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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fm$eJu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {Hncm  
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, Y.` {]rC  
5v"r>q[ X  
piYv }4;:(  
! |SPOk  
  class filler )"k>}&'  
  { Q#C;4)e  
public : zogtIn)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3t<XbHF9  
} ; i9Fg  
[h>|6%sW  
7sP;+G  
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: pR_cI]{=SA  
is=sV:j:  
d:/8P985  
[]HMUL]"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); YnnpgR.  
fR_ jYP 1  
rM<lPMr1*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  !sda6?&  
89@\AjI  
6OYXcPW'  
{FzL@!||  
二. 战前分析 JFaxxW  
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。 n}==  
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 |1^>n,C  
qW]gp7jK4  
F#=XJYG1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vW4~\]  
  /* --------------------------------------------- */ K/RQ-xd4  
vector < int *> vp( 10 ); hoxn!x$?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); DO<eBq\O  
/* --------------------------------------------- */ wu?ahNb.`Y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pAS!;t=n,  
/* --------------------------------------------- */ $>E\3npV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); * d6[k Y  
  /* --------------------------------------------- */ _'&N01  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l,uYp"F,ps  
/* --------------------------------------------- */ f`<j(.{9F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2mL1BG=Yk  
kg[u@LgvoN  
0P`wh=")  
g-'y_'%0G  
看了之后,我们可以思考一些问题: :0o $qz2  
1._1, _2是什么? 7t-j2 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。 :PtpIVAosg  
2._1 = 1是在做什么? &SS"A*xg  
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。 H e]1 <tx  
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。 <B6@q4Q  
 {ZFa +  
Vzy]N6QT{  
三. 动工 g+/%r91hZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $;un$ko6%  
'|^LNAx  
$w%oLI@kl  
>JT{~SRB|Y  
template < typename T > m%V+px  
class assignment >(z{1'f{  
  { oR}ir  
T value; m^ zx &  
public : RAKQ+Y"nl  
assignment( const T & v) : value(v) {} IV^LYu  
template < typename T2 > hTI8hh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bGRI^ [8#+  
} ; mOwgk7s[ J  
43rM?_72  
Ku LZg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #1Mk9sxo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y~1}B_  
VL5kjF3/  
A{h hnrr8  
DGY#pnCu  
  class holder T\c;Ra  
  { L1BpkB  
public : }7hpx!s,  
template < typename T > Ary$,3X2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d;S:<]l'  
  { iM2 EEC  
  return assignment < T > (t); 2a.NWJS  
} el!Bi>b9c!  
} ; !~UI~-i'  
~m!>e])P?X  
V.WfP*~NJ  
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: qU8UKIP  
w GZ(bKyO  
  static holder _1; jbIWdHZ/US  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Tp`)cdcC[  
@usQ*k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1ISA^< M  
而不用手动写一个函数对象。 }#!o^B8  
`m<="No  
>&^w\"'  
{\|? {8f  
四. 问题分析 L:Wy- Z  
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。 ;YZw{|gsh  
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。 k6JB%m\E  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 md$[Bs9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vlIdi@V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b]RCe^E1  
EfDo%H^!j  
五. 问题1:一致性 ^%_B'X9  
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?| }"m@~kg=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "]c:V4S#`A  
jLr8?Hyf  
struct holder ccD+o$7LT  
  { ^|\ *i  
  // asQ" |]m  
  template < typename T > Slv}6at5  
T &   operator ()( const T & r) const aF'Ik XG d  
  { pbqa  
  return (T & )r; ?9?0M A<[i  
} sK?[ 1BI  
} ; E}NX+ vYF  
xmiF!R  
这样的话assignment也必须相应改动: rcI(6P<*  
<R3S{ ty  
template < typename Left, typename Right > )3)L  
class assignment 8kMMQES  
  { y~- ?   
