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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2:b3+{\f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %@Mv-A6)  
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, R]L$Ld< ij  
= cQK^$6(  
uW4 )DT9[5  
,i0Dw"/u  
  class filler NL`}rj  
  { 8x":7 yV&  
public : E<6Fjy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i"0]L5=P  
} ; !' ;1;k);  
ob=](  
FO[x c;  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: (@wgNA-P  
EyU5r$G  
I'W`XN  
MPaF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `p qj~s  
{yj8LxX^  
(.r9bl  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1{%3OG^'  
$wnK"k%G  
ha Tmfh_|  
EL/~c*a/  
二. 战前分析  C=k]g  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ( x)}k&B;  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 <V?csx/eRd  
@-B)a Z  
)67pBj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sn>2dRW{  
  /* --------------------------------------------- */ R9 +0ZoS  
vector < int *> vp( 10 ); 8s+9PE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); R*S9[fqC[  
/* --------------------------------------------- */ "INIP?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 'BUix!k0<  
/* --------------------------------------------- */ (%N=7?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `LroH>_  
  /* --------------------------------------------- */ p"l GR&b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); MZ$x(Vcj  
/* --------------------------------------------- */ ERka l7+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); LpV2XL$p>#  
10gh4,z[  
X%>n vp  
'.{tE*  
看了之后,我们可以思考一些问题: dUvgFOy|P  
1._1, _2是什么? v,}Mn7:  
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。 $%:=;1Jl  
2._1 = 1是在做什么? 5)@UpcjUA  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #3 ~#`&  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :r+BL@9  
o54/r#~fi  
[{&GMc   
三. 动工 S1vUP5cZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: NUN~T (  
i #pBzJ  
T<a/GE/  
>IT19(J;A  
template < typename T > #B$r|rqamq  
class assignment *#y9P ve  
  { f*%Y]XL;%  
T value; z<I@SI^>  
public : r$Tu``z \  
assignment( const T & v) : value(v) {} $*\G Z$y>  
template < typename T2 > /s~(? =qYH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @r130eLh  
} ; c'!+]'Lr  
|XrGf2P9u  
:q>uj5%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p~A6:"8s`=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $wm.,Vb  
N9S?c  
=JW.1;  
C CDO8  
  class holder cVYPPal  
  { }+/F?_I= %  
public : J/k4CV*li(  
template < typename T > '=V1'I*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S%6V(L|  
  { t&>eZ"  
  return assignment < T > (t); _xz>O [unf  
} 'pa8h L  
} ; h 7/wkv\y9  
^[=1J  
I9ZJ"29  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: j>I.d+   
LLV1W0VO=P  
  static holder _1; yhsbso,5 a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <)]j;Tl  
o4qB0h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .-mlV ^  
而不用手动写一个函数对象。 eZbT;  
By;{Y[@rS  
b~td ^  
zI& ).  
四. 问题分析 95IR.Qfn!  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Rq[VP#  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。  QUb#84  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H1or,>GoO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +ab#2~,)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4|INy =<"t  
krSOSW J  
五. 问题1:一致性 1,Uf-i  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 08W^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5uAUi=XA>S  
^@-qnU lH  
struct holder Y- tK  
  { aUyJi  
  // #W2#'J:l  
  template < typename T > # n\|Q\W  
T &   operator ()( const T & r) const )uK Tf=;  
  { VD0U]~CWR  
  return (T & )r; ,9"A"p*R  
} sOBuJx${m  
} ; JfVGs;_,  
0 >:RFCo  
这样的话assignment也必须相应改动: JPmZ%]wA  
QG]*v=Z  
template < typename Left, typename Right > dMDSyd<(  
class assignment eCy]ugsi%  
  { Bc1MKE5  
Left l; KKGwMJku}  
Right r; JrJTIUf_  
public : gMB/ ~g5b0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PESJ7/^E  
template < typename T2 > Y}hz UKJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } hB1Gtc4n  
} ; FZ@8&T   
G_5E#{u  
同时,holder的operator=也需要改动: 1vL$k[^&d  
f' &  
template < typename T > lFc4| _c g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const z\6/?5D#v  
  { L.$+W}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kT ,2eel  
} -z?O^:e#x  
_/RP3"#  
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。 ^SJa/I EZ.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G}0fk]%\:  
mP+rPDGp  
return l(rhs) = r; [+ N 5  
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。 qp`G5bw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .9u,54t  
a4D4*=!G0  
template < typename Tp > r57rH^Hc  
class constant_t _^Lg}@t  
  { ]M.)N.T  
  const Tp t; J>S`}p  
public : s[tFaB1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1`@rAA>h'  
template < typename T > ~8^)[n+)x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const * ~4m!U_s  
  { >a5avSn  
  return t; K0\Wty0  
} o](nK5?  
