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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda thX4-'i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 k#~oagW_Gw  
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, [e _csQ  
Voq/0,d  
ps8tr:T^=  
y=+OC1k\8  
  class filler w8 N1-D42  
  { Y`$\o  
public : [euR<i*I#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xe(7q1   
} ; g2^{+,/^K  
iqB%sIP  
2!CL8hG5:  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: @}wa Z?'  
+>2.O2)%q  
GcA|JS=>  
wL]#]DiE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ob9od5Rf  
2?:OsA}  
(d,O Lng  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 MT)q?NcG  
^ r(]S%  
8KkN "4'  
PA*k |  
二. 战前分析 ?UIW&*h}  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Z 5P4 H  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =TzJgx  
pV\> ?  
Z-_Xt^N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7B5b +  
  /* --------------------------------------------- */ PBEi"`i  
vector < int *> vp( 10 ); aR@+Qf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Pf?&ys6  
/* --------------------------------------------- */ CK|AXz+EN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^5?|Dj  
/* --------------------------------------------- */ car|&b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); p/7'r  
  /* --------------------------------------------- */ O}2/w2n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); uTJ z"c`F  
/* --------------------------------------------- */ eLgq )  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); XDyo=A]  
gcO$T`  
& @_PY  
nUX3a'R  
看了之后,我们可以思考一些问题: |yp^T  
1._1, _2是什么? m#O; 1/P  
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。 (]&B' 1b  
2._1 = 1是在做什么? 9H:J&'Xi7  
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。 Zy?!;`c*{  
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。 GNB'.tJ:0Y  
:9x]5;ma  
* uccY_  
三. 动工 2~ETu&R:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]c|JxgU  
@8aV*zjB  
GiK,+M"d  
q|s:&&Wf  
template < typename T > ` l'QAIo  
class assignment 7zU~ X,  
  { U,fPG/9  
T value; s[/d}S@ >  
public : :M`~9MCRf  
assignment( const T & v) : value(v) {} *} Z  
template < typename T2 > saQo]6#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &t_TLV 8T  
} ; e}7!A  
=;) =,+V~q  
:ec>[N~KG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3A~<|<}t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i$ hWX4L  
>XRf= :3  
n+<  
,VUOsNN4\  
  class holder \LQZoD?W  
  { +u5xK  
public : 4k<U5J  
template < typename T > #SI]^T|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2VX9FDrnk  
  { 60e{]}Z  
  return assignment < T > (t); gX n `!  
} gQu!(7WLI  
} ; X>o*eN  
>){}nlQf  
v6! `H  
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: 4@mJEi{  
Ik A~+6UY  
  static holder _1; W>&*.3{v  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6L Fhhl^  
Uqj$itqUQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  => Qd  
而不用手动写一个函数对象。 i=rA;2>  
83#<Yxk~  
| "M1+(k7  
Ytqx 0  
四. 问题分析 i*&b@.7N  
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。 g_>E5z.  
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。 jJ2{g> P0P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8 K)GH:a  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 > hGB o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BV/ ^S.~  
as y:[r"  
五. 问题1:一致性 If'N0^'W  
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?| 1E4`&?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 GN5*  
1sJz`+\  
struct holder E6 T=lwOZ  
  { B !rb*"[  
  // VtU2&  
  template < typename T > M-+!z5 q~d  
T &   operator ()( const T & r) const P-yVc2YH  
  { C+t|fSJ  
  return (T & )r; Z3u6m0!  
