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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S:QEHd_C  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 69yyVu_  
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, "O "@HVF@  
B.#0kjA}  
p<34}iZ  
xpwzzO*U  
  class filler Qpq0j^\  
  { `^vD4qD|  
public : ?VsZo6Z"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} t+ ]+Gn  
} ; XZGyhX7  
! +7ve[z  
o9>X"5CmX  
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: ^(:Rbsl  
>w2u  
[~wcHE  
b}*hodzF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ><qE5D[  
~Y[1Me  
d+'+z %s%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9nE%r\H  
]\lw^.%  
S\m]ze  
H<"j3qt  
二. 战前分析 uItKsu  
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。 \Y$NGB=2[  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 w=$_',5#Z  
;21JM2JI8  
] W_T(C*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |IvX7%*]~  
  /* --------------------------------------------- */ =[&Jxy>Y  
vector < int *> vp( 10 ); jg(A_V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); JiR|+6"7  
/* --------------------------------------------- */ MNzq}(p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); y (A"g3^=  
/* --------------------------------------------- */ +#no$m.bH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sBwgl9  
  /* --------------------------------------------- */ )UJMmw\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ZSNg^)cN  
/* --------------------------------------------- */ %y q}4[S+o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g2I@j3  
p=zm_+=  
vKeK]  
LFC k6 R  
看了之后,我们可以思考一些问题: xjYFTb}!  
1._1, _2是什么? f8lww)^,v  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 1tDN$rM5  
2._1 = 1是在做什么? [g? NU]  
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。 P_gQ-pF.  
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。 cW RY[{v  
'};Xb|msU  
RUEU n  
三. 动工 fOJyY[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Q%a4g  
xM:dFS  
<+a\'Xc  
-3fvO~  
template < typename T > 8c9_=8vw  
class assignment >nxtQ  
  { b+3pu\w `  
T value; aF:I]]TfK~  
public : <  5ow81  
assignment( const T & v) : value(v) {} i=ba=-"Mt  
template < typename T2 > K"#}R<k8:A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i< ih :  
} ; D|xSO~M5  
Oj:`r*z43  
3eB2= _V`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fKfi   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C8?/$1|RL  
(w.B_9#  
5XhV+t g.  
U5klVl  
  class holder 6V)#Yf  
  { |^1eL I  
public : N5_v}<CN  
template < typename T > dG| iA]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lBCM; #P  
  { u!Z&c7kPI  
  return assignment < T > (t); ]?kf;A@  
} w4OVfTlN  
} ; b;yhgdFx  
''Hq-Ng  
?0.+DB $  
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: s:jwwE2  
y]Y)?])  
  static holder _1; cv^^NgQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 A >x{\  
)P$ IXA\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1:,aFp>qr  
而不用手动写一个函数对象。 '{J!5x?L^  
Y4i-Pp?  
.G^ .kg ,  
<'/+E4m  
四. 问题分析 Dr;@)  
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。 l_8t[  
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。 'Ct+0X:D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `+<5QtD  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /_LUys/0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0n1y$*I4  
?^yZVmAo]  
五. 问题1:一致性 r`" ?K]rI  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 13B[m p4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }C)   
Jx 'p\*  
struct holder Qd@`jwjS  
  { g6N{Z e Wg  
  // Chjth"  
  template < typename T > /P,J);Y  
T &   operator ()( const T & r) const H*l8,*M}  
  { + ('jqbV  
  return (T & )r; -PxA~((g5  
} `/#6k>  
} ; B&tl6?7h  
5^tL#  
这样的话assignment也必须相应改动: sR#( \  
k{9s>l~'  
template < typename Left, typename Right > 1MOQ/N2BR  
class assignment x3)qK6,\  
  { +f|u5c  
Left l; D7 .R NXo  
Right r; Vk[m$  
public : 0e3 aWn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y0U:i.)  
template < typename T2 > QarA.Ne~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (/c9v8Pr(7  
} ; VTD'D+ t  
E_-CsL%  
同时,holder的operator=也需要改动: I,.>tC  
(]rtBeT  
template < typename T > LR}b^QU7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const z$;z&X$j  
  { MLaH("aen  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <1V!-D4xu  
} ^cd+W?  
