  { # ^,8JRA  
  return assignment < T > (t); /8:e| ]  
} +6+1N)L  
} ; P^Og(F8;  
kda*rl~c  
elKp?YN  
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: OUN~7]OD%  
O['[_1n_u]  
  static holder _1; oMM@{Jp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 suaP'0  
sT iFh"8d>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vP'!&}  
而不用手动写一个函数对象。 s^)(.e_  
4\V/A+<W  
Oi C|~8  
N1y,~Z  
四. 问题分析 I WT|dA >  
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。 Ai 8+U)  
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。 _a$5"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pox;NdX7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {9P(U\]e]k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w D6QN  
~k@{b&  
五. 问题1:一致性 u@Ni *)p`  
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?| 1:DA{ejS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c*[aIqj  
ESIeZhXVH  
struct holder eUu<q/FUMj  
  { ~(c<M>Q8  
  // :SMf (E 5  
  template < typename T > .}!.: |  
T &   operator ()( const T & r) const 3h o'\Ysu/  
  { +Swl$ab  
  return (T & )r; J1M9) ,  
} 9}K K]m6u}  
} ; h3\(660>$  
&'i.W}Ib!  
这样的话assignment也必须相应改动: 3WGOftLzt  
5Em.sz;:8  
template < typename Left, typename Right > gm:Y@6W  
class assignment u  XZ;K.  
  { 8 f~M6  
Left l; :c}PW"0v  
Right r; h6`VU`pPI  
public : \Yv4 4*I`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mH<|.7~0  
template < typename T2 > Yu[MNX ;G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *ZRk)  
} ; K`|V1L.m  
\\oa[nvL~  
同时,holder的operator=也需要改动: nhm#_3!6A  
fpzEh}:H\  
template < typename T > >)>~S_u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,&O&h2=  
  { 51AA,"2[_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); //$^~} wt  
} w 17{2']  
"yU<X\n i  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 X2np.9hie  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /bC@^Y&}  
ja{x}n*5  
return l(rhs) = r; .v=n-k7  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ZWB3R  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8_rd1:t5  
jW| ,5,43  
template < typename Tp > ?^8.Sa{  
class constant_t p[!9objU  
  { 4q@[k: '  
  const Tp t; 9(a*0H  
public : Q"LlBp>t|#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _$}@hD*R~  
template < typename T > E%f!SD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $S/WAw,/  
  { !.q#X^@>L  
  return t; b!EqYT  
} `Y '-2Fv  
} ; %3K'[2F  
?IO3w{fmH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 QNcl    
下面就可以修改holder的operator=了 s2+_`Ogg  
K_X(j$2Xc  
template < typename T > jfa<32`0E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 94rx4"AN8;  
  { ^(qR({cX  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B SEP*#s  
} Bq,Pk5b  
3[kl` *`  
同时也要修改assignment的operator() ZGd7e.u=  
#g Rns  
template < typename T2 > G1,u{d-_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |;C;d"JC2  
现在代码看起来就很一致了。 THwq~c'  
Pn}oSCo  
六. 问题2:链式操作 Qeq=4Nq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ciPq@kMV  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 FlH=Pqc  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 T(kG"dz   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 p|)j{nc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gF~ }  
) d=&X|S>  
template < typename T > C*Y0GfW=  
struct result_1 _oU~S$hO  
  { cyI:dvg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; WD 7T&i  
} ; g3(?!f  
ugW.nf*O  
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: <ou=f'  
j6rwlwN  
template < typename T > ~Z97L  
struct   ref R"71)ob4  
  { vrsOA@ee3H  
typedef T & reference;  OF( tCK  
} ; KZ/2W9r_,  
template < typename T > Y;sN UX  
struct   ref < T &> ':T"nORC  
  { ?=Mg"QU  
typedef T & reference; M[=sQnnSFW  
} ; G^\.xk]  
g$Ns u:L  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;q2e[y  
z-kB!~r  
template < typename T > !wjD6 NK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const rf2-owWN  
  { 4?7OP t6  
  return l(t) = r(t); O~F8lQ  
} 1FRpcE  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  Y}Nd2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?uE@C3 e  
ur/:aI  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 @IBU{{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1,sD'iNb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }RkD7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 x#tP)5n?s*  
最后的布局是: &PEw8: TX  
                Add ^Pc&`1Ap  
              /   \ G^w:c]  
            Divide   5 MSS0Sx<f  
            /   \ 8.D9OpU  
          _1     3 J|o )c~  
似乎一切都解决了?不。 R<8!lQ4s  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 OQsF$% *   
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。 >Co5_sCe  
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: ;e ^`r;]  
WcE/,<^*  
template < typename Right > N1z:9=(I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Bf6\KI<V2  
Right & rt) const 'uF"O"*  
  { C5'#0}6i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;jT@eBJ  
} JVNp= ikK  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B#x.4~YX  
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。 ;kF+V*  
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。 ~YrO>H` B  
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。 Hz3KoO &  
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。 *8xMe  
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? 1"} u51  
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: %>k$'UWzK  
5 ]@"f/  
template < class Action > ;PX>] r5U0  
class picker : public Action lhx]r}@'MC  
  { A{QA0X!p  
public : gLPgh%B4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s4{>7`N2  
  // all the operator overloaded Ba]^0Y u  
} ; [5Pin>]z  
R9lb<`  
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。 Z\*jt B:  
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: c o%-d  
6"Rw&3D?  