} sE{5&aCSR  
} ; n3eWqwQ$5  
Y[rCF=ZVH  
这样的话assignment也必须相应改动: od,,2pwK+  
U!BZs Vx  
template < typename Left, typename Right > ,LLx&jS  
class assignment &Akw V-  
  { =W"T=p*j  
Left l; !kh:zTP  
Right r; <9$Pl%:  
public : + I*a=qjq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oGbh *  
template < typename T2 > "dYT>w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } BPOT!-  
} ; <@4V G  
[IHG9Xg  
同时,holder的operator=也需要改动: >*+n`"6  
~Xr[d07bC  
template < typename T > pMAFZfte!x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >,)U4 6  
  { *lheF>^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NNJQDkO-I  
} +OSSgY$  
j!0-3YKv  
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。 $t5>1G1j7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m>!o Yy_  
c@j3L23B  
return l(rhs) = r; .~^A!t  
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。 ;{e'q?Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tm_\(  
ir|L@Jj,  
template < typename Tp > tv]9n8v  
class constant_t =*6H!bzX  
  { 9Nz}'a;?>  
  const Tp t; 4>B=k  
public : (Bpn9}F-V.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DD>n-8M@>  
template < typename T > <p` F/p-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Dv^M/z2&[  
  { k@>(sXs  
  return t; lx ~C{tl2  
} ys7 Tq+  
} ; y^ st T^  
XF@34b5(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 DoICf1  
下面就可以修改holder的operator=了 ]2@lyG#<<  
d5=&:cF  
template < typename T > 9El{>&Fs4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yU~w Zjw  
  { PbV1FB_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4O{,oN~7  
} F"23v G>3  
N~?#Qh|ZnU  
同时也要修改assignment的operator() YWk+}y}^d  
Tg=P*HY6  
template < typename T2 > yhnPS4DC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x69RQ+Vw  
现在代码看起来就很一致了。 &C?4'e  
br?pfs$U  
六. 问题2:链式操作 f&Juq8s_0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8@FgvWC  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 M%$- c3x  
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。 `C^0YGO%  
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。 UzV78^:,iD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct '@^mesMG  
\r3SvBwhFv  
template < typename T > cF"}}c1*M  
struct result_1 <:StZ{o;  
  { * COC&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wkJ@#jD*[  
} ; g/w <T+v  
iBKH\em/  
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: LGYg@DR  
%9L+ Q1o  
template < typename T > _.m|Ml,`{  
struct   ref 6_;n bqY&  
  { hw B9N  
typedef T & reference; !_iv~Q zv  
} ; sWVapu p?  
template < typename T > V'K:52  
struct   ref < T &> +Je%8jH  
  { `j 4>  
typedef T & reference; 'XOWSx;Y  
} ; .W\x{h  
PM)nw;nS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: gBXoEn]  
d-H03F@N  
template < typename T > e=[@HVr   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hN\Q&F!  
  { py%:,hi  
  return l(t) = r(t); X'/'r.b6  
} 6R#igLm  
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。 [z'jL'\4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rX?%{M,xFw  
8/"C0I (G  
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 qtz~Y~h|>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q0nIJ(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kJCeQK:W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {=MRJg!U  
最后的布局是: b4(,ls  
                Add fBBtS S  
              /   \ g6OPYUPg  
            Divide   5 @oD2_D2  
            /   \ NjO_Y t  
          _1     3 j=u) z7J  
似乎一切都解决了?不。 L=I;0Ip9y  
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。 2~yj =D27Z  
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<LmCY m  
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: CFu^i|7o  
~sNBklK  
template < typename Right > sH%Ts@Pl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wZ_"@j<  
Right & rt) const onIZ&wrk  
  { `r %lB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _9<Mo;C  
} ehZ/J5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R}D[ z7  
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。 nPjK=o`KR  
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。 @z`eqG,']  
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。 EZZE(dq@gf  
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。 qCF&o7*oN  
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? x+[ATZ([  
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: #[Rs&$vQm  
&_\;p-1:  
template < class Action > RW<4",  
class picker : public Action @qB>qD~WsD  
  { $s"-r9@q  
public : V \/Qik{h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} PlwM3lrj  
  // all the operator overloaded R%`fd *g  
} ; /RWD\u<l  
4rpry@1  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Fv:x>qZr@  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ^Iqu^n?2.  