#m|AQr|  
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。 AOhsat;O`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wn5CaP(]8  
^O4.$4t|  
return l(rhs) = r; 4R@3jGXb8q  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 KI#),~n S  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Fn$EP:>  
#O qfyY!  
template < typename Tp > u9QvcD^'z  
class constant_t  H 2\KI(  
  { 7zT]\AnO  
  const Tp t; PWx2<t<;9  
public : #%Uk}5;-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?< mSEgvu  
template < typename T > pzHN:9r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C%0|o/Wi  
  { (?D47^F &  
  return t; 5 J61PuH   
} cYq<.A(hVj  
} ; 5&\Q0SX(~  
T)qD}hl  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -# |J  
下面就可以修改holder的operator=了 1\TXb!OtL  
c{7!:hi`x  
template < typename T > Gr}Lp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const CFkM}`v0  
  { 7xz|u\?_2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G(EiDo&  
} <9B\('  
![P1Qv p  
同时也要修改assignment的operator() O-@*xwD  
=i4Ds  
template < typename T2 > 1Y_Cd  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6$lj$8\  
现在代码看起来就很一致了。 $RfM}!7?  
*am.NH\  
六. 问题2:链式操作 ~8o's`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0j F~cV  
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。 D4?5 %s  
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。 6V KsX+sd  
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。 gT 22!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dd@qk`Zl&A  
: 2Ho  
template < typename T > %+ynrg-  
struct result_1 9s8B>(L  
  { y'(l]F1]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @2yi%_ ]h  
} ; G'{$$+U^K  
_=Ed>2M)no  
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: ggR@& \  
-^`]tF`M  
template < typename T > VImcW;Xa  
struct   ref &'uFy0d,  
  { Xt %;]1n  
typedef T & reference; 0'{0kE[wn  
} ; (p08jR '5  
template < typename T > ;I1}g]  
struct   ref < T &> t."hAvRL  
  { fgVeB;k|  
typedef T & reference; :Y`cgi0vkd  
} ; G%_6" s  
RsIR}.*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: UT|FV twO  
g!;k$`@{E'  
template < typename T > ^|M\vO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;+t~$5  
  { `OO=^.-u  
  return l(t) = r(t); # Y/ .%ch.  
} eY^;L_7}p  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 u4*7 n-(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =X6WK7^0  
L5=Tj4`  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Ao~ZK[u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E~Eh'>Y(B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 a "uO0LOb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 WlVp|s{TYP  
最后的布局是: ij i<+oul  
                Add H-$)@  
              /   \ lX$6U| !  
            Divide   5 !mLQdkTE  
            /   \ V~ph1Boz2  
          _1     3 9Ps[i)-  
似乎一切都解决了?不。 jkw:h0hX  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ug*#rpb  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 %"Tn=fZIF  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: +^1E0@b%  
Blv!%es  
template < typename Right > <$!^LKKzA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (GB2("p`  
Right & rt) const dXR 70/  
  { <\uz",e}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )vVt{g  
} /c/t_xB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~^jdiy5  
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。 [C 1o9c!  
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。 m:|jv|f  
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。 wT/TQEgz  
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。 ^~~&[wY  
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? .XD7};g  
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: xE%1C6~C<  
H{Tt>k  
template < class Action > 8`Wj 1 ,q  
class picker : public Action b=[gK|fu  
  { pm$ZKM  
public : >'IFr9&3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "[(&$ I  
  // all the operator overloaded 242dT/j  
} ; Ckd=tvL  
P2J{ Ml#  
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。 Q|40 8EM  
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: f+>l-6M+p  
sjh>i>t  
template < typename Right > ];BGJ5^j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const a& >(*PQ  
  { |,zcrOo]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >:W7f2%8`  
} Hx;ij?  
