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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda D{J+}*y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -j<g}IG  
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, !K~L&.\T  
j_I  
@|1/yQgi  
* I{)8  
  class filler :/1/i&a  
  { m K);NvJ!  
public : JBCJVWUt  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {;kH&Pp  
} ; QSNLo_z  
YdT-E  
r8uc.z2%  
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: t622b?w  
Z#i5=,Bk  
! 54(K6a[  
,M)NC%0X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bns([F  
R06zca  
R'.YE;leBG  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jxt^d  
VHUOI64*  
'h:[[D%H`  
4 <&8`Q  
二. 战前分析 6$l6>A  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 2Q/#.lNL  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 qDPpGI-Y2e  
Ijs"KAW ?  
u3Jsu=Nx-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^&|$&7  
  /* --------------------------------------------- */ |RdiM&C7  
vector < int *> vp( 10 ); n5yPUJK2L6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !N:: 1c@C  
/* --------------------------------------------- */ 3XeCaq'N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QvF UFawN  
/* --------------------------------------------- */ [8sL);pJO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X`QfOs#\  
  /* --------------------------------------------- */  B3Yj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o3mxtE]  
/* --------------------------------------------- */ )%}?p2.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); BwN>;g_  
gkN|3^  
];|;")#=  
BU|bo")  
看了之后,我们可以思考一些问题: `T;M=S^y*E  
1._1, _2是什么? =}G `i**  
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。 'x-PQQ  
2._1 = 1是在做什么? &;)6G1X1  
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。 _*.Wo"[%[X  
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。 }+_Z|>qv  
m9Z3q ;  
=}12S:Qhj  
三. 动工 ,B,2t u2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: tvC7LLNP<  
@Lj28&4:<  
(S@H'G"  
r}gp{Pf7e  
template < typename T > +bj[.  
class assignment ` _+j+  
  { lIN`1vX(  
T value; #Moju  
public : f y|Ae  
assignment( const T & v) : value(v) {} mST/u>'  
template < typename T2 > fYU-pdWPT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #\&jM -.-  
} ; KL4Z||n  
E+65  
JQ*CF(9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fRTQ5V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment sf|[oD  
TV>UD q  
8^H <dR  
;tR,w   
  class holder D [#1~M  
  { qYMTud[Vf  
public : (> v1)*r  
template < typename T > 8: KlU(J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V0]6F  
  {   0%  
  return assignment < T > (t); [-@Lbu-|  
} FafOd9>AO  
} ; .<|7BHL  
+^c;4-X 0  
>F zu]G4]  
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: !J}Bv  
mn=G6h T}W  
  static holder _1; (+Yerc.NQt  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Jmln*,Ol7  
r+BPz%wM=O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); & >AXB6  
而不用手动写一个函数对象。 ;b[% L&  
~CQYF,[Th  
&b 2Vt  
(~r"N?`  
四. 问题分析 o3hsPzOQx  
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。 o0>z6Ya<  
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。 uC>X;<^   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5]WpH0kzO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 * Yr)>;^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _RFTm.9&  
i0($@6Lh  
五. 问题1:一致性 Z[baQO  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )w8h2=l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,H3~mq]  
#:v e3gWl  
struct holder -*sDa6L  
  { Ojx1IL  
  // oEE*H2l\  
  template < typename T > !\a'GO[  
T &   operator ()( const T & r) const 9HlRf6S  
  { p;dH[NW  
  return (T & )r; a X>bC-  
} BzqM$F( L,  
} ; sskwJu1  
( Ck|RojC  
这样的话assignment也必须相应改动: 6xs_@Vk|d  
/-wAy-W  
template < typename Left, typename Right > kzhncku  
class assignment g4WN+y`  
  { ZB'/DO=i  
Left l; .`84Y  
Right r; \: H&.VQ"  
public : "CdL?(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _5vAn t*  
template < typename T2 > [s-Km/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Uhc2`r#q  
} ; yWa-iHWC  
y!SElKj  
同时,holder的operator=也需要改动: ZM/*cA!"  