[i_evsUj?  
template < typename Right > UQbk%K2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ! iK{q0  
  { CXTt N9N9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6;(b-Dhi  
} #JN4K>_4  
b)r;a5"<5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > C(M?$s`  
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。 28 zZ3|Z3  
#];ulDq  
template < typename T >   struct picker_maker A f}o/g  
  { ^4et; F%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A.~wgJDO  
} ; $"?$r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ST,+]p3L(  
  { O,#,`2Qc  
typedef picker < T > result; 8EBd`kiq  
} ; Y&bO[(>1  
.9UrWBW\I  
下面总的结构就有了: E H|L1g  
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。 s}bLA>~Ta  
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。 $"MGu^0;1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 QvJ29  
至此链式操作完美实现。 UUF]45t>  
 SWyJ`  
e7plL^^`  
七. 问题3 CY$ 1;/  
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。  HYv-5:B  
J7t) H_S{  
template < typename T1, typename T2 > {Q @?CT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8/;@4^Ux  
  { hBhbcWD,ka  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); TV`sqKW  
} ^oNcZK>  
vI:_bkii  
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: !>/J]/4>  
N0N%~3  
template < typename T1, typename T2 > Iz>\qC}  
struct result_2 sn]D7Ae  
  { .:e#!~Ki  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8~g~XUl  
} ; qggRS)a  
XJk~bgO*  
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? <;cch6Z  
这个差事就留给了holder自己。 ,$RXN8x1  
    ~yA^6[a=  
{aUv>T"c  
template < int Order > O9N+<sU=X  
class holder; C 'S_M@I=  
template <> ,fo7. h4{  
class holder < 1 > PF+Or  
  { 9D;ono3  
public : [w)KNl  
template < typename T > Qh* }v!3Jo  
  struct result_1 YdUcO.V  
  { Mky^X,r  
  typedef T & result; 5'%O]~  
} ; J/PK #<  
template < typename T1, typename T2 >  '{cFr  
  struct result_2 HrT@Df  
  { u`Kc\B Sn  
  typedef T1 & result; ft0tRv(s:  
} ; :^FH.6}x  
template < typename T > 5r d t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I*/:rb  
  { 1[- `*Ph  
  return (T & )r; ,wy;7T>ODd  
} Y@qugQM>  
template < typename T1, typename T2 > ^N`KT   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yN06` =  
  { L x iN9  
  return (T1 & )r1; "W_E!FP]r  
} J?tnS6V  
} ; j)Z0K$z=  
\gv-2.,  
template <> )Lk2tvr  
class holder < 2 > k?/!`   
  { RN;#H_ q  
public : $>Ow<! c  
template < typename T > `>RM:!m6=$  
  struct result_1 Kek %io  
  { tCGA3t  
  typedef T & result; ?9?o8!  
} ; ;Rm';IW$  
template < typename T1, typename T2 > v "[<pFj^  
  struct result_2 aJc>"#+ o  
  { :_+U[k(#  
  typedef T2 & result; >y!O_@>z  
} ; m |.0$+=  
template < typename T > ISTAJ8" D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u;b6uE  
  { $}EARW9  
  return (T & )r; n"Jj'8k  
} hqwsgJ  
template < typename T1, typename T2 > ~4c,'k@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YfNN&G4_  
  { Iv{iJoe;UH  
  return (T2 & )r2; QD1&"T<.d.  