} ; d +Bz pS@p  
d$*SVd:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }RY&f4&GV,  
下面就可以修改holder的operator=了 J6*B=PX=(  
Ykt(%2L  
template < typename T > <B =!ZC=n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Bl8&g]dk  
  { "Qxn}$6-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :O{oVR  
} `Ef &h V  
i4*!t.eI  
同时也要修改assignment的operator() 4j h4XdH  
m8ydX6~max  
template < typename T2 > lITZ|u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]Zz<9zix  
现在代码看起来就很一致了。 (!&g (l;  
26\*x  
六. 问题2:链式操作 +6v;( ] y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #$(wfb9  
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。 z0m[25FQG  
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。 !kg)84C[  
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。 vy+9Q5@W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tf@x}  
^iwM(d]#5  
template < typename T > dwt<s [k  
struct result_1 V7 dAB,:  
  { -hP-w>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; # pz{,  
} ; ofA6EmQ37  
r]vD]  
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: dj0`Q:VZ  
/@\3#2;  
template < typename T > 3((53@s98  
struct   ref 5cE!'3Y  
  { )iG+pP@.@  
typedef T & reference; .5m^)hi  
} ; ^. i;,  
template < typename T > X@7K#@5  
struct   ref < T &> 07dUBoq  
  { YJ{d\j  
typedef T & reference; wOp# mT  
} ; .DkDMg1US  
L5*,l`lET  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  8E!I9z  
TAt9+\'  
template < typename T > ,`JXBI~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^D0BGC&&  
  { "@[xo7T  
  return l(t) = r(t); Eh)VU_D  
} "rA: ;ntz  
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。 fJ3qL# '  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?ixzlDto\  
#2!M+S  
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 $PQlaivA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I({ 7a i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \..(!>,%F  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3*gWcPGe  
最后的布局是: {M?!nS6t  
                Add zA/W+j$:  
              /   \ T7.u7@V2  
            Divide   5 `|^<y.-6  
            /   \ E4'D4@\W  
          _1     3 '#.:%4  
似乎一切都解决了?不。 B&m?3w  
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。 6YZ&>` a^  
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。 ,b@0Qa"  
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: /m;w~ -N  
n~d`PGs?f  
template < typename Right > */L;6_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const NW9k.D%  
Right & rt) const [vaG{4m  
  { ^IGTGY]s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nWK"i\2#G  
} ::vw 1Es  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +G_6Ek4  
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。 B!le=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。 =P+S]<O  
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。 vAJfMUlP  
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。 lm&C!{K  
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? G<-)Kx  
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(plzQ3  
f41!+W=  
template < class Action > 00G[ `a5  
class picker : public Action QLH s 3eM  
  { ii*Ty!Sa  
public : <!zItFMD[m  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5hpb=2  
  // all the operator overloaded  j>s%q .  
} ; ,7M9f  
1{"fmV  
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。 7@DinA!  
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: jq["z<V )x  
@/JGC%!  
template < typename Right > DoPm{055J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const AX1'.   