I5RV:e5b  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3L2@C%  
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。 K:}~8 P>^  
?f1PQ  
template < typename T >   struct picker_maker JTT"t@__  
  { x!\FB.h4!(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M6(oJ*  
} ; :uM2cc^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s|3@\9\  
  { @NBWNgBv  
typedef picker < T > result; :,.g_@wvG  
} ; KP)BD;  
x+~IXi>Ig  
下面总的结构就有了: ]TTX<R ZLr  
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。 -ya0!D  
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。 HVb9YU+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &{B-a  
至此链式操作完美实现。 Dd+ f,$  
HV:mS*e  
|7IlYy&:  
七. 问题3 wk { 9  
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。 F|._'i+B!  
n^QOGT.s6`  
template < typename T1, typename T2 > aQax85  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x' Z<  
  { s>sIji  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a/@<KnT  
} c"ukV_6~J  
c"aiZ(aP  
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: j7;v'eA`;7  
bH7[6#y$  
template < typename T1, typename T2 > @Z$`c{V<  
struct result_2 y<YVb@O.  
  { D .3Q0a6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #plwK-tPR  
} ; NN5V|# P}  
a!"81*&4#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? W(*:8}m,p  
这个差事就留给了holder自己。 DQg:W |A  
    cmDskQ:  
o{*8l#x8  
template < int Order > T:0X-U  
class holder; G'XlsyaWrb  
template <> db"FC3/H  
class holder < 1 > Kb0OauW  
  { v _Bu  
public : _>HX Q6Hw  
template < typename T > fk!wq. a  
  struct result_1 }~lF Rf  
  { ] *{QVn(  
  typedef T & result; k/nOz*  
} ; 'l\V{0;mp  
template < typename T1, typename T2 > Ah)OyO6  
  struct result_2 ErF;5ec  
  { 7Z>u|L($m  
  typedef T1 & result; <FH3 ePz  
} ; b:7;zOtF  
template < typename T > x]%e_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M;W{A)0i1  
  { k ]x64hgm  
  return (T & )r; ~\hA-l36  
} c=H(*#  
template < typename T1, typename T2 > eif<aG5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +-,Q>`  
  { zdn e2  
  return (T1 & )r1; ro37H2^Ty  
} v%> ?~`Y  
} ; Rs)tf|`/  
 D@qq=M  
template <> Js qze'BGY  
class holder < 2 > fl~k')s  
  { _6qf>=qQ`"  
public : %Ua*}C   
template < typename T > AEK* w4  
  struct result_1 Z!6\KV]  
  { ~/[cZY @  
  typedef T & result; %-]j;'6}cX  
} ; 133lIX+(k  
template < typename T1, typename T2 > @okC":Fw,  
  struct result_2 =b,$jCv<,5  
  { ,e>C)wq;  
  typedef T2 & result; qYIBP?`g  
} ; FH M^x2  
template < typename T > u4$d#0sA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j]J2,J  
  { 8nES=<rz  
  return (T & )r; `(=)8>|e  
} P%pB]d.qpi  
template < typename T1, typename T2 > -+|0LXo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N&S :=x:$S  
  { S7wZCQe  
  return (T2 & )r2; =DE5 Wq19  
} F#4?@W  
} ; @)VJ,Ql$Y  
'n4zFj+S  
Xa<siA{  
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> >。 \R&`bAdk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: BAm H2"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: j/9FiuK  
U@D=.6\B  
return l(i, j) = r(i, j); y+Q!4A  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L4.yrA-]C%  
@Z@yI2#e  
  return ( int & )i; :+]6SC0ql  
  return ( int & )j; N Ja]UZx  
最后执行i = j; /CKkT.Le  
可见,参数被正确的选择了。 Gpe h#Q4x  
n{Jvx>);  
}kL% l  
76=uk!#3{  
BT d$n!'$n  
八. 中期总结 ]}>GUXe)^  
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: Vl^jTX5N  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #: ' P3)&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 * I'O_D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor jGI!}4_  
(jY.S|%  
An]*J|nFIY  
K<Yh'RvTD  
vU{ZB^+&6o  
+|#sF,,X4g  
九. 简化 4pA<s-  
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。 [`ttNW(_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 CoJaVLl  
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: WHE*NWz>q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 uT;Qo{G^  
  +-*/&|^等  PJk Mn  
2. 返回引用。 e5`{*g$i).  