template < typename Right > +d,Z_ 6F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const si3@R?WR6*  
  { =G%L:m*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XVkCYh4,  
} Q"sszz  
4BAG GD2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > S -KHot ?  
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。 >-Q=o,cl%3  
A"~4|`W  
template < typename T >   struct picker_maker L)j<;{J/Q0  
  { MFm2p?zPm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <ULydBom  
} ; ~5b^Gvb?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \L{V|}"X  
  { E >lW'  
typedef picker < T > result; k'JfXrW<!  
} ; =-|,v*  
|jE0H!j  
下面总的结构就有了: 8P3"$2q  
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。 5]yby"Z?}  
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。 whvvc2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 eUE(vn#  
至此链式操作完美实现。 '?MT " G  
$^j#z^7  
z1 P=P%F  
七. 问题3 rRzc"W}K+  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 OtFGo 8  
"s5[w+,R  
template < typename T1, typename T2 > ,$<="kJk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wW+@3bPl  
  { Dk`(Wgk2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); r:Rk!z*  
} s+OXT4>+  
jQrw^6C  
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: EgT?Hvx:  
YPNG9^Y  
template < typename T1, typename T2 > IG=#2 /$  
struct result_2 |#?:KvU97E  
  { #J09Eka;J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -{rUE +  
} ; D>efr8Qd@  
s'JbG&T[J  
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? Vmf !0-  
这个差事就留给了holder自己。 ]ovb!X_  
    hO] vy>i;  
H$={i$*,Y  
template < int Order > M"Q{lR  
class holder; 7S]<?>*  
template <> 1'"TO5  
class holder < 1 > _[t:Vme}v  
  { 5isqBu  
public : ?,0 a#lG  
template < typename T > %$ CV?K$C  
  struct result_1 cHjnuL0fsy  
  { q aZQ1<e  
  typedef T & result; DA wUG  
} ; $Cx?%X^b  
template < typename T1, typename T2 > |g,99YIv>  
  struct result_2 Js}1_K  
  { OT{cP3;0*o  
  typedef T1 & result; !ZrU@T  
} ; hX9vtV5L  
template < typename T > H^r;,Q$9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *\PCMl  
  { S@Q4fmH  
  return (T & )r; #)PAvBJ;m  
} !rZ r:@  
template < typename T1, typename T2 > 9qvKg`YSh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j;SK{Oq  
  { ,A9_xdv5  
  return (T1 & )r1; ' >R?8Y  
} [H5BIM@{  
} ; $~5ax8u&!#  
Dlqvz|X/  
template <> "cDMFu  
class holder < 2 > #Q'j^y 7=z  
  { V18 A|]k  
public : ^LAnR>mz^r  
template < typename T > &Xh_`*]ox  
  struct result_1 :^H2D=z@  
  { vMYL( ]e  
  typedef T & result; ^Cy=L]  
} ; s@D/.X  
template < typename T1, typename T2 > uyDPWnYk  
  struct result_2 @P @{%I  
  { A} v;uNS]  
  typedef T2 & result; )/cf%  
} ; u%sfHGrH  
template < typename T > h h7unHt-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (bp4ly^  
  { |e{ ^Yf4  
  return (T & )r; 7 tQ?av  
} 8@A}.:  
template < typename T1, typename T2 > SQs+4YJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n4InZ!)  