  { 7Hpsmfm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ){>;eky  
} @ z#k~  
SAG) vmm  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (>0d+ KT  
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。 -lMC{~h\(S  
nwN<Q\]S  
template < typename T >   struct picker_maker KX<RD|=  
  { jVRd[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; X2i<2N*@  
} ; LTtfOcrt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  fV}\  
  { m ]K.0E  
typedef picker < T > result; =10t3nA1$  
} ; q{7s.m >  
xel&8 `  
下面总的结构就有了: SsznV}{^  
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。 mk4%]t"  
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。 CsSB'+&{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4kg9R^0  
至此链式操作完美实现。 jgbw'BBu  
rP`\<}a.  
u>S&?X'a  
七. 问题3  ]NAPvw#p  
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。 O~,^x$v e  
X\%],"9%  
template < typename T1, typename T2 > {b<8Z*4W  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {.,OPR"\  
  { ydns_Z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #zy,x  
} +]]wf'w  
g'Xl>q  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: c= a+7>  
C#I),LE|d{  
template < typename T1, typename T2 > )cqhbR  
struct result_2 syZ-xE]}  
  { }(tGjx]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; yJp& A  
} ; W: ?-d{  
WejY b;KS  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ',!#?aGV  
这个差事就留给了holder自己。 2qr%xK'^B  
    i ^IvT  
s\jLIrG8  
template < int Order > 6:EO  
class holder; 2tr2:PB`  
template <> pb{P[-f  
class holder < 1 > 5e2m EQU>  
  { N l@Hx  
public : t'Q48QAb?  
template < typename T > VS).!;>z  
  struct result_1 XPEjMm'*b3  
  { 56bB~ =c  
  typedef T & result; WJ.PPq>]F  
} ; F'#3wCzt  
template < typename T1, typename T2 > . t3@86xTJ  
  struct result_2 [#Yyw8V#<  
  { v l*RRoJ  
  typedef T1 & result; S,8zh/1y  
} ; ,Xh4(Gn#b  
template < typename T > d=5D 9' +  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Zh(f2urKV  
  { QHM39Eu]  
  return (T & )r; ./g0T{&  
} vGAPQg6*  
template < typename T1, typename T2 > ?APzx@$D.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~b7Nzzfo  
  { s=q+3NTv  
  return (T1 & )r1; -xcz+pHQ  
} 1OGlD+f  
} ; NfO0^^"  
uyA9`~p=#  
template <> #* Hhe>  
class holder < 2 > gvU6p[D  
  { WWe.1A,  
public : 'Aqmf+Mm  
template < typename T > ~clWG-i  
  struct result_1 pj )I4C)  
  { I0ie3ESdN  
  typedef T & result; w}1)am &pD  
} ; Sph+kiy|  
template < typename T1, typename T2 > /d=$,q1  
  struct result_2 3|?fGT;P  
  { *m"mt  
  typedef T2 & result; 4YCGh  
} ; ?eO|s5r  
template < typename T > 82=][9d #  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <^~F~]wnH  
  { 08` @u4  
  return (T & )r; @E)XT\;3  
} ^$L/Mv+  
template < typename T1, typename T2 > zR .MXr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7RLh#D|  
  { ]S[r$<r$  
  return (T2 & )r2; ZV U9t  
} lxd<^R3i#^  
} ; dg!sRm1iZ:  
UEeqk"t^  
uJO*aA{K  
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> >。 /Yh([P>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ya. $x~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: u<8Q[_E&  
E.6\(^g  
return l(i, j) = r(i, j); ~9c9@!RA2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) aj,ZM,Ad  
C[pDPx,#:G  
  return ( int & )i; MQ+ek4  
  return ( int & )j; 5R Hs  
最后执行i = j; Iu[EUi!"  
可见,参数被正确的选择了。 f LW>-O73  
Vg+SXq6G  
{k*_'0   
qa~[fORO[  
CL*%06QyE  
八. 中期总结 '!I?C/49k  
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: at*=#?M1?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xpxm9ySwu  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4 5lg&oO  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q- Qws0\v.  