  =,各种复合赋值等 wQ.ild  
3. 返回固定类型。 @gxO%@@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dqF--)Nb  
4. 原样返回。 d9Rj-e1x  
  operator, ,8$;|#d  
5. 返回解引用的类型。 iy$]9Wf6=@  
  operator*(单目) 5^* d4[&+  
6. 返回地址。 3%<ia$  
  operator&(单目) @ULr)&9  
7. 下表访问返回类型。 {R1jysG tD  
  operator[] =9pFb!KX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /-BplU*"9  
  operator<<和operator>> PFEi=}Y@((  
?`FI!3j  
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。 00b )Bg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P\N`E?lJL  
(V e[FhA  
template < typename Left > +(|T\%$DT  
struct value_return {mkYW-4Se  
  { 2!" N9Adt  
template < typename T > cm7aL%D$c  
  struct result_1 t5eux&C  
  { %?RX}37K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Sm,%>  
} ; IS!B$  
-{L[Wt{1  
template < typename T1, typename T2 > Z,u:g c+*  
  struct result_2 4H1s"mP<  
  { elP`5BuN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; EW]gG@w]5r  
} ; KgKV(q=  
} ; ?,s{M^sj^  
<ygkK5#q  
1~5={eI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "$Rl9(}  
\ =83#*KK  
下面我们来剥离functor中的operator() 0BVMLRB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f#^%\K:YYR  
/wvA]ooT  
return l(t) op r(t) x$M[/ID0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q:nYUW o   
return op l(t) Lw!@[;2  
return op l(t1, t2) ?rHc%H  
return l(t) op VMtR4!:q  
return l(t1, t2) op >#>YoA@S  
return l(t)[r(t)] ]CHMkuP[k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ][qZOIk@  
fh,Y#.V`  
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: q .?D{[2  
单目: return f(l(t), r(t)); R\X=Vg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I98wMV8  
双目: return f(l(t)); TJO|{Lxm  
return f(l(t1, t2)); 'l<kY\I!%  
下面就是f的实现,以operator/为例 j[Et+V?  
=#>P !  
struct meta_divide rg\|-_.es'  
  { Kk??}  
template < typename T1, typename T2 > /?by4v73P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %0"o(y+zt  
  { Q>z0?%B  
  return t1 / t2; o]k[l ;  
} U(i2j)|^I3  
} ; ^(6.P)$  
XvdK;  
这个工作可以让宏来做: tc# rL   
 r5F#q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ L- =^GNh  
template < typename T1, typename T2 > \ Lp{l& -uQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =>BT]WK>  
以后可以直接用 r2H]n.MT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) UkeW2l`:  
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 0ED(e1K#B  
(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。。。) &Cdd  
Be}Cj(C  
&uk?1Z#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 7e u7ie6  
hS<x+|'l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BeplS  
class unary_op : public Rettype hQX|wWh  
  { P:CwC"z>sS  
    Left l; znu?x|mV  
public : TrHBbyqk  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |E!xt6B  
@dO~0dF  
template < typename T > m T\]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #mtlgK'  
      { m#8mU,7  
      return FuncType::execute(l(t)); b/2t@VlL  
    } q}+9$v  
oBIKt S*L  
    template < typename T1, typename T2 > LoNz 1KJL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qzV:N8+,`  
      { n {^D_S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Jd)|== yD  
    } {AQ3y,sh  
} ; fq\E$'o$  
=Ermh7,  
Riu0;U( \  
同样还可以申明一个binary_op @XB/9!  
et)A$'Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _%"/I96'  
class binary_op : public Rettype ? NVN&zD]  
  { .7cQKdvcC  
    Left l; ?2DYz"/')  
Right r; G9^!= v@  
public : 8]+hfB/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lZ E x0  
R%54!f0 %  
template < typename T > +=;F vb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =j }]-!  
