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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )"]( ?V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8Vy/n^3)  
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, ;(rK^*`fO  
Lb?0<  
[ OS& eK 8  
T%A"E,#  
  class filler ==S^IBG  
  { 8gG;A8  
public : 0./Rdf=-1j  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} iI;np+uYk  
} ; hW`o-'  
_p?s[r*  
,BR W=  
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: UgD)O:xaU  
^\r{72!y  
R 5\|pC  
>3}N;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >vXS6`;  
[ ~kS)  
6Ilj7m*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4wWfaL5"  
u4'B  
eIOMW9Ivt  
2cwJ);Eg2  
二. 战前分析 xIH= gK  
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。 5=b6B=\*~  
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 k"6v& O  
|E;+j\   
0U !&|i\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -j@IDd7  
  /* --------------------------------------------- */ ^])s\a$  
vector < int *> vp( 10 ); \odns  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $~\Tl:!#?  
/* --------------------------------------------- */ 7X>*B~(R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pktnX-Slt  
/* --------------------------------------------- */ N36B*9m&p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 79I"F'  
  /* --------------------------------------------- */ NErvX/qK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +??pej]Rp  
/* --------------------------------------------- */ ?O"zp65d(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^gkKk&~A5?  
e7tio!  
N4b{^JkF  
DR]4Tcz#  
看了之后,我们可以思考一些问题: S]A[eUF~  
1._1, _2是什么? vQj{yJ\l1  
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。 &*oljGt8  
2._1 = 1是在做什么? q\<NW%KtX  
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。 *$3p3-  
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。 $M~`)UeV_  
F"QJ)F  
;,7m  
三. 动工 u68ic1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c~}FYO$  
BqM[{Kv  
=dmxE*C  
O-box?  
template < typename T > y'n<oSB}  
class assignment DiZ;FHnaG?  
  { @!|h!p;  
T value; t gHN\@yj  
public : $ e.Bz `  
assignment( const T & v) : value(v) {} a54S,}|  
template < typename T2 > na 0Zb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } mX, @yCI  
} ; er2;1TW3E  
EfkBo5@Qi  
M:L-j{?y_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v- p8~u1N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >FJK$>[1:p  
Y![8-L|Q  
n57mh5mixM  
B*P;*re  
  class holder y<#Hq1  
  { ;F"Tu  
public : Ga V OMT  
template < typename T > .y0u"@iF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Yv2L0bUo:  
  { >h~>7i(A  
  return assignment < T > (t); {hm-0Q  
} *~w?@,}  
} ; JvaHH!>d/  
]mjKF\  
.'4@Yp{=  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: A7eYKo q  
[?(qhp!  
  static holder _1; #a'CoJs   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  v&7x ~!O  
_d+` Gw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9>ZX@1]m_  
而不用手动写一个函数对象。 vV*/"'>  
JeAyT48!M  
wRq f'  
:c`djM^ll  
四. 问题分析 XhN?E-WywQ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 {7q8@`Oa  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 r5+ MjR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %o`Cp64`Q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #qJ6iA6{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6Q&i=!fQ  
&4)PW\ioY  
五. 问题1:一致性 0UGAc]!/RZ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 238z'I+$G/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 VTi; y{  
@&9< )1F  
struct holder 84s:cO  
  { IVeA[qA0  
  // ,S~A]uH'  
  template < typename T > A5O;C  
T &   operator ()( const T & r) const jO`L:D/C  
  { fSGaUBiq}  
  return (T & )r; a)6?:nY$  
} }VVtv1  
} ; faZc18M^1  
?}jjBJ&  
这样的话assignment也必须相应改动: 6'e 'UD  
O<XNI(@  
template < typename Left, typename Right > ~dLe9-_9  
class assignment ?3i<^@?  