Left l; (5yg\3Jvp  
Right r; vjXvjv{t  
public : hJd#Gc~*M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .f jM9G#  
template < typename T2 > o.Cj+`0}5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >Y2Rr9  
} ; 8<]> q  
R8],}6,;E}  
同时,holder的operator=也需要改动: 'kh%^_FH7  
cOUO_xp(  
template < typename T > Szg<;._J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ( j-(fS  
  { &UzZE17R  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sWX   
} P%/+?(?  
aB'<#X$x  
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。 x&9 I2"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^ g4)aaBZ  
{X"X.`p  
return l(rhs) = r; 7PisX!c,h  
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。 zM@iG]?kc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !4 hs9b  
(O<lVz@8  
template < typename Tp > P{}Oe *9"  
class constant_t Cog:6Gnw  
  { _8S).*  
  const Tp t; G4RsH/  
public : vW4 f3(/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 94a _ W9  
template < typename T > &pmJ:WO,h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >Y \4 v}-  
  { CI  @I  
  return t; }Ns_RS$  
} $K,aLcu  
} ; z?gJHN<  
~P/G^cV3s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 T4f:0r;^f*  
下面就可以修改holder的operator=了 F_21`Hj  
5o72X k  
template < typename T > zh4o<f:-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const d")r^7  
  { =k8A7P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Qy$QOtrv  
} @e Myq1ZU  
ILVbbC`D  
同时也要修改assignment的operator() ZU@V]+ww  
3{c&%F~!  
template < typename T2 > DMf9wB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jxoEOEA  
现在代码看起来就很一致了。 utTek5/  
cbteNA!>  
六. 问题2:链式操作 Th8Q ~*v  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 EP8LJzd"  
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。 2`},;i~[  
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。 >Y,7>ahyt  
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。 *CG2sAeB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3dM6zOK  
%*/[aq,#  
template < typename T > ~q4y'dBy*  
struct result_1 K)14v;@  
  { hlVP_h"z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F?dTCa  
} ; k]JLk"K  
jsG9{/Ov3  
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: i3GvTg-X  
=?2y <B  
template < typename T > Rsulp#['  
struct   ref 54OYAkPCk  
  { Po_9M4kU  
typedef T & reference; m0edkt-x  
} ; vIREvj#U  
template < typename T > 5bAXa2Vt  
struct   ref < T &> 3}+/\:q*  
  { a} /Vu"  
typedef T & reference; j NY8)w_  
} ; L=p.@VSZ  
J8%|Gd0#4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w iq{ Jo#  
M{S7ia"s  
template < typename T > EvYw$ j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a~%ej.)l  
  { %,^7J;  
  return l(t) = r(t); Za} |Ee  
} -Z Z$ 1E  
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。  Ntqc=z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \w:u&6,0O  
,VZ&Gc  
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 r:q#l~;^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1t0F J@)*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -r2cK{Hhp&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2 9]8[Z,4  
最后的布局是: )&9 =)G  
                Add lVFX@I=pI  
              /   \ miKi$jC}vq  
            Divide   5 .~8+s.y  
            /   \ d{he  
          _1     3 =6dKC_Q  
似乎一切都解决了?不。 v Y\O=TZT  
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。 Mz^s^aJEE  
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。 V588Leb?  
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: %8tN$8P  
~Qsj)9  
template < typename Right > @}Ixr{t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -7$'* V9$  
Right & rt) const v;Dcq  
  { qIT{`hX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L,Nr,QC-  
} J*Hn/m  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rrWk&;?  