n|vIo)  
template < typename T > -X~VXeg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const I3QK~ V*j)  
  { ">}l8MA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LYPjdp2>"o  
} c|[:vin  
qALlMj--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。 /s3AZ j9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u@\]r 1  
H gMLh*  
return l(rhs) = r; +53 Tf  
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。 0^4uZeW?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZPWY0&9  
~^QL"p:5|  
template < typename Tp > 3jIi$X06  
class constant_t =dD<[Iz6  
  { ?b0VB  
  const Tp t; MR/jM@8  
public : \}Jy=[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} TC1#2nE&T  
template < typename T > k:nR'TI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;7"}I  
  { ^w.x~#zI  
  return t; JPQ[JD^]  
} W is_N3M  
} ; wSHE~Xx  
)A9K9pZj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D.H$4[u;j  
下面就可以修改holder的operator=了 wt4uzg8  
@~0kSA7  
template < typename T > 9"g=it2Rh6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `#&pB0.y  
  { .7TQae%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); > $0eRVL  
} h_ef@ZwSw  
TJ3CXyRq  
同时也要修改assignment的operator() 0x!XE|7I  
Yhl {'  
template < typename T2 > 3Xgf=yG:M  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?y82S*sb#  
现在代码看起来就很一致了。 AAjsb<P  
6'UtB!gr  
六. 问题2:链式操作 l/,O9ur-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U`_(Lq%5W  
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。 N!>Gg|@~  
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。 F23/|q{{  
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。 ooY2"\o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Tx%6whd/'  
[H-,zY  
template < typename T > 1\:puC\)  
struct result_1 R{.5Z/Vp6E  
  { R9Wh/@J]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e0%?;w-TL  
} ; _Z'j%/-4@D  
OI"vC1.5  
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: /gZrnd?  
Qhb].V{utV  
template < typename T > 0UeDM*  
struct   ref $e#p -z  
  { l\7NR  
typedef T & reference; '+ 1<7jl&I  
} ; s0"S;{_#  
template < typename T > ',k0 _n?t  
struct   ref < T &> K*Y.mM)  
  { :nYl]Rm  
typedef T & reference; }R:eKj  
} ; ^& ZlV  
[OBj2=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1TbY,3W  
VyH'7_aU  
template < typename T > y#8| @?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6>ZUx}vYj  
  { <d~P;R(@  
  return l(t) = r(t); DytH } U"  
} kD:O$8[J8  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 S0nBX"$u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Um 9Gjd  
rmmN2+H  
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 >=-w2&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vwDnz /-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k`Nc<nN8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l`8S1~j  
最后的布局是: 1a4HThDXP  
                Add PV vNu5k  
              /   \ '"LrGvkZ  
            Divide   5 bFk >IifN  
            /   \ j(mbUB*  
          _1     3 | Zx  
似乎一切都解决了?不。 X=)Ue  
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。 "M5P-l$p}  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 MkZm =Sf  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: w!o[pvyR$  
;rWgt!l  
template < typename Right > ez_qG=J .  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F2!C^r,~L  
Right & rt) const P3 se"pP  
  { >oi`%V  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \G}EI|Wo  
} #UL:#pY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 22S4q`j  
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。 }I<r=?  
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。 9X&Xc  
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。 8B;wn<O  
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。 H%NIdgo}  
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? =jIB5".  
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: T X.YTU  
[YG\a5QK  
template < class Action > @ SaU2  
class picker : public Action s7=CH   
  { E>f+E8?  