  { 5"+;}E|q  
Left l; dbF9%I@  
Right r; N'|9rB2e  
public : ZJ[p7XP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "L9pFz</  
template < typename T2 > k_Lv\'Ok  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } HD z"i  
} ; 9'KOc5@l^  
=S\pI  
同时,holder的operator=也需要改动: lg 1r]  
nQn=zbZ3  
template < typename T > qVd s 2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )Rj?\ZUR  
  { cO-^#di  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0_t9;;y :  
} aDE}'d1qo  
^HHT>K-m  
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。 8P2_/)|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P{,=a]x,mz  
W=,]#Z+M;  
return l(rhs) = r; QR$m i1Vv\  
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。 ,{Z!T5 |  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3v)`` n@  
G@<[fO|Iam  
template < typename Tp > Su'l &]  
class constant_t T\Jm=+]c!  
  { Owh:(EJ"d  
  const Tp t; 7}tXF  
public : /8P7L'Rb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} msw=x0{n5  
template < typename T > NF7+Gp6?q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $@[Mo   
  { R5<:3tk=X  
  return t; |lVi* 4za%  
} vnX~OVz2  
} ; 8=mx5Gwz-  
Nm3CeU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }w)wW1&  
下面就可以修改holder的operator=了 6O'Y@9#  
}jg,[jw_"X  
template < typename T > >E>'9@Uh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qi8~bQ{rH  
  {  f^[m~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {65_k  
} YO;@Tj2)x  
gyC Xv0*z  
同时也要修改assignment的operator() `,FhCT5  
''.\DC~K  
template < typename T2 > QVD^p;b  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %O>_$ 4q  
现在代码看起来就很一致了。 Q?dzro4C  
"}< baz  
六. 问题2:链式操作 P_M!h~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  Lvn+EM  
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。 _,*QJ  
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。 M|7{ZE`Y  
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。 OL623jQX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O{=@c96rl  
XZ|\|(6Cc  
template < typename T > *,wW-8  
struct result_1 UR[UZ4G  
  { _No<fz8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0Rh*SoYrC  
} ; w5a;ts_x  
-nB. .q  
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: w.Go]dpK  
bWMb@zm  
template < typename T > 4& 9V  
struct   ref EL9JM}%0v  
  { &"X1w $  
typedef T & reference; ES[]A&tf  
} ; S2$r 6T  
template < typename T > eak+8URo  
struct   ref < T &> =n M Aw&`  
  { 'Y>@t6E4  
typedef T & reference; ]?hlpL  
} ; !]P=v`B.  
='HLA-uT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: g"D:zK)  
 37|EG  
template < typename T > 4HyD=6V#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,f[Oy:fr  
  { ,v(ikPzd  
  return l(t) = r(t); e{*z4q1  
} Bv}nG|  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 <&}N[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5K$d4KT  
sHHu<[psM  
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 vNAQ/Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4pFoSs?\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "%+9p6/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \0^Je>-:U  
最后的布局是: !A"-9OS2  
                Add ^L's45&_  
              /   \ \-:4TuU  
            Divide   5 Z]^O=kX7k  
            /   \ %eE 6\f%g  
          _1     3 t` zPx#])  
似乎一切都解决了?不。 `w% Qs)2  
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。 AXpyia7nU  
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。 P? LpI`f  
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: g<MCvC@  
aX35^K /  
template < typename Right > Mog!pmc{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y!_e ,]GW  
Right & rt) const ~@K!>j  
  { 7 9ZYRm2;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +K"d\<  
} 2sT\+C&H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @5TJ]=  
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。 2Xp?O+b#"O  
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。 A)D1 #,0  
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。 Us8nOr>5  
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。 ?) VBkA5j  
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? l~GcD  
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: ,a} vx"~  
f15n ~d  
template < class Action > rNX]tp{j  
class picker : public Action e>$E67h<~  
  { +rOd0?  
public : 6ieP` bct  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'E#Bz"T  
  // all the operator overloaded  x5W. 3*  
} ; }<G#bh6;Q  
b$eZ>X  
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。 rFYw6&;vOi  
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: 0%]F&|  
Z`kI6  
template < typename Right > }e&Z"H |  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .T^e8  
  { T3^(I~03  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CYN|  
} ~ ^) 4*@i6  
0uf)6(f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0-zIohSJdQ  
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。 xX{gm'3UYa  
P}mn2Hs  
template < typename T >   struct picker_maker N(L?F):fT  
  { )zq sn  
typedef picker < constant_t < T >   > result; " IC0v9  
} ; <I^Tug\M+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _w49@9?  