} IWwOP{ <ZQ  
} ; t{B6W)q  
{7v|\6@e3  
S'>KGdF  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %O{FZgi%wA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: uVXn/B  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vY[ u;VU  
u/N_62sk5  
return l(i, j) = r(i, j); dN){w _  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) CurU6x1  
?Qts2kae#  
  return ( int & )i; W!TT fj   
  return ( int & )j; h645;sb0  
最后执行i = j; L$jii  
可见,参数被正确的选择了。 `];ne]xM  
Ad -_=a%  
!L_xcov!Y  
[G[{?{  
BL%&n*&  
八. 中期总结 h,]lN'JG{  
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: =YtK@+| i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a(h@4 x  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ':utU1dL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +RK/u  
F(,SnSam  
xx?0Ftuq  
<YWu/\{KT  
ol_&epG;ST  
3;!a'[W&p  
九. 简化 'OMl9}M  
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。 SO~pe$c-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Yt r*"-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: MJK PpQ(,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .&K?@T4l  
  +-*/&|^等 XD[9wd5w8  
2. 返回引用。 lHu/pSu@k  
  =,各种复合赋值等 c3\p@}  
3. 返回固定类型。 =E~_F>SD  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *6v5JH&K  
4. 原样返回。 cc"<H}g>`  
  operator, aQso<oK  
5. 返回解引用的类型。 q@4Cw&AI+  
  operator*(单目) FE06,i\{  
6. 返回地址。 ~0vNs2D,S  
  operator&(单目) viVn  
7. 下表访问返回类型。 R!rMrWX  
  operator[] TdoH(( nY  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 XW{cC`&  
  operator<<和operator>> i-x /h -  
O [=W%2I!i  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Zh?n;n}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: F<)f&<5E-  
@Z96902<t  
template < typename Left > 6$fwpW  
struct value_return gX* &RsF  
  { 4@-Wp]  
template < typename T > "7?xaGh8  
  struct result_1 1+tPd7U  
  { ^SwU]e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ikPr>  
} ; J/[PA[Rf  
% <h2^H\O  
template < typename T1, typename T2 > V. o*`V  
  struct result_2 J!'IkC$>  
  { >Q)S-4iR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g G|4+' t  
} ; 4&~*;an7  
} ; I*(7(>zgyv  
gER(&L4[  
>rFM8P(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ==bT0-M.~  
i2\CDYP  
下面我们来剥离functor中的operator() \9} -5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &7c#i  
tTJ$tx  
return l(t) op r(t) 'RR,b*Ql  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?Y9VviC  
return op l(t) YJwffV}nd  
return op l(t1, t2) ay=f1<a  
return l(t) op #;'*W$Wk2  
return l(t1, t2) op ck8Qs08  
return l(t)[r(t)] TG.\C8;vFh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WVL\|y728s  
57$/Dn  
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: ;ZZmX]kz,M  
单目: return f(l(t), r(t));  <XnxAA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &hzr(v~;  
双目: return f(l(t)); 1_LGlu~&  
return f(l(t1, t2)); C,{ Ekbg  
下面就是f的实现,以operator/为例 )/{~&L U  
8sL+ik"  
struct meta_divide j*_#{niy:  
  { 5)M#hx%]#  
template < typename T1, typename T2 > o^BX:\}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yLt>OA<X  
  { VO*fC  
  return t1 / t2; ]Vf2Mn=]"  
} SLud}|f;o  
} ; 9cMMkOM J  
(HeIO  
这个工作可以让宏来做: :NWrbfz  
{d,^tG}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Km0P)Z  
template < typename T1, typename T2 > \ ?:RWHe.P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c5{3  
以后可以直接用 8p~|i97W]!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) By0Zz  
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 $tebNi P  
(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。。。) v1E(K09h2  
JRw)~Tg @  
_Tma1 ~Gq  
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 0O?!fd n  
f<@`{oP@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $`/F5R!  
class unary_op : public Rettype jt&rOPL7  
  { ~G~:R  
    Left l; 0"`|f0}c  
public : `I5So-^&z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} b"~Ct}6f  
DQ_ pLXCC  
template < typename T > ~"vRH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @]%c UjQ  
      { =,LhMy  
      return FuncType::execute(l(t)); `Zz;[<*<  
    } :D=y<n;S+  
_ud !:q  
    template < typename T1, typename T2 > Eb\SK"8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IN!IjInaT@  
      { Je~<2EsQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;<|m0>X  
    } 0I>[rxal  
} ; a]R1Fi0n  
lQer|?#  
,wk %)^  
同样还可以申明一个binary_op >2< Jb!f&  
EA!I& mBq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \H.1I=<  
class binary_op : public Rettype c(!{_+q"  
  { 5E\&O%W"  
    Left l; ixo?o]Xb`  
Right r; Qx[ nR/  
public : C.{z+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n0=[N'Tw3  
>)iCKx  
template < typename T > |",/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v iM6q<Ht  
      {  Z_?r5M;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); LgoUD*MbQ  
    } ITEd[ @^d  
\-)augq([  
    template < typename T1, typename T2 > >*[Bq;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0D48L5kH#'  
      { -8,lXrH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8E\6RjM  
    } 2sXX0kq~V  
} ; 4 O~zkg  
wLH[rwPr  
n$(_(&  
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 O8WLulo  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nHmi%R7k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) m=%WA5c?  
