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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .3|9 ~]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \-s) D#Y;r  
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, M:`hb$k:  
g-p OO/|  
`6mHt6"h  
a LmVOL{  
  class filler v[a#>!;s  
  { +X*`}-3  
public : DAu|`pyC%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GPR`=]n& &  
} ; qfSoF|  
b7AuKY{L  
jq0tMTb%L  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: YRp\#pVnZ  
zK-hNDFL{  
($S{td;  
Q"hI!PO+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); TLSy+x_gX  
R ^B2J+O  
-/gS s<"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =H,cwSE+%  
gs8L/veP  
owMH  
|~HlNUPR  
二. 战前分析 0X0D8H(7Q  
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{<#pS.  
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 S-rqrbr|AT  
/hX"O ?^  
44W3U~1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); huF L [  
  /* --------------------------------------------- */ ]F@md(J  
vector < int *> vp( 10 ); H~ZSw7!M8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k( g$_ ]X  
/* --------------------------------------------- */ Y;&#Ur8q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R&4E7wrdP  
/* --------------------------------------------- */ "qj[[L Q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z$Nk\9wm  
  /* --------------------------------------------- */ oX}n"5o:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); okcl-q  
/* --------------------------------------------- */ r/4]b]n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); b}4/4Z.  
k_a'a)`$6  
DO\EB6xH>%  
zl:D|h77  
看了之后,我们可以思考一些问题: =+"'=o  
1._1, _2是什么? 1}BNG,n  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 g \-3c=X  
2._1 = 1是在做什么? V^{!d}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 u.[JYZ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 yhdG 93  
_#4,&bh8  
3E ZwF  
三. 动工 1ZL_;k  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V[I<9xaE  
yo.SPd="Vx  
}}1/Ede{5  
&JlR70gdHi  
template < typename T > z`5I 1#PVA  
class assignment 1!`768  
  { ^d9raYE`'  
T value; Dq?HUb^X  
public : IA^)`l7H  
assignment( const T & v) : value(v) {} \!QF9dP4  
template < typename T2 > :b ;1P@W<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  >Y'yM4e*  
} ; "J5Pwvs-  
fE*I+pe  
v,+l xY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8-5 jr_*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zsXH{atY  
-HsBV>C  
tTFoS[V  
/>[6uvy#Q  
  class holder |2<f<k/UT  
  { &{/>Sv!6#  
public : R$fIb}PDr  
template < typename T > #=H}6!18  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _A|\.(t  
  { B ^(rUR  
  return assignment < T > (t); <M OL{jan  
} (1,#=e+  
} ; ePpK+E[0Z  
HCIF9{o1j>  
R[9PFMn  
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: lq8ko@  
=Xjuz:9D~  
  static holder _1; 70 UgKE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 IaTq4rt  
e6i./bf3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .&x?`pER  
而不用手动写一个函数对象。 0^&R7Rv c  
/Tf*d>Yh;  
:_\!t45  
`/JR}g{O  
四. 问题分析 y [9}[NMZ  
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。 DYKV54\ue  
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。 ;]ShC\1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :z} _y&]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z^`=!n-V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 C$RAJ  
:iQ^1S` pH  
五. 问题1:一致性 KO]?>>5S6  
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?| WUWb5xA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :IT U0%;!+  
eN<pU%7  
struct holder !+45=d 5  
  { "">fn(  
  // Cb%.C;q  
  template < typename T > uCP6;~Ns  
T &   operator ()( const T & r) const )Kk(P/s  
  { /yw\(|T  
  return (T & )r; FSwgPIO>  
} SeZT4y*=  
} ; (_&V9vat=  
>_0 i=.\  
这样的话assignment也必须相应改动: jdg ~!<C  
>H1|c%w  
template < typename Left, typename Right > K!D_PxV  
class assignment [rUh;_b\D  
  { Z:o 86~su  
Left l; $>h!J.t  
Right r; itC *Z6^  
public : `m@]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]~ #+ b>  
template < typename T2 > IGK_1@tq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W]!@Zlal  
} ; 'e<HPNi)  
[zh4W*K_cq  
同时,holder的operator=也需要改动: ^!o1l-Y^gr  
43u PH1 )  
template < typename T > CDnR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @O<@f8-  
  { 4l%?mvA^m  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o! 2 n}C  
} KT lP:pB;  
#GY&$8.u*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 hP4)8>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ||'i\X|[  
oc3dd"8}@  
return l(rhs) = r; XAQ\OX#  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 re ]Ste  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: C"U[ b%  
(pT(&/\8  
template < typename Tp > rF8W(E_=  
class constant_t o8};e  
  { 0\EpH[m}-  
  const Tp t; \tiUE E|k  
public : *;OJ ~zT  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7Ykj#"BZ  
template < typename T > P|e:+G7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kW<Yda<a  
  { Z^'?|qFj!  