public : B9pro%R1Bo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O\;Z4qn2=  
  // all the operator overloaded d;O16xcM/  
} ; GlYNC&,VL  
q15t7-Z6  
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。 aOHf#!/"sb  
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: d:*,HzG  
^lhV\YxJ  
template < typename Right > i:W.,w%8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [2I1W1pd  
  { Xh"JyDTj3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NfizX!w&  
} )*@n G$i99  
3wK{?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }}y$T(:l  
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。 X@KF}x's  
 " Mzb  
template < typename T >   struct picker_maker c}GmS@  
  { k4jZu?\C]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Wr H7tz  
} ; AE!DftI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -(9>{!",J  
  { %D_2;  
typedef picker < T > result; mUY+v>F  
} ; `s93P^%  
S0( ).2#  
下面总的结构就有了: $qG;^1$  
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。 cM%I5F+n  
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。 8&?Kg>M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 | Qo`K%8  
至此链式操作完美实现。 $5kb3x<W  
DXu915  
FrBoE#  
七. 问题3 |PR8P!'  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 l"^'uGB'  
Oz(0$c  
template < typename T1, typename T2 > NrH2U Jm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FJo  ?~  
  { 8qGK"%{ ~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -t~l!! N(  
} ApHs`0=(  
[4 L[.N@  
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: #DK@&Gv  
]OIB;h;3  
template < typename T1, typename T2 > Zp@j*P  
struct result_2 :YaEMQJ^  
  { ~< %%n'xmm  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l,j7I3&~%  
} ; KvENH=oh  
J'c]':U  
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? _'DT)%K  
这个差事就留给了holder自己。 iJ n<  
    x"xl3dRu  
?'ID7mL  
template < int Order > -xs @rV`  
class holder; q5C(/@)^  
template <> 0Oy.&C T  
class holder < 1 > |Iei!jm  
  { "ee:Z_Sz  
public : ybLl[K(D=  
template < typename T > hG~4i:p <  
  struct result_1 d-/{@   
  { 3cfJ(%'X  
  typedef T & result; "(bnr0  
} ; YaiogA  
template < typename T1, typename T2 > u^.7zL+  
  struct result_2 MLwh&I9)  
  { i) v ]  
  typedef T1 & result; <q@/ Yy32  
} ; @@~OA>^  
template < typename T > fA"N5qQI(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O@.C.5Ep  
  { x(oL\I_Z  
  return (T & )r; .Z%y16)T  
} Y'-@O"pK  
template < typename T1, typename T2 > OsI>gX>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l;{n" F  
  { %N5gQXg  
  return (T1 & )r1; :/YHU3~Y  
} *_feD+rq  
} ; o/0cd  
"#zSk=52z  
template <> y!_*CYZ~m  
class holder < 2 > S,ZlS<Z#  
  { MLD1%* &0  
public : @bs YJ4-V  
template < typename T > @yc/1u $r  
  struct result_1 qe. Qjq  
  { 2to~=/.  
  typedef T & result; |2RoDW  
} ; [+ ,%T;d;  
template < typename T1, typename T2 > : :;YS9e  
  struct result_2 aumWU{j=  
  { }%e"A4v  
  typedef T2 & result; %f[0&)1!.v  
} ; B=dF\.&Z  
template < typename T > ]b5E_/P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eCejO59F9  
  { Cj{+DXT  
  return (T & )r; p;8I@~dh  
} d^uE4F}  
template < typename T1, typename T2 > ,Dh+-}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KX8$j$yW  
  { \Af25Mcf:  
  return (T2 & )r2; Qm9r>m6p@N  
} >ZRCM  
} ; {#?$ p i[  
>O0z+tj  
J)R2O{z  
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> >。 _(A9k{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2;8I0BH*'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [l~Gwaul>  
;MSdTHN"  
return l(i, j) = r(i, j); 7 2Zp%a=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~>2DA$Ec  
? 2#tIND  
  return ( int & )i; X8(H#Ef[  
  return ( int & )j; NT(gXEZ  
最后执行i = j; :Q\Es:y  
可见,参数被正确的选择了。 YoC{ t&rY  
Cn\5Vyrl  
h>0R!Rl8  
r0MUv}p#|L  
=yT3#A~<G  
八. 中期总结 C1V:_-  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: (i3V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]IF QD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R\i8O^[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s,z$Vt"h*K  
o<1a]M|  
He&7(mQ0^  
4c})LAwd&  
*:r6E  
?WVp,vP  
九. 简化 LUPh!)8  
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。 v3zd>fDnRp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z~X\Z.  