4_Jdh48-d  
c5;ROnTm  
L$xRn/\  
-Gpj^aBU  
Dk-L4FS  
九. 简化 c`.:"i" k3  
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。 ?MYD}`Cv  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 la4 ,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: HA%ye"(y8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Esjv^* v9-  
  +-*/&|^等 W% [5~N  
2. 返回引用。 > 95Cs`>d  
  =,各种复合赋值等 (`NRF6'&1L  
3. 返回固定类型。 [jw o D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;Ki1nq5c#s  
4. 原样返回。 w}0Qy  
  operator, q{ hq.KZ  
5. 返回解引用的类型。 $ T4PC5.  
  operator*(单目) |-fx 0y   
6. 返回地址。 f h^_=R(/  
  operator&(单目) O2G+ '  
7. 下表访问返回类型。 Kv]6 b2HT  
  operator[] +XE21hb   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6!nb)auVi  
  operator<<和operator>> <@A^C$g  
ASvPr*q/  
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。 3$8}%?i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ="DgrH  
ttnXEF  
template < typename Left > 3(:mRb}  
struct value_return ?5Fj]Bk]  
  { 0Nu]N)H5<l  
template < typename T > ,&=`T 7i  
  struct result_1 x\rZoF.NQ  
  { [f0HUbPX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }'W^Ki$  
} ; | #Pc e  
]SL&x:/-  
template < typename T1, typename T2 > 76b7-Nj"  
  struct result_2 1Tq$E[  
  { &EPEpN R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v~\45eEA  
} ; ([Aq  
} ; IJ8DN@w9  
:RsPGj6   
cPcV[6)5K9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j,xPN=+hT  
}gW/heUE  
下面我们来剥离functor中的operator() w8 $Qh%J'<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6iG<"{/U5  
ib_Gy77Os  
return l(t) op r(t) kPH^X}O$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v8Zg og)V  
return op l(t) bJm0  
return op l(t1, t2) ~ ""MeaM8[  
return l(t) op 3kCbD=yF  
return l(t1, t2) op Y14R"*t~  
return l(t)[r(t)] {1aAm+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #!jRY!2Vt  
s vb4uvY  
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: Rda1X~-g  
单目: return f(l(t), r(t)); e<4z)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?+5{HFx  
双目: return f(l(t)); I_G>W3  
return f(l(t1, t2)); iyYY)roB  
下面就是f的实现,以operator/为例 A#X.c=  
*BsDHq-F~  
struct meta_divide `M ygDG+u  
  { &8_;:  
template < typename T1, typename T2 > zD^f%p ["#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) nq f<NH3i  
  { k8e"5 he  
  return t1 / t2; C..2y4bA}  
} OLNn3 J  
} ; "t:.mA<v  
fVUBCu  
这个工作可以让宏来做: k6'#  
1fW4=pF-K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Rr4CcM  
template < typename T1, typename T2 > \ /]zib@i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |OZ>/l {  
以后可以直接用 O'-Zn]@.]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9+I/y,aC  
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 Nf'dT;s.N  
(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。。。) YeC,@d[  
Y@H,Lk  
I`W-RWZ  
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 g[au-.:  
>J3ja>Gw/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =9 M|o0aY  
class unary_op : public Rettype BhW]Oq&  
  { |Xm4(FN\  
    Left l; T[h}A"yK;  
public : -\'.JA_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qTHg[sME  
&JhIn%=-  
template < typename T > -ouJf}#R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kg I=0W>  
      { @ P"`=BU&  
      return FuncType::execute(l(t)); o+-Ge J  
    } >|/ ? Up  
udD* E~1q  
    template < typename T1, typename T2 > 7G[ GHc>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #)mkD4  
      { [gkRXP[DGs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #/t>}lc  
    } 92aDHECo  
} ; wYQ1Z  
9Ir~X|}\iL  
y- <PsP-I  
同样还可以申明一个binary_op <]Pix )  
?PE1aB+{:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IEoR7:  
class binary_op : public Rettype ;}eEG{`Y  
  { >\7RIy3  
    Left l; &lh_-@Xz  
Right r; |:=b9kv  
public : !|<f%UO  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *KjVPs  
pm W6~%}*  
template < typename T > _X%6+0M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H"FflmUO  
      { xeYySM=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2gL[\/s  
    } /ik)4]>  
jO&f*rxN  
    template < typename T1, typename T2 > 9S H<d)^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gp ^ owr  