  { b)@b63P_  
typedef picker < T > result; p ^Dm w0y  
} ; |1^ !rHg  
kY`L[1G$  
下面总的结构就有了: _0qp!-l}  
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。 dzyp:\&9  
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。 WhN~R[LE_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 BFMINq>  
至此链式操作完美实现。 _9b;8%? Yf  
:/FT>UCL  
##qs{s^ ]  
七. 问题3 :<>=,`vQD  
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。 c~iAjq+c  
wdTjJf r  
template < typename T1, typename T2 > Ce_E S.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B&c*KaK;~  
  { 44(l1xEN+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *9xv0hRQ%?  
} j_HwR9^fd,  
8K0@*0  
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: 5$L=l  
K,L  
template < typename T1, typename T2 > (uskVK>L  
struct result_2 @If ^5s;z  
  { Y+UM>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; SFx|9$hXm  
} ; UBve a(z-#  
C.oC@P  
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? u.L{3gkT  
这个差事就留给了holder自己。 uO;_T/^u  
    T_*R^Ukb5  
\-~TW4dYe  
template < int Order > Uk|(VR9  
class holder; nRlvW{p;  
template <> zeG_H}[2&  
class holder < 1 > D "9Hv3  
  { gl~>MasV&  
public : .l(t\BfE~  
template < typename T > Ud[Zv?tA:  
  struct result_1 "]0sR  
  { BX=YS)  
  typedef T & result; F~tT5?+  
} ; SN/ e41  
template < typename T1, typename T2 > |] 8Hh>  
  struct result_2 P n|*(sTl  
  { beCTOmC  
  typedef T1 & result; ~]&,v|g&  
} ; l d4#jV ei  
template < typename T > -<Zs7(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S8$kxQg  
  { a+Z95~*sZ"  
  return (T & )r; W_ hckq.  
} dwAFJhgh  
template < typename T1, typename T2 > KM ;'MlO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7BDRA},o  
  { ?XNQ_m8f  
  return (T1 & )r1; *iVCHQ~  
} L#^'9v}Hb  
} ; L+o"<LV]  
`$odxo+  
template <> 1"5-doo  
class holder < 2 > R"`7aa6  
  { wa*/Am9;~  
public : \$] V#@F  
template < typename T > ow{SsX  
  struct result_1 O>j_xW]V  
  { kLw07&H  
  typedef T & result; WfDpeXdO  
} ; {Ex*8sU%p%  
template < typename T1, typename T2 > %t:pG}A>:C  
  struct result_2 xVn"xk  
  { -$js5 Gx1  
  typedef T2 & result; 0+P<1ui  
} ; >u:t2DxE  
template < typename T > Q(\U'|%J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8NRc+@f|m  
  { <p74U( V  
  return (T & )r; !K~:crUV|S  
} }+fMYgw  
template < typename T1, typename T2 > R|Lr@k{6+r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 05cyWg9a  
  { v8>?,N#  
  return (T2 & )r2; ~\^h;A'3  
} r- ];@  
} ; VaIFE~>E&  
&>m# "A\^  
{:;599l  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 *$I5_A8,.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;Xw'WMb*=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: X<<hb  
D< h+r?  
return l(i, j) = r(i, j); hS}d vZa  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <[e E5X(  
oS/cS)N20  
  return ( int & )i; &(] @L\A  
  return ( int & )j; 1dy>a=W  
最后执行i = j; z!r-g(^G  
可见,参数被正确的选择了。 7z=zJ4C  
3. kP,  
D~i m1h;>  
{{WA=\N8C  
(A\p5@ht  
八. 中期总结 ^gK8 u]>  
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: ^/<0r] =  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t'@qb~sf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !u0qF!/W  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lo%:$2*'p  
Wx<fD()  
2$MIA?A"Y  
>+ZG {'!j  
JToc("V  
&GC`4!H  
九. 简化 dvAvG.;U  
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。 wK_I"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 i8\&J.  