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。 OW}A48X[+  
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。 OgS8.wX  
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。 *N r|G61  
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。 QT$1D[>  
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? }ELCnN  
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: I3Lsj}69  
>>cd3)b  
template < class Action > 0%F.]+6[O4  
class picker : public Action r8%,xA&  
  { K)+l6Q  
public : F"H!CJJu&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Z ~9N  
  // all the operator overloaded |w2AB7EU  
} ; 0_ \ g  
\,!q[nC  
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。 P` F'Nf2U  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: D,j5k3< #  
3x0wk9lND  
template < typename Right > RM1uYFs<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const y7-:l u$9  
  { /A.i5=k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Iq]6]  
} *UoHzaIqz  
a.IF%hP0xo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bMZn7c  
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。 TY\"@(Q|G  
~&lJT  
template < typename T >   struct picker_maker '?gI cWM  
  { Q|KD/s??  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,M&0<k\  
} ; X&?lDL7?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DIp:S&q2  
  { +7< >x-+  
typedef picker < T > result; >MWpYp  
} ; CPNN!%-  
m'(;uR`  
下面总的结构就有了: kr`BUW3  
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。 HL}~W}!j  
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。 eQVPxt2N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0#fG4D_  
至此链式操作完美实现。 kqvJ&7  
lhA s!\F  
if[o?6U4t  
七. 问题3 $`5lvy^  
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。 tP Efz+1N  
sMS9!{A  
template < typename T1, typename T2 > U?F^D4CV\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #f3;}1(  
  { bjPbl2K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a5}44/%  
} CxA\yG3L&  
B.mbKntK)R  
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: q= yZx)  
$JhZ'Z  
template < typename T1, typename T2 > .eabtGO,  
struct result_2 :PD`PgQ  
  { }(+=/$C"#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; RO%tuU,-  
} ; 5]H))}9>d  
c+8>EU AW  
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? J+@MzkpK  
这个差事就留给了holder自己。 f3zfRhkIk  
    %jZp9}h  
hC|5e|S  
template < int Order > [ZKtbPHb  
class holder; jSie&V@px  
template <> X;OsH  
class holder < 1 > CGd[3}"  
  { #hgmUa  
public : 8tLT'2+H#  
template < typename T > :F^$"~(,  
  struct result_1 eJU;*] xfH  
  { ydwK!j0y  
  typedef T & result; T} n N=Q4  
} ; ,wtFs!8  
template < typename T1, typename T2 > <i\UMrD]`:  
  struct result_2 N]1V1c$G*  
  { H$z>OS_6U  
  typedef T1 & result; t8+?U^j  
} ; 5;IT64&]  
template < typename T > k$ZRZ{ E+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )l`1)Ea~  
  { YV5Yx-+3w$  
  return (T & )r; nd.57@*M  
} =nJ{$%L\x,  
template < typename T1, typename T2 > 0CPxIF&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `wNm%*g  
  { Oo FgQEr@  
  return (T1 & )r1; 8';m)Jc  
} u@<Pu@?xm  
} ; yC0C`oC  
b6 $,Xh  
template <> ?n)Xw)]  
class holder < 2 > 3\;v5D:  
  { ARPKzF`Wq  
public : ?#d6i$  
template < typename T > &|)hCJu  
  struct result_1 Kl{-zX  
  { ]fj-`==  
  typedef T & result; f0vJm  
} ; u^Vh .g]  
template < typename T1, typename T2 > _1ew(x2J  
  struct result_2 C\7u<2c  
  { W Zq,()h  
  typedef T2 & result; UVrQV$g!  
} ; ]Kv q |}=  
template < typename T > Ejv%,q/T(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xOythvO  
  { {3LA%xO  
  return (T & )r; #b'N}2'p#V  
} n0Go p^3  
template < typename T1, typename T2 > b(l0js  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TjxA#D)   
  { {Bh("wg$Lk  
  return (T2 & )r2; P^pFqUL7#  
} ,9d9_c.T  
} ; [F+,YV%t  
=Q-k'=6\  
tmO`|tn&  
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> >。 }k7_'p&yk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *:g_'K"+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vg)Z]F=t(  
\:Za[6  
return l(i, j) = r(i, j); h./P\eDc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  x0A7O  
:Xfn@>;3ui  
  return ( int & )i; dFW.}"^c  
  return ( int & )j; Lu=O+{*8  
最后执行i = j; !77NG4B  
可见,参数被正确的选择了。 /ylc*3e'4  
px=]bALU  
RF?DtNuq  
e"k/d<  
G>w+#{(  
八. 中期总结 XN#&NT{t}  
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: 71"+<C .  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 sZg6@s=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 | kXm}K  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q9c)k{QZ  
&eQJfc\a  
1$pb (OK  
UV AJxqz%}  
<{Q'&T  
q/PNJ#<  
九. 简化 0fArF*  
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。 X(*!2uS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y 9L14  
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: ^zr^ N?a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 t Rm+?  