  { p!>DA?vF  
  return (T2 & )r2; /^hc8X  
} Aa4 DJ  
} ; r&3EM[*Iw  
g$ h`.Fk,  
_?v&\j  
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> >。 !q!5D`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h,|. qfUk  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >["X( %&w  
*b8AN3!  
return l(i, j) = r(i, j); K(r@JW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *3\N j6  
vR4omB{  
  return ( int & )i; w:aV2  
  return ( int & )j; A9Icn>3?`(  
最后执行i = j; F[KM0t!  
可见,参数被正确的选择了。 `G:I|=#w  
bJoP@s  
+$$5Cv5#<&  
&lnM 1W  
$O_{cSKg7  
八. 中期总结 ftxy]N LF  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Qv6-,6<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 21[=xboU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7sq15oL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor of8 >xvE|  
>!MRk[@ V-  
[\-)c[/  
Y1G/1Z# 2  
(f;.`W  
P,@/ap7J  
九. 简化 ~JHEr48  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 )F+wk"`+6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p|g7Z  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: G@P+M1c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0+T:};]  
  +-*/&|^等 mJZB@m u?  
2. 返回引用。 ),J6:O&  
  =,各种复合赋值等 `Wd4d2aLG  
3. 返回固定类型。 wvRwb   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .iYp9?t  
4. 原样返回。 6TDa#k5v  
  operator, _B0C]u3D  
5. 返回解引用的类型。 aC94g7)`  
  operator*(单目) |7QSr!{_  
6. 返回地址。 ~S\,  
  operator&(单目) xnxNc5$oE  
7. 下表访问返回类型。 Rxlz`&   
  operator[] EY^?@D_<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $8}'h  
  operator<<和operator>> %7[q%S  
rvuasr~  
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。 =q}Z2 OoYh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Rj3ad3z'E  
u#UtPF7q  
template < typename Left > .uSVZqJ7  
struct value_return _rg*K  
  { ?[;>1+D  
template < typename T > liMw(F2  
  struct result_1 N}nE?|N=5  
  { o)n= n!A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0#CmB4!<O  
} ; pS2u&Y"u|  
$[ oRbH8g  
template < typename T1, typename T2 > 8[;AFm?,`  
  struct result_2 f>|W d;7l:  
  { + w'q5/`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8jY<S+[o  
} ; L+~XW'P?  
} ; vNju|=Lo  
9_O6Sl  
|w{C!Q8l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait CB#B!;I8v  
]k8f1F  
下面我们来剥离functor中的operator() f@2F!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3$S~!fh  
Xl:.`{5L  
return l(t) op r(t) a(kY,<}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v 6s]X*l?  
return op l(t) Rg^ps  
return op l(t1, t2) ;iW>i8  
return l(t) op hj}PL  
return l(t1, t2) op OF2 W UcQ  
return l(t)[r(t)] a"`> J!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WL?qulC}h1  
sX-@ >%l  
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: c dWg_WBC  
单目: return f(l(t), r(t)); r'4Dj&9Ac  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ww"]3  
双目: return f(l(t)); qeb}~FL"o  
return f(l(t1, t2)); N<b~,[yCd>  
下面就是f的实现,以operator/为例 &8I }q]'k  
SLRF\mh!L  
struct meta_divide +cM~|  
  { *Nfot v  
template < typename T1, typename T2 > Ahc9HA2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) n5z|@I`S_  
  { 5WvsS( 9H  
  return t1 / t2; )7p(htCz5  
} ^#IE t#  
} ; Wt=\hixj-  
G1\F7A  
这个工作可以让宏来做: vCXmu_S4^>  
w ^?#xU1.i  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j^WYM r,  
template < typename T1, typename T2 > \ j+rY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "l hj1zZ  
以后可以直接用 M| Nh(kvH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9kB R/{  
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 |o+*Iy)  
(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。。。) b 0qA  
UB+7]S  
4oL .Bt  
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 e)N< r  
+z:>Nl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /4N?v. jf  
class unary_op : public Rettype PT }J.Dwx  
  { @;x*~0GZ  
    Left l; !8D>Bczq)  
public : 7&D)+{g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} CO9PQ`9+  
c2Exga_  
template < typename T > ) iZU\2L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c&N;r|N  
      { IRueq @4  
      return FuncType::execute(l(t)); g5RH:]DV  
    } V]GF53D  
^tjw }sE  
    template < typename T1, typename T2 > ! ,{zDMA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S^;;\0#NK  
      { bWSc&/ 9y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9 )!}  
    } JU.!<  
} ; $ 7W5smW/  
xcn~KF8  
z>\l%_w  
同样还可以申明一个binary_op dwQ1~  
)2#&l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "LJV}L  
class binary_op : public Rettype ca3SE^  
  { q"6$#o{~U  
    Left l; u! &T}i:  
Right r; 5423Ky<  
public : \yZVn6GVr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SM%/pu;  
D.Cn`O}  
template < typename T > jm@,Ihz=wI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ];"40/X  
      { o"FR% %  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e!o\AB%d  
    } I$p1^8~L  
<QO1Yg7}  
    template < typename T1, typename T2 > 0kNKt(_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D4C:%D  
      { 7qZC+x6_L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d7mn(= &  
    } }2;iIw`  
} ; <:NahxIlu  
B-$?5Ft!  