  return t; :Wyn+  
} RV0>-@/x  
} ; }@rg5$W  
dN]Zs9]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  !fQJL   
下面就可以修改holder的operator=了 z`emKFbv  
2~G,Ia  
template < typename T > } * ?n?'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const L;1$xI8tx  
  { {h/OnBwG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =~GE?}.o  
} kfMhw M8kP  
a,/M'^YyN  
同时也要修改assignment的operator() M>*0r<qn  
_o@(wGeu#  
template < typename T2 > .-SDo"K.h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Lv `#zgo_f  
现在代码看起来就很一致了。 'O.+6`&  
zAeGkP~K  
六. 问题2:链式操作 `3 f_d}b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |?OdV<5C  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "C_T]%'Wm  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 g\ErJ+i  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 =)(3Dp  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !1ML%}vvB,  
E S#rs="  
template < typename T > mgi,b2  
struct result_1 I#"t'=9H  
  { a{<p '_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jP1$qhp  
} ; YniZ( ~^K  
I\}|Y+C$d/  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: u9TzZ  
|0tg:\.  
template < typename T >  uY.=4l  
struct   ref Ihdu1]~R{  
  { w- UKMW9"  
typedef T & reference; @@'nit  
} ; r8IX/ ,  
template < typename T > 6!ZVd#OM%  
struct   ref < T &> K1:a]aU?Iu  
  { Nc{]zWL9  
typedef T & reference; ,5/V@;i  
} ; +IG1IF  
sa_R$ /H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: kGpV;F==*  
%m oJF1  
template < typename T > rFhW^fP/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >B0D/:R9  
  { 6G'<[gL j  
  return l(t) = r(t); IQT cYl  
} ,*7H|de7   
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。 #e*X0;m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 gF3TwAr  
!/947Rn  
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  2A*/C7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Wdo#?@m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 T'8RkDI}-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2 #KoN8%  
最后的布局是: .Y!:x =e  
                Add " 9qp "%  
              /   \ VMx%1^/(  
            Divide   5 I0DM=V>;  
            /   \ N<(HPE};  
          _1     3 7$ d}!S  
似乎一切都解决了?不。 z!:'V]  
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。 s;J\Kc?"|  
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。 J/t!- !  
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: \83sSw  
J^fm~P>.  
template < typename Right > AliRpxxd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [h4o7  
Right & rt) const a\pi(9R  
  { ('t kZt%8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZW*n /#GUC  
} %,|ztH/ Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )Pli})   
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。 kM!V .e[g  
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。 1kmQX+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。 L,~MicgV  
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。 6Nt$ZYS  
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? Y X*0?S  
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: Zn&k[?;Al  
J{Tq%\a3  
template < class Action > 4<.O+hS  
class picker : public Action $}R$t-  
  { bC~~5Cm  
public : )47MFNr~>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m_* R.a  
  // all the operator overloaded %jEY 3q  
} ; TY.FpW  
aV>aiR=  
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。 EvE,Dm?h  
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: =Ikg.jYq&F  
D|_V<'  
template < typename Right > ([ dT!B#aH  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const n|i"S`  
  { VXm[-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +y&d;0!  