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: v w.rkAGY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 oc|%|pmRd<  
  +-*/&|^等 .$o0$`}  
2. 返回引用。 p?@R0]  
  =,各种复合赋值等 &- 5`Oln  
3. 返回固定类型。 *s=jKV#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G 51l_  
4. 原样返回。 XIep3l*  
  operator, eT!*_.' e  
5. 返回解引用的类型。 DHI%R<  
  operator*(单目) )Z/L  
6. 返回地址。 hq[:U?!Tt  
  operator&(单目) k U75  
7. 下表访问返回类型。 rnOg;|u8  
  operator[] vk:k~   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 YGdzA]3>  
  operator<<和operator>> ^-wdIu~p?  
Xa,d"R~  
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。 r%:Q(|v?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X=1Po|  
h)NZG6R  
template < typename Left > / 5\gP//9K  
struct value_return 7O.?I# 76  
  {  L- '{   
template < typename T > pq T+lai)#  
  struct result_1 ]3KMFV}  
  { hRU5CH/!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; v47S9Vm+  
} ; V(6*wQ`&  
sxK|0i}6  
template < typename T1, typename T2 > tyI !y~-z  
  struct result_2 $`a>y jma  
  { >b1#dEY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tz^2?wO  
} ; ',_E;(  
} ; Tr6J+hS  
}CM</  
}EMds3<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -J6G=+ s/  
K|Cb6''  
下面我们来剥离functor中的operator() `SfBT1#5G  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;h"St0   
B=<Z@u  
return l(t) op r(t) hf`5NcnP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) VG=mA4Dd  
return op l(t) 5 LX'fL7zU  
return op l(t1, t2) #^>Md59N  
return l(t) op 15l{gbCW  
return l(t1, t2) op I$y6N"|  
return l(t)[r(t)] w7d<Ky_C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o9XT_!Cwg  
! ^ DQX=1  
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: rYK GBo8"  
单目: return f(l(t), r(t)); W'xJh0o  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \/8oua_)  
双目: return f(l(t)); m~f J_  
return f(l(t1, t2)); .7K<9K+P  
下面就是f的实现,以operator/为例 L ,/(^0;  
[6u8EP0xM  
struct meta_divide 'JpCS  
  { E9bc pup  
template < typename T1, typename T2 > v<AFcY   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) AE@N:a  
  { ll^#I/  
  return t1 / t2; 6rll0c~  
} />dH\KvN  
} ; u}0U!  
HZl//Uq  
这个工作可以让宏来做: -Pt']07E  
= }!4%.$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ IQ] tcSQl  
template < typename T1, typename T2 > \ sy(8-zbI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !uc"|S?  
以后可以直接用 +oRBSAg-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v;ZIqn"  
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 sQ aP:@  
(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。。。) X4$86  
1 k\~%  
uLq%Nu  
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 S2\|bs7;J,  
&_o.:SL|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Pw|J([  
class unary_op : public Rettype  KB5<)[bs  
  { KmX?W/%R  
    Left l; -L6V)aK&  
public : ) OE!vA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r^ Mu`*x*  
Ls2g#+  
template < typename T > "/g\?Nce  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DlF6tcoI  
      { 8`Iz%rw&(J  
      return FuncType::execute(l(t)); &<Iz?AVr  
    } $gPR3*0  
',l}$]y5  
    template < typename T1, typename T2 > iebnQf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LSlYYyt  
      { 7H$wpn Zln  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9k*1_  
    } Mrly(*!U"@  
} ; sIz*r Gz  
:YUQKy  
GS qt:<Qs  
同样还可以申明一个binary_op G|+naZ  
B 4RP~^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /DxeG'O  
class binary_op : public Rettype ;a9`z+ K  
  { ;NPbEPL[5  
    Left l; ]1dnp]r  
Right r; vD91t/_+  
public : nJr:U2d  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /s[D[:P_  
1MYA/l$  
template < typename T > TO]7%aB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9~|hGo  
      { PCX X[N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); h 7  c  
    } .[:2M9Rx  
bKac?y~S_  
    template < typename T1, typename T2 > U6Xi-@XP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #7BX,jvn>  