%l14K_  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 *v]s&$WyO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [ZC\8tP`V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 93:oXyFjD  
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。 97$Q?a8S@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KO%$  
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。。。 W$2 \GPJt  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2K{'F1"RM  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Kh[l};/F  
下面是修改过的unary_op ~, E }^  
l U8pX$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  @;$cX2  
class unary_op $v[mIR  
  { S89j:KRXH%  
Left l; 3 o$zT9j  
  vd(S&&]o1  
public : _p5#`-%mM  
5S2 j5M00  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /d,u"_=l  
~*"ZF-c,  
template < typename T > C:}1r  
  struct result_1 'S9o!hb'@  
  { f6yj\qq]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0nL #-`S  
} ; ot[ZFF\  
[Eccj`\e g  
template < typename T1, typename T2 > ep?D;g  
  struct result_2 U._fb=  
  { LU+SuVm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jex\5  
} ; WW{_D  
'*65j  
template < typename T1, typename T2 > dKCl#~LAI'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3)ox8,{%}  
  { %8|lAMTY7/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _z8"r&  
} VFx[{Hy  
li v=q  
template < typename T > CHZ/@gc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |>.MH  
  { @'):rFr@F  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3<"j/9;K'  
} @&`^#pok  
O ylUuYy~j  
} ; i&^JG/a  
{Ji&rk}NP  
)B"{B1(  
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 d'ZB{'[8p  
好啦,现在才真正完美了。 /;d 5p  
现在在picker里面就可以这么添加了: dO%f ;m>#  
R!QR@*N  
template < typename Right > H"(#Tp ZTE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const M!5=3>Z  
  { X-fWdoN @-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J$42*SY  
} f=}T^Z<  
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。 ymqv@Byi8A  
%K')_NS@  
)^ZC'[93  
H v/5)  
fs;\_E[)  
十. bind KpLaQb  
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。 q[W6I9  
先来分析一下一段例子 Khi;2{`  
d^nO&it  
t0e5L{ QJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ui,!_O .c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 IqFcrU$4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8y<.yfgG  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 2t_g\Q  
我们来写个简单的。 "{qnm+G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "qF/7`e[  
对于函数对象类的版本: \%Y`>x.  
\A01 1R&  
template < typename Func > VBPtM{ g  
struct functor_trait  f_n  
  { ]r3/hDRDL@  
typedef typename Func::result_type result_type; k(^TXUK\o  
} ; |v8h g])I+  
对于无参数函数的版本: J&fIW Z  
4-SU\_  
template < typename Ret > Pg:xC9w4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &z40l['4bz  
  { 4gC(zJ  
typedef Ret result_type; @O'NJh{D`  
} ; U)Hc 7% e  
对于单参数函数的版本: X>yDj]*4P  
)Jk$j  
template < typename Ret, typename V1 > "5<!   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ><D2of|  
  { &8l?$7S"_/  
typedef Ret result_type; keRLai7h  
} ; Y)F(-H)  
对于双参数函数的版本: \ui'~n_t]  
yc?L OW0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #J3o~,t<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \P+^BG!  
  { ]  &"`  
typedef Ret result_type; $%\6"P/64  
} ; qMVuFw Phi  
等等。。。 yOQae m^O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy gAorb\iJ  
iYvzZ7 8f  
template < typename Func > %m f)BC  
struct func_return C.:S@{sK  
  { M^Z=~512g  
template < typename T > !KOa'Ic$V  
  struct result_1 G4 :\6fu  
  { z"yW):X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mOh?cjOi  
} ; aWJ BYw6{L  
K/Yeh<_&  
template < typename T1, typename T2 > ![ce }  
  struct result_2 y[.lfW?)  