} K>1X}ZMdD(  
9s`/~ a@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n#*`!#  
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。 J!h^egP  
gUVn;_  
template < typename T >   struct picker_maker *7" L]6  
  { H"CUZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; WM,i:P)b  
} ; ALGg AX3t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {8@\Ij  
  { },c,30V'  
typedef picker < T > result; ?znSx}t  
} ; 1;&;5  
?4[H]BK  
下面总的结构就有了: mm[SBiFO\  
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。 feEMg  
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。 I,O#X)O|i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ip?]K*sq  
至此链式操作完美实现。 rt4Z;  
q\$6F)ha3  
T_#, A0G  
七. 问题3 N[U9d}Zv  
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。 "T6#  
j@1)K3Hga  
template < typename T1, typename T2 > J]pa4C`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'Qn~H[$/p  
  { A6UO0lyu  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mBk5+KyT  
} ohQAA h  
>V;,#5F_  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \#dl6:"  
Z=+03  
template < typename T1, typename T2 > IFuZ]CBz  
struct result_2 X-JV'KE}^z  
  { H+Z SPHs  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; BC/_:n8O  
} ; gPEqjj  
KN[d!}W:  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? {'bip`U.  
这个差事就留给了holder自己。 j9y3hQ+q  
    #DI$Oc  
$v27]"]  
template < int Order > < {ru|-9  
class holder; F^kwdS  
template <> LSd*| 3E}n  
class holder < 1 > p1O6+hRio  
  { fA^Em)cs2  
public : ~&VN_;j_  
template < typename T > s& yk  
  struct result_1 [Ot,q/hBJ  
  { ,M6ZZ* ,e  
  typedef T & result; RKkGITDk  
} ; *\XH+/]+  
template < typename T1, typename T2 > U;^[$Aq  
  struct result_2 Un@\kAY  
  { @Hjea1@t  
  typedef T1 & result; pyB~M9Bp/  
} ; & 0v.E"0<  
template < typename T > ;;&F1@3tBa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dcq#TBo8  
  { +m$5a YX  
  return (T & )r; TZB+lj1  
} t#b0H)  
template < typename T1, typename T2 > Z=$  T1|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lrEj/"M  
  { tIZ~^*'  
  return (T1 & )r1; 4tc:.  
} 0Xl%uF+w  
} ; oRY!\ADR  
TMj4w,g4  
template <> <+]f`c*Z  
class holder < 2 > .YcN S%  
  { FLr ;`3  
public : <n0{7#PDqw  
template < typename T > Np,2j KF(  
  struct result_1 SBfFZw)  
  { 4E3g,%9u  
  typedef T & result; *i%quMv  
} ; jj&s} _75  
template < typename T1, typename T2 > 5vOCCW  
  struct result_2 ;u-4KK  
  { v 1.*IV5Y  
  typedef T2 & result; tL(BpL'  
} ; i@$*Csj\9*  
template < typename T > sa#.l% #  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5M){!8"S)#  
  { +"!aM?o  
  return (T & )r; hx!7w}[A  
} ]T<^{jG  
template < typename T1, typename T2 > C7qYiSv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CEtR[Cu  
  { shFc[A,r}  
  return (T2 & )r2; Ot9V< D6h  
} [xaisXvI4  
} ; 46XN3r  
$kz!zjC'  
h4`9Cfrq,  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 a(x?fa[D  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: WH$HI/%*m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t_c?Wp~tH  
1y[B[\  
return l(i, j) = r(i, j); AU{:;%.g  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }T(z4P3  
6?gi_3g  
  return ( int & )i; wK*PD&nN  
  return ( int & )j; &RY)o^g[4  
最后执行i = j; sdr.u  
可见,参数被正确的选择了。  (_+;R  
}Ik1bkK  
A,XfD}+:Z  
?2`$3[ET-  
\{v,6JC  
八. 中期总结 &Ocu#Cb  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ]Yz'8uts  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >BoSw&T$Q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 p:[LnL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ->oz#  
)%j"  
u''BP.Y S  
-!dQ)UEP  
pXW`+<g0  
Tg''1 Wl*  
九. 简化 |uUuFm  
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。 =vEkMJ Os  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z7=fDe -  
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: =cp;Q,t'9L  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -c={+z "  
  +-*/&|^等 p24.bLr  
2. 返回引用。 p":zrf'(6  
  =,各种复合赋值等 !S,pRS+  
3. 返回固定类型。 UR:n5V4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O/9fuEF  
4. 原样返回。 L82NP)St  
  operator, Zi1YZxF`Y  
5. 返回解引用的类型。 yq6LH   
  operator*(单目) SIv[9G6  
6. 返回地址。 ^!uO(B&  
  operator&(单目) gb-tNhJa@b  
7. 下表访问返回类型。 @ ;J|xkJ  
  operator[] b]#~39Iph  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 i./Y w  
  operator<<和operator>> *k6$   
zJ_My&~  
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。 VjTAN=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M?hFCt3Y  
cYD1~JX.  