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。 Ptv=Bwg  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 28PT1 9&  
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。。。 t0gLz J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5oE!^bF?  
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) (8OaXif  
下面是修改过的unary_op Q:!.YSB  
M }tr*L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > CZ_ (IT7  
class unary_op O[#pB. 4  
  { MzO4Yv"A  
Left l; BF>3CW7  
  3 ~^}R  
public : &5F@u IA  
7\1bq&a<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R} aHo0r  
<hbxerg  
template < typename T > MUU9IMFJ  
  struct result_1 RzLbPSTQ  
  { Ok&u4'<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w6[uM%fHG  
} ; #97w6,P+  
f_GqJ7Gk]  
template < typename T1, typename T2 > N_"mC^Vx  
  struct result_2 H{3A6fb<  
  { :If1zB)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  7ehs+GI  
} ; F82_#|kpS  
Jd>"g9  
template < typename T1, typename T2 > /`V:;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i@}/KT  
  { U[UjL)U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !mLY W  
} 5>'1[e45  
I`e |[k2  
template < typename T > J 4EG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +iYy^oXxw  
  { 7+vyN^XJ"5  
  return OpClass::execute(lt(t)); i-4pdK u  
} G&/RJLX|w  
l|P(S(ikh  
} ; ^q0Ox&X  
$pm5G} .  
Z@I.socA  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug k6vY/)-S  
好啦,现在才真正完美了。 t K+K lz  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ph*tZrd*#  
kK[m=rTx1$  
template < typename Right > 8UyYN$7V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LL1HDG >l  
  { T>ds<MaLP  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >1=sw qa  
} F(i@Gm=J]  
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。 Htf|VpzMb  
s5TPecd  
;nbUbRb  
yF}l.>7D  
hC[MYAaF  
十. bind )wROPA\uA  
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。 > ^b6\  
先来分析一下一段例子 gUoTOA,  
"3"9sIZ(  
U0/X!@F-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ytXXZ`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4EiEE{9V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 N| dwuBW  
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。 BEkxH.   
我们来写个简单的。 ]_yk,}88d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `4'['x  
对于函数对象类的版本: [D=3:B&f  
)o<rU[oD]C  
template < typename Func > n3t0Qc  
struct functor_trait csV.AN'obq  
  { 6+9inWTT(  
typedef typename Func::result_type result_type; 4Y[uqn[  
} ;  S oY=  
对于无参数函数的版本: _T 5ZL  
bt/u^E  
template < typename Ret > }-:s9Lt  
struct functor_trait < Ret ( * )() > OA?? fb, b  
  { tU02t#8  
typedef Ret result_type; !dVth)UV  
} ; 9I:H=5c  
对于单参数函数的版本: {U&*8Q(/  
?th`5K30  
template < typename Ret, typename V1 > ugtb`d{ Sl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )/u?_)b4"  
  { _-^Lr /`G!  
typedef Ret result_type; $~<);dYu0  
} ; at@B>Rb  
对于双参数函数的版本: UGNFWZ c  
{]aB3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &n.7~C]R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [WDtr8L  
  { AKVll  
typedef Ret result_type; gu[3L  
} ; 0i2ZgOJ  
等等。。。 DbdxHuKa>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !YlyUHD  
jj,Y:  
template < typename Func > E}aTH  
struct func_return 5fK#*(x  
  { Y!C=0&p  
template < typename T > ` gIlS^Q  
  struct result_1 M~Yho".  
  { "Ldi<xq%xl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Jb'M/iG  
} ; `CP}1W>  
z}vgp\cuT  
template < typename T1, typename T2 > CY&Z*JI"'B  
  struct result_2 ]~:9b[G2  
  { SbmakNWJ}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kETu@la}  
} ; 3[: |)i)  
} ; iEG`+h'  
fdIk{o  
}| BnG"8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 xeqAFq=9?  