      { \ ~uY);  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \agT#tT J  
    } h/xV;oj  
} ; Kn`-5{1B|  
cqZuG}VR  
<E1ngG  
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 z$b'y;k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )Q)H!yin  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b Sm*/Q  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 yN:U"]glC  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7 P/1'f3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 i"OY=iw-N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S*Hv2sl  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) KlSg0s  
下面是修改过的unary_op )2g-{cYv  
R$M>[Kjn  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > th]pqhl>  
class unary_op 4H@K?b`  
  { g'<ekY+V:  
Left l; jlb=]hp8%  
  0oNy  
public : bVW2Tjc:  
oBI@.&tG}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} GSaU:A  
~(Xzm  
template < typename T > V:>ZSW4,^  
  struct result_1 ?D9>N'yH8  
  { i$"M'BG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; WP ~]pduT  
} ; WX}pBmU  
vf/|b6'y  
template < typename T1, typename T2 > Ek,$XH  
  struct result_2 mY0FewwTy  
  { *]+5T-R% $  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rpM jDjW  
} ; /~}<[6ZGCY  
}e8u p*#me  
template < typename T1, typename T2 > Mx_O'D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 54>gr1B  
  { z z2'h>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WOR H4h9  
} bP HtP\)  
Rpou.RrXR7  
template < typename T > 8%#pv}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]>H'CM4JR  
  { [*W l=  
  return OpClass::execute(lt(t)); )Nkf'&  
} /4 %ycr6  
@zq]vX-A_  
} ; 2NvbQ 3c5  
W*.6'u)9  
rlP?Uh  
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 ty-erdsP  
好啦,现在才真正完美了。 Fz1K*xx'  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0.!!rq,  
\ ix& U  
template < typename Right > ;^9y#muk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'FN+BvD  
  { u~\l~v^mj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a~Nh6 x  
} ~xakz BE  
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。 1b`WzoJgH  
L2`a| T=  
7>!Rg~M  
l2 mO{'|C  
dH_g:ocA  
十. bind 2Wp)CI<\D  
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。 g#s hd~e  
先来分析一下一段例子 z=pGu_`2  
JH`oa1 b  
< +X,oxg  
int foo( int x, int y) { return x - y;} wgFAPZr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 29kR7[k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w3Z;&sFd  
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。 %mr6p}E|  
我们来写个简单的。 U2HAIV8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _8ubo\M~  
对于函数对象类的版本: i2 7KuPjC  
P^J#;{R  
template < typename Func > D+('1E?  
struct functor_trait _t.Ub:  
  { M~LYq  
typedef typename Func::result_type result_type; JLu>w:\  
} ; =L9;8THY  
对于无参数函数的版本: Wj"GS!5  
wLOS , =  
template < typename Ret > 09sdt;V Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W'}^m*F  
  { E-"b":@:  
typedef Ret result_type; ~?<VT k  
} ; ^gdv:[ m  
对于单参数函数的版本: D9;s%  
bXRSKp[$  
template < typename Ret, typename V1 > (bD'SWE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vR?E'K3  
  { SnFAv7_  
typedef Ret result_type; Kl]LnN%A{  
} ; /\ u1q<  
对于双参数函数的版本: 8G?OZ47k#  
_ Y8j l,J  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J*m ~fZ^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8c5%~}kG  
  { U~s-'-C /  
typedef Ret result_type; +?bjP6w_g  
} ; z,IUCNgM  
等等。。。 H:!pFj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4$MV]ldUI  
Q/^a(   
template < typename Func > Wk-jaz  
struct func_return NW`L6wgl  
  { SeIL   
template < typename T > ^_!2-QY.~  
  struct result_1 H-5h-p k  
  { F|^tRL-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #S') i1 ;  
} ; 6 6Bx,]"6  
h7cE"m  
template < typename T1, typename T2 > 2R>!Wj'G+o  
  struct result_2 Dhzm C  
  { KxUO=v<u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {D7v[P+  
} ; ,pR.HCR#Y  
} ; QrRnXlE M8  
|eEXCn3{  
f/3rcYR;y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +puF0]TR,i  