template < typename Left > 0UjyMEiK  
struct value_return ca}S{"  
  { llqDT-cp  
template < typename T > M6x;BjrV  
  struct result_1 G5+]DogS  
  { 9OZ>y0)K~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ? ,V;f2c  
} ; ._(z~3s  
buc*rtHfA  
template < typename T1, typename T2 > !vrnoFVu  
  struct result_2 R\ e#$"a5  
  { U]mO7HK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; auoA   
} ; _!;\R7]  
} ; 1Kc{#+a^  
WiwwCKjSa  
lmp R>@o"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N$ *>suQ,  
'F6#l"~/  
下面我们来剥离functor中的operator() b@F_7P%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]Y$&78u8t  
rZ 6@b  
return l(t) op r(t) ;<~j)8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5I_hh?N4Z  
return op l(t) 9XY|V<}  
return op l(t1, t2) N~0$x,bR  
return l(t) op &U8 54  
return l(t1, t2) op su%Z{f)#  
return l(t)[r(t)] Q!Msy<v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )/ n29]  
C`z;,!58%  
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: ?n73J wH  
单目: return f(l(t), r(t)); 0n7HkDo  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YU*46 hA1B  
双目: return f(l(t)); _4!7 zW^  
return f(l(t1, t2)); WMRYT"J?N]  
下面就是f的实现,以operator/为例 [v~Uy$d\  
Yoj~|qL  
struct meta_divide )lE3GDAPgZ  
  { OcLg3.:L  
template < typename T1, typename T2 > P=}H1 #  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i:AjWC@]  
  { H,/~=d: ^  
  return t1 / t2; @m }rQT  
} o&*1U"6D  
} ; 0<6rU  
Y^T-A}?`  
这个工作可以让宏来做: !#l0@3  
!Q<8c =f  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3T Yo  
template < typename T1, typename T2 > \ O[3q9*(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Cj`pw2.  
以后可以直接用 w;z@py  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0W!V V=j<}  
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 c4FOfH|  
(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。。。) hCSR sk3  
6:8EZ' y  
+5N^TnBtBL  
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 v3iDh8.__  
weTK#O0@v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &h_d|8  
class unary_op : public Rettype Cnb[t[hk+j  
  { \1eKY^)2  
    Left l; l{B< "+8  
public : ]l9,t5Y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} CfazD??x  
,3g]= f  
template < typename T > vV\/pu8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n0 fF,?gm  
      { b{9HooQ{  
      return FuncType::execute(l(t)); @k#z &@b  
    } +c~O0U1  
&@`H^8  
    template < typename T1, typename T2 > FC jYTGA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const & y 2GQJE  
      { (STWAwK-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $! fz~  
    } k;AV;KWI'  
} ; +9=p*3cnp  
/3"e3{u y  
&T| UAM.  
同样还可以申明一个binary_op D7n&9Z  
0t/z "  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > } SWA|x  
class binary_op : public Rettype ~Krg8s!F&  
  { UJyiRP:#]>  
    Left l; fmT3Afl5c  
Right r; NjCLL`?f  
public : SFm.<^6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F#3$p$;B$  
X/?h!Y}  
template < typename T > ?!Th-Cc&m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JUUF^/J  
      { Y/Gswcz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); p-i]l.mT5  
    } .k?hb]2N  
hPCSLJ  
    template < typename T1, typename T2 > eyl) uR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NVM2\fs  
      { c]/O^/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jP{]LJ2.6\  
    } hdNZ":1s  
} ; ";!1(xZr  
2 3XAkpzp$  
tg%WVy2  
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 KE|u}M@v6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ', xs Ugk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e]y=]}A3{  
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。 )LS+M_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V IRv  
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。。。 [3 ;Y:&D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }A&Xxh!Fwo  
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) 8 ~L.6c5U  
下面是修改过的unary_op :!it7vZ  
YH'.Yj2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {/VL\AW5$  
class unary_op T>:g ME  
  { x_^OS"h-  
Left l; 68G] a N3  
  Kd|l\k!  