      { ;h-G3>Il  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); DtF![0w/  
    } Og$eQS  
} ; }`9fZK{. @  
e(n2+S#N  
RM^?&PM85  
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 or!D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Nx4DC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X[~f:E[1J  
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。 *]:G7SW{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +A'q#~yILa  
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。。。 Jl}!CE@-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |,a%z-l  
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) LTYu xZ  
下面是修改过的unary_op ilIV}8  
F`;TU"pDf  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g~Nij~/  
class unary_op 1FD7~S|  
  { ^C:{z)"h  
Left l; 5gc:Y`7t  
  ^;)SFmjg%  
public : ]m/@wW9  
"lU]tIpCu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c;b[u:>~-  
hHfe6P |  
template < typename T > } `>J6y9  
  struct result_1 ,WO%L~db  
  { t7*G91Hoq&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mq{$9@3  
} ; )WP]{ W)r  
*%Nns',  
template < typename T1, typename T2 > <nOuyGIZ  
  struct result_2 $LxG>db  
  { GFQG(7G9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~51kiQW  
} ; _cxm}*}\#  
nj~$%vmA  
template < typename T1, typename T2 > pu2wEQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,);= (r9  
  { u-%r~ }  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f\x@ C)E  
} _o&,  
P;L)1 g  
template < typename T > uHUvntr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j#LV7@H.e?  
  { D y`W5_xSz  
  return OpClass::execute(lt(t)); B7Ki @)  
} ]|C_`,ux  
5A2Y'ms,/  
} ; 0,1L e$)6  
@wYQLZ  
P EX26==  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug _q$0lqq~u  
好啦,现在才真正完美了。 %2@ Tj}xa  
现在在picker里面就可以这么添加了: |z!q r}i  
S|{Yvyp  
template < typename Right > KD,^*FkkL  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const AMh37Xo  
  { G_2gKkIK-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); AQnJxIL:  
} L;.VEz!  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 -A~;MGY  
Z%Tq1O  
a!c/5)v(  
eEWro F  
7~!I2DV_  
十. bind ==-7F3QP  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 =1{H Sf  
先来分析一下一段例子 7X9+Qj;  
o ;[C(OS  
YiIddQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} sW]yuu!/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vF.?] u  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Vr&el  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 I<D&,LFH*w  
我们来写个简单的。 vpeq:h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vKU]80T  
对于函数对象类的版本: dp"<KcP_  
]97Xu_  
template < typename Func > .iOw0z  
struct functor_trait i63`B+L{  
  { 9_J!s  
typedef typename Func::result_type result_type; N<L$gw+)$D  
} ; c*S#UD+  
对于无参数函数的版本: bGGeg%7  
4B:\  
template < typename Ret > &57qjA ,8<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > sow bg<D  
  { `!UaScM  
typedef Ret result_type; tIi!* u  
} ; Ap F*a$),  
对于单参数函数的版本: * ajFZI  
!7:EE,W~  
template < typename Ret, typename V1 > ]iz_w`I\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q=P f^Xp  
  { 652uZ};e  
typedef Ret result_type; VRtbHam  
} ; &%|xc{i  
对于双参数函数的版本: i;[h 9=\/  
R7E]*:0}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > XsAY4WTS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > L"""\5Bn(  
  { paq8L{R  
typedef Ret result_type; ;el]LnV!O  
} ; 5S&aI{;9<  
等等。。。 q Axf5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy uHfhRc9  
+}Kk2Kg8  
template < typename Func > a6;gBoV  
struct func_return 4u3 \xR?w6  
  { 2^ zg0!z  
template < typename T > 4ggVj*{v  
  struct result_1 z{Hz;m:*_  
  { GIl:3iB49  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |RHO+J  
} ; H/cs_i  
EsT0"{  
template < typename T1, typename T2 > ggrI>vaw  
  struct result_2 jG+T.  
  { R19'| TJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qJ\X~5{  
} ; #Y;.>mF  
} ; %3]3r*e&5  
Sp<hai  
1zdYBb6;j  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \1=T sU&^  
rER~P\-  
template < typename Func, typename aPicker > f2uZK!:m  
class binder_1 k TFz_*6.  