  { EGqu-WBS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z-kv{y*Hu  
} ; s<#BxN  
} ; h7fytO  
 <a $!S  
N}%AUm/L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *j]Bo,AC  
AQ(n?1LU  
template < typename Func, typename aPicker > 7L&,Na  
class binder_1 0]*W0#{Zj  
  { $t^Td<  
Func fn; Ewr2popK  
aPicker pk; Q njK<}M9  
public : T^#d;A  
*5oQZ".vA*  
template < typename T > nlhv  
  struct result_1 WO9vOS>  
  { OAs>F"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >Tl/3{V  
} ; " ]G'^  
2;>uP#1]  
template < typename T1, typename T2 > h%u!UHA  
  struct result_2 +J C"@  
  { `3ha~+Goo!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9-{+U,3)  
} ; d9S?dx  
w=(dJ(7gu  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;`pIq-=  
h_P  
template < typename T > p<'pqf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k"gm;,`  
  { ~ L%,9  
  return fn(pk(t)); /v<Gt%3X  
} (n.IK/:  
template < typename T1, typename T2 > iOhX\@&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q`'cxx  
  { 3=oxT6"k  
  return fn(pk(t1, t2)); fA<os+*9i  
} [Q8Wy/o Q  
} ; SC%HHu\l  
hM!g6\ w  
zj2y=A| Y  
一目了然不是么? !m~r0M7  
最后实现bind l3^'bp6HQ  
0iM'),v[]  
^ op0" #B  
template < typename Func, typename aPicker > HU/4K7e`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bXOM=T  
  { {aV,h@>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6p&2 A  
} w/ZP. B  
r*mSnPz\q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 YKU|D32  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ;:oJFI#;  
{`*Fu/Upb  
十一. phoenix +924_,zF  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "2-D[rYZ  
Z]{=Jy !F  
for_each(v.begin(), v.end(), mDp8JNJNE  
( { g[kn^|  
do_ ndDF(qHr  
[ "AXgT[ O  
  cout << _1 <<   " , " DAf@-~c  
] fW=<bf  
.while_( -- _1), >)NS U  
cout << var( " \n " ) 'L7u`  
) @N<h`vDa  
); GY@:[u.&  
;AVIt!(L~V  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: LU8[$.P  
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 <w*WL_P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ct=K.m@E%X  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >h~ik/|*  
ws QuJrG  
x|d?'  
template < typename Cond, typename Actor > PWp=}f.y  
class do_while tj*0Y-F~  
  { o[eZ"}~  
Cond cd; 9 5j`^M)Q  
Actor act; Tr}XG  
public : ep},~tPZn  
template < typename T > V8WSJ=-&  
  struct result_1 B0Z>di:  
  { ~&<vAgy,  
  typedef int result_type; J[uH@3v  
} ; tmBt[  
YZ:C9:S6X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m}D;=>2$  
G `3{Q7k  
template < typename T > {0a\<l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vh=U/{Rp1  
  { Ylu\]pr9|C  
  do 8BZ&-j{  
    { <2<2[F5Q%  
  act(t); T+RC#&>  
  } [r Nd7-j <  
  while (cd(t)); t~4Cf])  
  return   0 ; -'D ~nd${  
} w8$> 2  
} ; `bV&n!Y_  
.)WEg|D0Ku  
(xTGt",_Jo  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {fV$\^c  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 0k5uqGLXe  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 k$f2i,7'  
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。 (dyY@={q  
下面就是产生这个functor的类: +hispU3ia  
OXKV6r6f  
d)Z&_v<|  
template < typename Actor > o+XQMg  
class do_while_actor +rSU  
  { CSW+UaE  
Actor act; ue+{djz[4  
public : z>y# ^f)r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #l- 0$  
q o^mp  
template < typename Cond > S#yGqN0i  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a%kvC#B  
} ; h*1T3U$  
Np$&8v+en  
o-l-Z|)7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 FZ]+(Q"]:  
最后,是那个do_ YXqYIG.G  
/!;v$es S  
dcq18~  
class do_while_invoker :06.b:_  
  { /|H9Gm  
public : 7mXXMm  
template < typename Actor > zAklS 7L  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const L{r4hL [  
  { %*Mr ^=  
  return do_while_actor < Actor > (act); :IJ<Mmb  
} xz.M'az\  
} do_; 1+7_L`SB  
0&Ftx%6%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3< 6h~ek )  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6:; >id${  
最后来说说怎么处理break和continue !m-`~3P#l,  
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。 .GNyA DQp  
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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