public : Y_iF$ m/R  
dUVTQ18F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /iJhCB[QZ  
,Z\,IRn  
template < typename T > 1*`JcUn,>  
  struct result_1 p 7E{es|J  
  { LYo7?rp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .Y Frb+6  
} ; `0gK;D8t  
_( A +_|  
template < typename T1, typename T2 > #i#.tc  
  struct result_2 T/.y(8!0I8  
  { xg%]\#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MicVNs  
} ; F$.s6Hh.  
9'L0Al~L  
template < typename T1, typename T2 > }[R@HmN   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *[/Xhx"  
  { G Z[5m[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !suiqP1\*  
} ^RDXX+  
 G6ES]  
template < typename T > RloPP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~G^doj3|+  
  { ,]N%(>ot  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'cc4Y~0s  
} e<wj5:M|  
i(;u6Rk  
} ; ?mUu(D:7D  
`r bqYU0  
G~L#v AY  
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 31\^9w__8  
好啦,现在才真正完美了。 Qy,qQA/   
现在在picker里面就可以这么添加了: Nm.>C4  
%*; 8m'  
template < typename Right > $?Mz[X  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const JF=ABJ=  
  { l[0P*(I,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); cCCplL  
} eBKIdR%k  
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。 dNt|"9~&  
_cs9R%  
lfG's'U-z  
?pY!sG  
{j@)sDM X  
十. bind muq|^Hfb  
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。 [\F,\  
先来分析一下一段例子 \+A<s,x  
aRP+?}b">  
\Y 4Z Q"0Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]997`,1b  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rq?x]`u   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 za/#R_%p  
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。 K)@Buu&,p  
我们来写个简单的。 Ol0|)0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <\mc|p"  
对于函数对象类的版本: dG$0d_Pq  
Qq`\C0RZ  
template < typename Func > Oei2,3l,?  
struct functor_trait T480w6-@  
  { 0G 1o3[F  
typedef typename Func::result_type result_type; L ,/i%-J3c  
} ; ?@(H. D6'v  
对于无参数函数的版本: wQ^a2$Z  
#4u; `j"4=  
template < typename Ret > }('' |z#UE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d2C:3-4  
  { 0/]vmDr  
typedef Ret result_type; uHCgIR l>  
} ; vsR ^aVwVZ  
对于单参数函数的版本: E9hWn0 e  
b2%[9) "I.  
template < typename Ret, typename V1 > .D`#a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7A-rF U$  
  { 1hG O*cq!  