  { B"~U<6s0  
Func fn; PLO\L W  
aPicker pk; "F&Tnhh4  
public : b cC\  
l9]o\JFXk  
template < typename T > *Zc9yZl2  
  struct result_1 Rb{+Ki  
  { /DLr(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4qqF v?O[r  
} ; x2sN\tOh^  
s ;48v  
template < typename T1, typename T2 > eA`]K alH  
  struct result_2 u=(H#o<#  
  { t@X M /=d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3wV86tH%  
} ; ^it4z gx@  
=fY lzZh  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} BfX%|CWh  
0Wa#lkn$I  
template < typename T > cYsR0#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @[n2dmj  
  { gBMta+<fE~  
  return fn(pk(t)); 7^c2e*S  
} kJ/+IGV^v  
template < typename T1, typename T2 > A$/KP\0Y2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]a8eDy  
  { g* %bzfk=|  
  return fn(pk(t1, t2)); *hV4[=  
} 1oB$MQoc  
} ; |p;4dL  
fwRGT|":B  
0rV/qMo;K  
一目了然不是么? *^n^nnCwp  
最后实现bind :RPVT,O}  
ZmNZS0j  
4"LPJX)Q  
template < typename Func, typename aPicker > pMOD\J:l,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N[>:@h  
  { "_t4F4z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); X8 8F>1}  
} /#29Y^Z)=  
wtlB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [70Y,,w  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Mk<m6E$L  
IT,"8 s  
十一. phoenix QDP-E[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: SzRL}}I  
2%bhW,?I  
for_each(v.begin(), v.end(), S<*';{5~  
( '=$TyiU  
do_ MdLj,1_T  
[ HP#ki!'  
  cout << _1 <<   " , " HTw#U2A;+  
] `Rrr>vj  
.while_( -- _1), 0"hiCGm'  
cout << var( " \n " ) Ec+22X  
) <Uf|PFVj$  
); Ks|gL#)*Ku  
-P2 @mx%  
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: JW-|<CJ  
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 X!o@f$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 bH_I7G&m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fTTm$,f5N  
FWIih5 3`  
"X`Qe!zk4  
template < typename Cond, typename Actor > vnDmFqelz  
class do_while 4yhcK&  
  { O(odNQy~  
Cond cd; V):`&@  
Actor act; R3cg2H  
public : +9TV:T  
template < typename T > CDJ$hu  
  struct result_1 Il|GCj*N  
  { ^[0" vtb  
  typedef int result_type; 8*vFdoE_oO  
} ; li@k Lh  
Ur n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :u AjV  
tO7I&LNE  
template < typename T > bZu$0IG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L,6MF,vx  
  { 6I"C~&dt  
  do A^8x1ydZ  
    { A3j"/eKi2  
  act(t); [~t yDLC  
  } !W(`<d]68:  
  while (cd(t)); 3<+z46`?  
  return   0 ; a`s/qi  
} =ydpU<aS  
} ; <W?WUF  
7O"hiDQ  
("b*? : B  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _O LI%o  
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。 yk`)Cq%=;  
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。 3\]~!;dI  
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。 Y^yG/F  
下面就是产生这个functor的类: |ebvx?\  
yYg   
$:(z}sYQ7  
template < typename Actor > 0Lx3]"v  
class do_while_actor ?H<~ac2e  
  { \d:h$  
Actor act; loLKm]yV  
public : }Iip+URG  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,2,W^HJ  
j|k @MfA  
template < typename Cond > O hi D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +3)[> {~1Z  
} ; !n:uiwh  
jK e.gA  
_%;M9Sg3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3hLqAj  
最后,是那个do_ Fk aXA.JE  
v:?o3 S  
9Eu #lV  
class do_while_invoker ]r!QmWw~V  
  { 6A.P6DW  
public : {79qtq%W{  
template < typename Actor > * O5:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l!/!?^8|f  
  { (m/aV  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4 ]sCr+   
} &/iFnYVhy  
} do_; Z~_8P  
g9`[Y~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YQ+^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 loBtd%wY  
最后来说说怎么处理break和continue O <>#>[  
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。 vkuc8 li  
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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