  +-*/&|^等 3^,QIG  
2. 返回引用。 c5% 6Y2W0  
  =,各种复合赋值等 H'DVwnn>ik  
3. 返回固定类型。 0N;%2=2_E  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :Ht; 0|[H  
4. 原样返回。 ]Oeh=gq  
  operator, $_Nf-:D*  
5. 返回解引用的类型。 {ci.V*:"  
  operator*(单目) MYdO jcN  
6. 返回地址。 "rhYCZ B  
  operator&(单目) O_~7Glu  
7. 下表访问返回类型。 7DD&~ZcD  
  operator[] ;9a 6pz<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =9wy/c$  
  operator<<和operator>> `yiC=$*[  
`A@w7J'  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 "i^ GmVn  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: EGVM)ur  
zM#sOg  
template < typename Left > K> g[k_  
struct value_return E_T 2z4lw  
  { 9+=gke  
template < typename T > lLhL`C!  
  struct result_1 =qy@Wvj$  
  { Yk!/ow@.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~f\G68c  
} ; zp}eLm:=d  
49H+(*@v@  
template < typename T1, typename T2 > Of,2Q#oji  
  struct result_2 64>krmVIe  
  { Ifc]K?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w;6bD'.>;  
} ; PNs~[  
} ; =q7Z qP  
').}Nz  
ia@'%8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait : rMM4  
~^jq(:d)  
下面我们来剥离functor中的operator() Pz*_)N}j >  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "*1 f;+\  
{76c%<`WaP  
return l(t) op r(t) u$#Wv2|mk  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) TfYVw~p_%  
return op l(t) ^!<dgBNj  
return op l(t1, t2) Hmt^h(*/2  
return l(t) op YHkcWz  
return l(t1, t2) op %ts^Z*3u  
return l(t)[r(t)] "5R~(+~<@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ygJr=_iA9  
S{pXs&4O  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ,2Q o7(A  
单目: return f(l(t), r(t)); ZYU=\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9vUO *D  
双目: return f(l(t)); tz4 ]qOH8  
return f(l(t1, t2)); Qd}m`YW-f$  
下面就是f的实现,以operator/为例 xsd_Uu*  
3$.deYa$R  
struct meta_divide wN1niR'  
  { <h%O?mkC  
template < typename T1, typename T2 > "Ve.cP,7(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MFTk qbc  
  { u H/w\v_I  
  return t1 / t2; F <>!kK/c  
} Q_* "SRz  
} ; ku$$ 1xq  
@KX \Er  
这个工作可以让宏来做: JlMT<;7\  
O5$/55PI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "k]CW\H6z  
template < typename T1, typename T2 > \ 3vcO!6Z5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zi`b2h  
以后可以直接用 mPI8_5V8]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _ZY)M  
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 u[nyW3MZ  
(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。。。) 8} =JKR^cK  
eF[63zx5*  
>:D j\"o  
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 =t6z \WB  
=FE|+!>PA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :ba5iMa  
class unary_op : public Rettype UnI 48Y  
  { foJdu+^  
    Left l; :0s]U_h  
public : =Umw$+fJr  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O_Oj|'bBC  
v) vkn/:  
template < typename T > =bEda]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zZVfj:i8  
      { |V<h=D5W  
      return FuncType::execute(l(t)); . 'Y]R3\M+  
    } (SKVuR%Jj  
&|/| ''A)  
    template < typename T1, typename T2 > %-d]X{J:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Cn+e.j@  
      { ],P;WPU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6/rFHY2q  
    } 9K9DF1SOa  
} ; zbq@pj)Qu  
G "73=8d  
aH^RoG}  
同样还可以申明一个binary_op N^3N[lD{  
,yd?gP-O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {mAU3x  
class binary_op : public Rettype lbpq_=  
  {  trAkcYd  
    Left l; D9z|VIw8  
Right r; I'|$}/\`  
public : jYe'V#5S#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3-&QRR#p  