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: KfO$bmwmx  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8d90B9  
  +-*/&|^等 &{Zt(%\ '  
2. 返回引用。 YB^[HE\#y  
  =,各种复合赋值等 gdu8O!9)  
3. 返回固定类型。 5jTBPct   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Aqwjs 3  
4. 原样返回。 B4yC"55  
  operator, *[-% .=[7  
5. 返回解引用的类型。 >>ncq$  
  operator*(单目) wIv_Z^% V  
6. 返回地址。 Tq r]5  
  operator&(单目) )Bl0 W  
7. 下表访问返回类型。 b0A*zQA_)  
  operator[] |,&5.|E 7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \m3;<A/3n  
  operator<<和operator>> L@"1d.k_  
0<8p G:BQ  
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。 :+9KNyA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uz(3ml^S  
:jol Nl|a  
template < typename Left > p@H3NX  
struct value_return H WOl79-  
  { !f\q0Gnl  
template < typename T > ^=H. .pr  
  struct result_1 W3XVr&  
  { aIrQ=}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1mLd_ ]F'F  
} ; cH&-/|N  
t4a/\{/#9|  
template < typename T1, typename T2 > P,2FH2Eyj  
  struct result_2 Hqel1J  
  { ;^q@w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *nv%~t   
} ; L"w% ew  
} ; L8&$o2+07r  
/.'tfy $  
s<i& q {r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait BM(8+Wj  
]}3AP!:  
下面我们来剥离functor中的operator() VOkEDH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u}eqU%  
y5d=r]_S:  
return l(t) op r(t) E|(T(4;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) s&<6{AU(id  
return op l(t) 3HU_ ~%l  
return op l(t1, t2) U4J9b p|  
return l(t) op |mSFa8G@  
return l(t1, t2) op /kl41gx  
return l(t)[r(t)] gD"]uj<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] R. sRH/6  
,cbCt  
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: HC4vet  
单目: return f(l(t), r(t)); Svs!C+:le  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); x<m{B@3T  
双目: return f(l(t)); t:DZow  
return f(l(t1, t2)); +:hZ,G?>  
下面就是f的实现,以operator/为例 E4a`cGb  
.Ulrv5wJ  
struct meta_divide 1@&i ju5  
  { ?onaJ=mT  
template < typename T1, typename T2 > 8X6F6RK6,1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wUGSM"~ |  
  { mgIB8D+6  
  return t1 / t2; 7QXA*.' F  
} j-e gsKR  
} ; wA+QUN3#n  
Hm>M}MF3  
这个工作可以让宏来做: Z /#&c  
v99gI%TA'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ P}] xz Vy  
template < typename T1, typename T2 > \ )20jZm*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _Eus<c  
以后可以直接用 82S?@%}#J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) SLzxF uV  
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 8 JOfx  
(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。。。) 'y(;:Kc  
9~bl  
cR/-FR  
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 YVzcV`4w(  
1o&] =(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g_kR5Wxpt  
class unary_op : public Rettype <Yzk]98W5.  
  { ,G";ny[$  
    Left l; k<1BE^[V  
public : DB1GW,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0q|.]:][Eo  
>zYO1.~  
template < typename T > NQ7 j{dJ?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \+]U1^  
      { 5_bIc=L1  
      return FuncType::execute(l(t)); {[r}&^K15  
    } zG\g{cB  
2~:jg1  
    template < typename T1, typename T2 > E5-f{Qc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {`2R<O  
      { .T*K4m{b0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :6~DOvY  
    } O}4(v#  
} ; 7MRu=Z.-b  
7+I%0U}m  
t<_Jx<{2  
同样还可以申明一个binary_op :lF[k`S T  
!ke_?+ 8sY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l>l)m-;O  
class binary_op : public Rettype aNZJs<3;'D  
  {  3kAmRU  
    Left l; `t0?PpUo  
Right r; !$ $|zB%  
public : hD~P)@^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -JL  
m7zx,bz>  
template < typename T > ooJ ^8L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r?{$k3Vl  
      { 3Uzb]D~u  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4)'8fi  
    } 2_^{Vez@I  
SfKm]Z>Hp  
    template < typename T1, typename T2 > bjgf8427I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4nC`DJ;V  
      { KfC8~{O-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xM ]IU <  
    } F[q:jY  
} ; ye-o'%{  
0_Gi1)  
+f{CfWIKs  
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 .'3&!#3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VieX 5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w]Q0}Z  
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。 czMu<@c [  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bFivHms  
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。。。 DP2 ^(d<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m$T?~o o  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) it=4cHT  
下面是修改过的unary_op }*WNrS">S  
E)eRi"a46  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > '4gi*8Y  
class unary_op YkRv~bc1]  
  { }E=:k&IDPB  
Left l; D`nW9i7  
  Yg 8AMi  
public : yo)a_rY  
Of)EBa<5^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v 4@=>L  
1<hj3  
template < typename T > s?;rP,{:p  
  struct result_1 b9M.p*!  