      { 3X%>xUI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,9  
    } LLV:E{`p  
-pyTzC$HO  
    template < typename T1, typename T2 > 2z&HT SI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :Q!U;33aG  
      { >L5[dkg%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1 ^Ci$ra  
    } >`\~=ivrD  
} ; :/d#U:I  
=d&  
So,EPB+  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 zTm&m#){3A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VbJGyjx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !V#(g./W  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 RE7 I"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8^^Xr  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 M)( 5S1ndq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;NB J@E,  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) !&?(ty^F  
下面是修改过的unary_op `A3"*,|z  
*)H?d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >o%.`)Ar  
class unary_op EL5gMs  
  { @aWvN;v  
Left l; :a nUr<  
  wHAoO#`wn5  
public : vRYfB{~  
+Ae4LeVzc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xW!2[.O5H  
Mb"i}Yt{  
template < typename T > M')f,5i&$  
  struct result_1 -Wb/3 X  
  { r` HtN{6r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; OpW4@le_r  
} ; x?y)a9&Hm  
&r;-=ASYzV  
template < typename T1, typename T2 > ( Y'q%$  
  struct result_2 }L'BzSU@G  
  { T:q!>"5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iYEhrb  
} ; Fr`"XH  
xf_NHKZ)  
template < typename T1, typename T2 > DW\';"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,73J#  
  { &$:1rA_v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Cd?a C  
} J-P> ~ L"  
fb0i6RC~&  
template < typename T > N\1 EWi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f!|7j}3  
  { BGh1hyJ8d  
  return OpClass::execute(lt(t)); ...|S]a  
} R7+3$F5B  
ANR?An  
} ; P+tRxpz  
}1kT0*'L  
e* {'A  
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 Ka%u#};  
好啦,现在才真正完美了。 4! ]28[2B6  
现在在picker里面就可以这么添加了: b*i_'k}*<g  
#fk#RNt  
template < typename Right > >c %*:a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %#kml{I   
  { v50w}w'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #X1iig+  
} *m)+|v}  
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。 $2I^ ;5r[  
%P@V7n  
]@LeyT'cY  
;:nx6wi  
_-mSK/Z  
十. bind jNV)=s^ed[  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !(2rU@.  
先来分析一下一段例子 E "9`  
m/TjXA8_  
CNU,\>J@$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2aj9:S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &/wd_;d^A  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 QAN :  
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。 ,, S]_S  
我们来写个简单的。 iR(=< >  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8);G'7O  
对于函数对象类的版本: -(~OzRfYi  
:]]#X ~J  
template < typename Func > 9W5~I9%  
struct functor_trait _TLB1T^/4  
  { X"hdCY%  
typedef typename Func::result_type result_type; ' 5tk0A  
} ; ^W8kt  
对于无参数函数的版本: WK$d<:"  
ou V%*<Ki  
template < typename Ret > 4zo^ b0v  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Yf&P|Iiw  
  { %mF:nU4  
typedef Ret result_type; , yd]R4M  
} ; z:gp\  
对于单参数函数的版本: ;zF3e&e(  
2?c##Izn  
template < typename Ret, typename V1 > d1]1bN4`"0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |J:|56kVZq  
  { kMS&"/z  
typedef Ret result_type; 3aX/)v.:4  
} ; qnc?&f  
对于双参数函数的版本: "O (N=|b  
uE'O}Y95  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %?X6TAtH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > LsxRK5   
  { "t)$4gERK  
typedef Ret result_type; eq(1'?7]`G  
} ; -q30tO.  
等等。。。 {YK7';_E*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $d*PY_  
1|dXbyUd  
template < typename Func > (B0QBDj!  