`&5_~4T7  
template < typename Func, typename aPicker > <-O^ol,fX  
class binder_1 eg(1kDMpn  
  { <jIuVX  
Func fn; {^_K  
aPicker pk; A? T25<}  
public : v/~Lfi  
w*krPaT3  
template < typename T > N`rz>6,k1  
  struct result_1 6<{XwmM  
  { 7 jiy9 [  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *(CV OY~  
} ; $[{YE[a  
7Kn}KO!Y8  
template < typename T1, typename T2 > uE-|]QQo  
  struct result_2 ~U<=SyZYo  
  { WIYWql>*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dj5@9X  
} ; Twq,6X-  
`!lQd}W  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'A)9h7k}  
LQXMGgp  
template < typename T > `*w!S8}m;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7p[NuU*Gg  
  { (%SKTM  
  return fn(pk(t)); %%qg<iO_  
} Da&Brm   
template < typename T1, typename T2 > ]Pf!wv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iKA}??5e  
  { Z@6xu;O  
  return fn(pk(t1, t2)); E<r<ObeRv`  
} UthM?g^  
} ; KU 98"b5  
(65|QA   
JlhI3`X;/  
一目了然不是么? uh&Qdy!I  
最后实现bind OSIf>1  
xyyEaB  
qX:Y I3:,@  
template < typename Func, typename aPicker > wrAcVR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bD<hzOa  
  { H-jxH,mJmW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (Ky$(Ubb#6  
} .'zcD^  
`[F[0fY-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QR {>]I  
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。 ,| ~Pa  
!MEA@^$#  
十一. phoenix cg_j.=M-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m e2$ R>@  
CMC9%uq  
for_each(v.begin(), v.end(), $mcq/W   
( _E8doV  
do_ g-DFcwO,V  
[  [1g   
  cout << _1 <<   " , " 2}U:6w  
] UX@8  
.while_( -- _1), Z=zD~ka  
cout << var( " \n " ) ~$]Puv1V>  
) e7M6|6nb  
); F`M`c%  
= PIarUJ  
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: {"mb)zr  
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 >N-l2?rE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ".sRi  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B~47mw&b  
A+ LX37B  
h]DzX8r}  
template < typename Cond, typename Actor > -~ H?R  
class do_while {C5-M!D{<  
  { #D .hZ=!  
Cond cd; Oj#/R?%,X  
Actor act; e|eWV{Dsz  
public : $ Qcr8~+a  
template < typename T > q*7:L  
  struct result_1 z, c=."<z  
  { H-t"Z}  
  typedef int result_type; s7s@!~  
} ; lX/:e=  
Y3bZ&G)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y{OnW98  
Tzr'3m_  
template < typename T > :&BE-f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F5%IsAH  
  { AYv7- !Yk  
  do Ypwn@?xeP  
    { 5E0dX3-  
  act(t); `qhZZ{s)1U  
  } pReSvF}}C  
  while (cd(t)); M"5S  
  return   0 ; !NTt' 4/F{  
} PE<(eIr  
} ; jPEOp#C  
S^_F0</U,  
@waY+sqt=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). S=qx,<J 39  
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。 2 >/}-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。 QSyPtjg]  
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。 +u;RFY^  
下面就是产生这个functor的类: PH>`//D%n?  
TnJJ& "~3b  
sZI$t L<j  
template < typename Actor > $PFE>=nM  
class do_while_actor S3ZI C\2  
  { ASUleOI79(  
Actor act; EM!9_8 f  
public : >r.W \  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2<tU  
cBQ+`DXn5c  
template < typename Cond > \-CL}Z}S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .x][ _I>  
} ; l09DH+  
i/RA/q  
Xp0S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6-QcHJ>m6U  
最后,是那个do_ r=S,/N(1  
4rUOk"li  
,P^4??' o  
class do_while_invoker r>g5_"FL  
  { U U@  
public : b)7v-1N  
template < typename Actor > (W5JVk_o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K[l5=)G0L  
  {  I}u&iV`  
  return do_while_actor < Actor > (act); qkBCI,X_Y  
} oW3|b2D  
} do_; DVjwY_nG7  
1@xdzKua1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zo:NE0 0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 o<Qt<*  
最后来说说怎么处理break和continue J*t_r-z  
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。 mZ~f?{  
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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