  { Q'f!392|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1WGcv O)<  
} ; kcy?;b;z  
+Eil:Jz  
template < typename T1, typename T2 > I]qml2  
  struct result_2 +r7uIwi$@  
  { ]~my<3j}or  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >KjyxJ7  
} ; % K$om|]p  
w7b?ve3-  
template < typename T1, typename T2 > \Mk;Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 't2dP,u<-  
  { E?c)WA2iH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wGd4:W  
} V K/;ohTTP  
"Aw| 7XII  
template < typename T > cswX?MN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FhJ8}at+e  
  { l26DPtWi  
  return OpClass::execute(lt(t)); j M%qv  
} "j+zd&*={  
G~Xh4*#J  
} ; U#oe8(?#  
R} nY8zE  
JpVV0x/Q/_  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Pb0+ z=L  
好啦,现在才真正完美了。 *ey<R  
现在在picker里面就可以这么添加了: >n,RBl  
5#~ARk*?a  
template < typename Right > 9/$D&tRN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0- GA,I_  
  { PV?XpT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {I s?>m4  
} v:s.V>{"S  
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。 }s;W{Q  
># FO0R  
8l|v#^v  
7 4rmxjiN  
h1 \)_jxA  
十. bind S5eQHef  
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。 zx7*Bnu0  
先来分析一下一段例子 L@*0wx`fU  
b*4[)Yg4  
&I8,<(`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,|?-\?I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5.J$0wK'6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <UJgl{ -  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ?>lvV+3^`  
我们来写个简单的。 u@SE)qg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a jy.K'B*  
对于函数对象类的版本: >SJ# rZ  
8Rq+eOP=S  
template < typename Func > <fX]`57Dc`  
struct functor_trait }{*((@GY}  
  { Wx}+Vq<q  
typedef typename Func::result_type result_type; *#j+,q!X  
} ; ~8'4/wh+8  
对于无参数函数的版本: K~nk:}3Ui  
7&G[mOx0  
template < typename Ret > wI +oG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c1j)  
  { /ZAS%_as  
typedef Ret result_type; -Z&6PT7  
} ; #84pRU~  
对于单参数函数的版本: D$k40Mz  
% R~9qO  
template < typename Ret, typename V1 > }a@ZFk_>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [V`j@dV  
  { qX{m7  
typedef Ret result_type; ehEXC  
} ; Ou IoO  
对于双参数函数的版本: 6,'v /A-  
ehO@3%z30c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O~F/pJN`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;u LD_1%  
  { 'tK5s>gv<  
typedef Ret result_type; se](hu~w  
} ; ;czMsHu0X  
等等。。。 pfW0)V1t  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1 O+4A[cr  
o"@y=n/  
template < typename Func > d )|{iUcW  
struct func_return IC}?oXs5G  
  { c }>:>^  
template < typename T >  N7j  
  struct result_1 VHX&#vm*  
  { c@:L7#8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <:yB4t3H+q  
} ; {H eIY2  
5,!,mor$]  
template < typename T1, typename T2 > m3]|I(]`Xe  
  struct result_2 )5P*O5kQ -  
  {  =%AFn9q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0 1[LPN  
} ; _xign 3  
} ; #ej^K |Qx  
s)%RmsdL  
07-S%L7Z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Uh}n'Xd#{}  
P8.tl"q  
template < typename Func, typename aPicker > iZ+\vO?|  
class binder_1 -!(  
  { *W q{ :k  
Func fn; i> Ssp  
aPicker pk;  G~T]m .  