typedef Ret result_type; `s$@6r$  
} ; cf'Z#NfQ  
对于双参数函数的版本: Hd`RR3J  
I:"`|eHxv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8msDJ {,X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |_*1/Wz@  
  { /K<Nlxcm  
typedef Ret result_type; Vba}RF[b  
} ; @~ L.m}GF  
等等。。。 '*; rm*n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "kC>EtaX  
|M_Bbo@ud  
template < typename Func > 8<xy *=%  
struct func_return /<Et   
  { H5{J2M,f  
template < typename T > mUbaR  
  struct result_1 BKEB,K=K@  
  { d6VKUAk'7>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FzIA>njt  
} ; ![V- e  
}2@$2YR[  
template < typename T1, typename T2 > <k!G%R<9  
  struct result_2 ^-_!:7TH]  
  { M ~IiJ9{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \=<.0K A~  
} ; 7>LhXC  
} ; TxWj gW~  
+!(hd  
C@-JH\{\T#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~6nQ-  
:EjIV]e  
template < typename Func, typename aPicker > ))N^)HR  
class binder_1 Yq_zlxd%F  
  { i=4bY[y  
Func fn; a lR}|ez  
aPicker pk; "n:9JqPb  
public : x1~`Z}LX0  
aZRgd^4  
template < typename T > i/L1KiCLx  
  struct result_1 u@HP@>V  
  { w <ID<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; UgP5^3F2  
} ; LHz{*`22q  
K02./ut-  
template < typename T1, typename T2 > R&QT  'i  
  struct result_2  ;P_Zen  
  { ?>_.~b ~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wg_Z!(Hr#  
} ; '54@-}D  
R Mm`<:H_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $I9zJ"*  
Rl~Tw9  
template < typename T > .UcS4JU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BK{8\/dg  
  { ;@L#0  
  return fn(pk(t)); zehF/HBzE  
} dM') < lF  
template < typename T1, typename T2 > Rq 7ksTo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $lqV(s  
  { QWoEo  
  return fn(pk(t1, t2)); b?$3jOtW  
} O ?4V($  
} ; m0P5a%D  
s0:1G -I  
uO6_lOT9n  
一目了然不是么? YS]RG/'  
最后实现bind x .q%O1  
"*0 szz'  
~i \69q%  
template < typename Func, typename aPicker > ~EN@$N^h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l|K8+5L  
  { 0jXIx2y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ()?)Ybqss  
} %%_90t  
mVkn~LD:0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C@[:}ZGMV  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 +bXZE  
bHP-Z9riv  
十一. phoenix ?Cws25G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ReRRFkO"2  
]X5*e'  
for_each(v.begin(), v.end(), uODsXi{z  
( 'G^=>=w|Nv  
do_ B8PF}Mf  
[ !y),| #7P  
  cout << _1 <<   " , " :K&hGZ+5  
] LP\ Qwj{  
.while_( -- _1), O<Kr6+ -  
cout << var( " \n " ) <Z&gAqj 2  
) c.~|)^OXXO  
); }$o%^ "[  
M *}$$Fe|  
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: 1a' JNe$  
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 [9L(4F20  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 X#o:-FKf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J7xZo=@k  
bcZuV5F&  
A@#dv2JzP  
template < typename Cond, typename Actor > yT>T Vq/e  
class do_while :eO]65N  
  { U` U/|@6  
Cond cd; zL|^5p`K  
Actor act; |amEuKJ  
public : V>%%2"&C  
template < typename T > ZibODs=f;  
  struct result_1 c{ <3\  
  { EKt-C_)U  
  typedef int result_type; (lm/S_U$  
} ; &sRyM'XI  
c:iMbJOn#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +VeLd+Q}  
HP8pEo0Y  
template < typename T > NUU}8a(K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  2O  
  { oM VJ+#[x  
  do F7hQNQu:  
    { nYe}d!  
  act(t); 51&T`i  
  } LY>JE6zTt  
  while (cd(t)); p$V+IJtO(  
  return   0 ; <Du*Re6g  
} {/Cd^CK  
} ; ,|H!b%ZW  
 ^ "f  
N.<hZ\].=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &yN<@.  
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。 c1/x,1LnMf  
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。 W) _B(;$]  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 7-LeJRB  
下面就是产生这个functor的类: M{H&5 9v  
) ad-s  
'*k\IM{h  
template < typename Actor > &qC>*X.  
class do_while_actor <(^pHv7Q  
  { {\e}43^9N  
Actor act; HfF$>Z'kM  
public : 3)ip@29F  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D%A-& =  
K?>&Mr  
template < typename Cond > :Ls36E8f=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; DkIkiw{L  
} ; N7_Co;#(zK  
oMPQkj;  
7Av]f3Zr  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $Yka\tS'  
最后,是那个do_ %F~ dmA#:  
#&Ee5xM=  
Nm~#$orI|  
class do_while_invoker p5KNqqZZ  
  { )&9RoW()?  
public : q mB@kbt  
template < typename Actor > >O _  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B_S3}g<~  
  { 8n)Q^z+ K  
  return do_while_actor < Actor > (act); UXP;'  
} yi OF&  
} do_; -AE/,@\P  
{ SfU!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <fJ\AP5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 NEk [0  
最后来说说怎么处理break和continue {aSq3C<r  
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。 cF2/}m]  
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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