struct func_return cV4]Y(9  
  { q.kDx_  
template < typename T > ]@!3os,CNF  
  struct result_1 x~QZVL=:  
  { &3$FkU^F6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wx8Qz,Z  
} ; ~e _  
muMd9\p  
template < typename T1, typename T2 > Vg~10Q  
  struct result_2 12@Ge]  
  { t|m=X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q 7-ZPX  
} ; dpvEY(Ds  
} ; Qp9QS yMs}  
u7S C_3R  
z.Vf,<H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 UPy 4ST  
3BSZz%va  
template < typename Func, typename aPicker > L[^.pO  
class binder_1 2^%O%Pc  
  { A=sz8?K+`  
Func fn; Y;"jsK{$  
aPicker pk; 67Ev$a_d"  
public : J"-/ok(<@  
CfT(a!;Eox  
template < typename T > %~:@}C%A  
  struct result_1 #^tnRfS"  
  { 2 sj: &][R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vVZ+u4y  
} ; .kTOG'K\e  
^{YK'60  
template < typename T1, typename T2 > D&x.io  
  struct result_2 Yx&d\/9  
  { "xNP"S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {e1sq^>|  
} ; gnYo/q=K  
shEAr*u  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m/q`k  
+6x}yc:yd  
template < typename T > Gx*B(t]4y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N_G84wxx  
  { RXo6y(^  
  return fn(pk(t)); +-T|ov<  
} Yr\quinLL  
template < typename T1, typename T2 > IgRi(q^b-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BY9Z}/{j  
  { ^M\X/uq$E  
  return fn(pk(t1, t2)); mi1^hl'2  
} ac6@E4 _  
} ; A]1dR\p  
Dbb=d8utE  
5A^8?,F@  
一目了然不是么? i(ZzE  
最后实现bind C$$Zwgy  
G`/4 n@  
`l6OQdB3W  
template < typename Func, typename aPicker > 8kC$Z)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4`Zo Ar-5|  
  { ?2R!n" m-d  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q#1G4l.  
} pMY7{z  
2 6 >9$S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b~B'FD  
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。 &kn?=NW  
C,%Dp0  
十一. phoenix 4"\x#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |onLJY7)  
Vk2%yw>  
for_each(v.begin(), v.end(), .wUnN8crQ  
( Ups0Xg&{  
do_ e z_c;  
[ &ld<fa(w+2  
  cout << _1 <<   " , " df {\O* 6  
] [P0c,97_ H  
.while_( -- _1), 8k)*f+1o  
cout << var( " \n " ) SL`; `//  
) Q&lb]U+\u  
); wkx#WC  
:fnJp9c  
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: :'xZF2  
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 `Y+ R9bd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5q'b M  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4F6I7lu  
:;TF_S v  
U#- 5",X|  
template < typename Cond, typename Actor > y|i(~  
class do_while cvf?ID84  
  { *3OlWnZ?  
Cond cd; ,Z :2ba  
Actor act; &;W K=#  
public : st~ l||  
template < typename T > `c|H^*RC  
  struct result_1 M,yxPHlN  
  { ("{vbs$;  
  typedef int result_type; 9$qw&j[  
} ; U3-MvI,Q  
mey -Bn  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @HnahD  
!KT.p2\  
template < typename T > \TnK<83  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {5HQ=&  
  { h,-i\8gq  
  do keKsLrd  
    { xRO9o3  
  act(t); =3rf}bl2  
  } U#sv.r/L}3  
  while (cd(t)); s jaaZx1  
  return   0 ; +W$uHQq  
} 0F6@aQ\y3  
} ; T-lP=KF=  
wlh%{l  
Fi7~JZZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'PW/0k  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ,J<+Wxz  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 k8SY=HP  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 SMU 8U  
下面就是产生这个functor的类: FPZ@6  
 BPKrRex  
8/y8tMm]  
template < typename Actor > paYS< 8In  
class do_while_actor 6/p9ag]  
  { V`i(vC(  
Actor act; hYA1N&yz@  
public : ,6f6r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ae2I,Qt%  
zW hzU|=8  
template < typename Cond > Xi+l1xe  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :RYYjmG5;  
} ; ^)$T`  
<]#_&Na  
<h<_''+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 EpCNp FQT<  
最后,是那个do_ yFDt%&*n^  
B[f:T%  
?i!d00X  
class do_while_invoker V=PK)FJ  
  { m1tc="j  
public : w*(1qUF#%  
template < typename Actor > Lm0q/d2|\X  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5l(@p7_+  
  { O -p^S  
  return do_while_actor < Actor > (act); `}}|QP5xG  
} s(=@J?7As  
} do_; `Cy;/95m  
83'rQDo)G  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6pZ/C<Y|W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 MQy,[y7I  
最后来说说怎么处理break和continue )sK _k U{\  
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。 uhwCC  
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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