public : p~M1}mE  
fAWjk&9  
template < typename T > >jAr9Blz]  
  struct result_1 )F 6#n&2  
  { ]H7_bix  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?iG}Qj@5  
} ; SV.\B  
POTW+Zq]  
template < typename T1, typename T2 > |E-0P=h  
  struct result_2 N!DAn \g  
  { NLM ]KT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ay#cW.,  
} ; -bo2"*|m  
W;*rSK|(Sc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `pY\Mmgv1  
i%H_ua  
template < typename T > ''!pvxA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^ pMjii8IZ  
  { _GK^7}u  
  return fn(pk(t)); Q17"hO>kC  
} ZC3b9:tk  
template < typename T1, typename T2 > 4*OL^ \%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vOsd>3"  
  { Ojp)OeF\  
  return fn(pk(t1, t2)); DR/qe0D  
} ?_[xpK()  
} ; zLXmjrC  
%JDG aG'  
CFqoD l  
一目了然不是么? -yeQQ4b  
最后实现bind `(1em%}  
!cw<C*  
0Mt2Rg}  
template < typename Func, typename aPicker > B{!)GZ(}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NAhV8  
  { ed*Cx~rT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =25q Y"Mf  
} ?RvXO'ml  
VE^NSk Oa&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _:0<]<x?  
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。 C1P{4 U  
7P9n. [  
十一. phoenix 1Nw&Z0MI  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?UQVmE&  
^4]#Ri=U  
for_each(v.begin(), v.end(), *x[B g]/  
( N+l~r]: &  
do_ 0.O pgv2K  
[ )7=B]{B_  
  cout << _1 <<   " , " P]T(I/\g  
] X`]-) (U X  
.while_( -- _1), G ;V@oT  
cout << var( " \n " ) /dhx+K~  
) Pca~V>Hd  
); s W+YfJT  
%Rr!I:[ $  
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: ?AP2Opsl  
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 $-"AMZ899  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :ORCsl6-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sF]v$ kq  
y?<[g;MuT  
l9 )iLOj  
template < typename Cond, typename Actor > j>eL&.d  
class do_while ~j 3B'  
  { Yqmx]7Y4  
Cond cd; #NNj#  
Actor act; |8&AsQd  
public : 5. :To2  
template < typename T > 3/:O8H  
  struct result_1 0~A<AF*t  
  { UA{sUj+?  
  typedef int result_type; # j*$ `W;  
} ; u1` 8f]qt  
KpC)A5u6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} PqPLy  
B P"PUl:  
template < typename T > ^j';4'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l7aGo1TcIh  
  { Xn"n5 =M  
  do m0]LY-t  
    { FR0zK=\  
  act(t); aRq7x~j )\  
  } 8_>\A= E  
  while (cd(t)); :84ja>`c  
  return   0 ; hiaj!&+Q  
} <,Sy:>:"  
} ; 0ang~_  
/OgXNIl]  
r4JXbh6Tt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ixBM>mRK  
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。 ,.]e~O4R  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 C-qsyJgZy  
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。 X~0l1 @!  
下面就是产生这个functor的类: kR^7Z7+#*  
Y@KZ:0<  
nX5*pTfjL3  
template < typename Actor > &Xe r#6~  
class do_while_actor tA#X@HIE  
  { p$f#W  
Actor act; 'nP'MA9b;a  
public : ^K@r!)We  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6\ux;lksn*  
vc6UA%/f  
template < typename Cond > tt[P{mMQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 98Srn63O  
} ; h|=^@F_\`  
HCHP15otfe  
Qu!\Cx@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <tf4j3lwH  
最后,是那个do_ {9;~xxTo  
v7Knu]  
<ofXNv;`  
class do_while_invoker X$ /3  
  { \q3H#1A  
public : tyP-J4J  
template < typename Actor > m8 0+b8b  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \2_>$:UoV  
  { Ez?vJDd  
  return do_while_actor < Actor > (act); :FG}k Y  
} H xb{bF  
} do_; C>v    
W{ eu_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {Hp?rY@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]~WP;o  
最后来说说怎么处理break和continue :m#vvH  
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。 MFW?m,It)  
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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