3"HpM\A{A=  
template < typename Func, typename aPicker > Nj Ng=q  
class binder_1 >z*2Og#1  
  { rULrGoM  
Func fn; kDM\IyM<\  
aPicker pk; v7+f@Z:N*  
public : `2S G{5o;  
ALqP;/  
template < typename T > /F;b<kIy8  
  struct result_1 75j`3wzu  
  { :^+ aJ]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K8{Ub  
} ; F2yc&mXyk  
|kL^k{=zV  
template < typename T1, typename T2 > ^Jb=&u$  
  struct result_2 wXv\[z L`  
  { Hn%n>Bnl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iX8& mUR  
} ; ,}i`1E1=  
Z }(,OZh  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z!Njfq5  
`wt*7~'=  
template < typename T > &u-H/C U%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JHpaDy*  
  { T!.6@g`x>  
  return fn(pk(t)); %/17K2g  
} Yb8o`j+t  
template < typename T1, typename T2 > [bd fp a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X p4x:N  
  { yk1syN_  
  return fn(pk(t1, t2)); IKhpe5}  
} K4]c   
} ; 9/[3xhB4  
qk pnXQ  
Ur`Ri?  
一目了然不是么? ob=GB71j55  
最后实现bind f!;4 -.p`  
*Z"9QX  
W-9^Ncp  
template < typename Func, typename aPicker > .,t"i C:E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bq5tEn  
  { &DC o;Ij;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f)x^s$H  
} rt r0 d  
\; Io  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V QE *B  
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。 4R5+"h:  
V:*QK,  
十一. phoenix M#II,z>q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: KN>U6=WN  
\(Uw.ri  
for_each(v.begin(), v.end(), Ky33h 0TX  
( z}v6!u|iZu  
do_ F%!ZHE7  
[ ,>X +tEgR  
  cout << _1 <<   " , " y>T:fu  
] j8*fa  
.while_( -- _1), qiQS:0|_  
cout << var( " \n " ) qSh^|;2?R  
) +qsNz*@p"  
); ]r;-Lx{F  
Gj]*_"T  
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: z-*/jFE  
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 .Cfi/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n:cre}0.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z mvF#o  
)h-Qi#{  
N:Yjz^Jt  
template < typename Cond, typename Actor > {e4`D1B  
class do_while :4]^PB@dl  
  { 8 ;oU{  
Cond cd; zmk#gk2H  
Actor act; sFaboI  
public : <%fcs"Mb  
template < typename T > 4J3cQ;z  
  struct result_1 Op^r}7  
  { $OK}jSH*v)  
  typedef int result_type; %lsk> V  
} ; ;`IZ&m$  
c` ^I% i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} J{"<Hgb  
YK Nz[x$|  
template < typename T > Jwzkd"D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <igsO  
  { ]F[ V6`H  
  do ;E0Xn-o_  
    { \Ub=Wm\  
  act(t); 4 %do.D*  
  } Y@'ug N|[C  
  while (cd(t)); l :\DC  
  return   0 ; lI HSy  
} Ht.0ug  
} ; >q0c!,Ay  
4$D:<8B  
m{itMZ@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). sV{M#UF2  
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。 zb/w^~J_i  
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。 '(M8D5?N-  
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。 |Rk$u  
下面就是产生这个functor的类: 5nL,sFd  
z.itVQs$I  
X2PQL"`  
template < typename Actor > 86(8p_&zC  
class do_while_actor -z%| Jk  
  { wmu#@Hf/[h  
Actor act; o'S&YD  
public : |ho|Kl `=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ba-Ftkb  
ts rcX  
template < typename Cond > sG{hUsPa  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [hU5ooB  
} ; ye Q6\yi  
i6F`KF'i&  
?rqU&my S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bN-ljw0&  
最后,是那个do_ ,#Y>nP0  
595P04  
J6}J/  
class do_while_invoker 'Dl31w%:  
  { (vHB`@x  
public : ;<qv-$P  
template < typename Actor > RM2<%$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G5~ Jp#uA  
  { :p^7XwX%w  
  return do_while_actor < Actor > (act); X.V6v4  
} lc%2fVG-e  
} do_; JGjqBuz#A*  
nRKh|B)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4?GW]'d  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W| S{v7[l  
最后来说说怎么处理break和continue Cf#[E~24  
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。 (dl7+  
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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