Yb E-6|cz  
template < typename T > tg{H9tU;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qHxqQ'ks;  
      { ^Vpq$'!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); v8y1b%  
    } o LvZ   
)b:7-}d  
    template < typename T1, typename T2 > utIX  %0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p`l0?^r c"  
      { ,G2TVjz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); o93`|yWl  
    } @7B$Yy#  
} ; 5F~'gLH/F-  
<kCU@SK  
2o'Wy  
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 >k'c' 7/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sD=n95`v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z /9>  
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。 PbmDNKEh{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T3^GCX|!@  
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。。。 9<>wIl*T`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9o+)?1\  
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) s{$(*_  
下面是修改过的unary_op PF53mUs4  
lMBLIB]i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `tn{ei  
class unary_op |g//g\dd  
  { |b)Y#)C;  
Left l; nYX@J6!  
  N9v1[~ bv_  
public : ayfFVTy1d  
kYjGj,m"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v uoQz\  
-$dXE+&   
template < typename T > Y9&,t\ q  
  struct result_1 iT%} $Lu~  
  { K5xX)oV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~x ]jB  
} ; @*6 C=LL  
[rSR:V?"a  
template < typename T1, typename T2 > 'gTbA?+@5  
  struct result_2 BA%pY|"Q  
  { WYEKf9}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h3z{(-~y  
} ; urMG*7i <c  
c0;t4( &8  
template < typename T1, typename T2 > .`4{9?bR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /7t>TYip!  
  { k=4N.*#`y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); t\%HX.8[;%  
} R}4So1  
q gL aa  
template < typename T > p%*%n3bw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jO1r)hw N>  
  { BE_ay-  
  return OpClass::execute(lt(t)); uoX:^'q   
} 9&_<f}ou  
83Q 4On  
} ; SVB\  
z2QP)150  
znaUBv_  
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 6u7?dG'4  
好啦,现在才真正完美了。 lMg+R<$~I  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7lBAxqr2  
Bhp-jq'!B  
template < typename Right > sSi6wO$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2L} SJUk*  
  { nAjO6g6E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |(q9"  
} 1r]Io gI  
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。 zN:K%AiGxe  
.[JYj(p  
@)4]b+8Z  
oWC@w  
!=:$lzS^  
十. bind Gch[Otq]%  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 )>`G  
先来分析一下一段例子 8'4S8DM  
?`#/ 8PN  
"G@g" gP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !Y\D?rKZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /S(zff[at  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 371 TvZ4  
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。  )8UWhl=  
我们来写个简单的。 ,]cD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Lg*B>=  
对于函数对象类的版本: iIq)~e/ Z  
%e(z /"M=`  
template < typename Func > CCWg{*og  
struct functor_trait mHBnC&-/  
  { 3T}izG]  
typedef typename Func::result_type result_type; s+EAB{w$  
} ; f' aVV!  
对于无参数函数的版本: 9=V:&.L  
.%Ta]!0  
template < typename Ret > de;GrPLAi  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nx^]>w  
  { F>-B 3x  
typedef Ret result_type; r.>].~}4  
} ; $} =krz:r  
对于单参数函数的版本: ]b%Hy  
d\61; C  
template < typename Ret, typename V1 > ]):<ZsT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I S#FiH  
  { v {jQek4  
typedef Ret result_type; ,>eMG=C;g  
} ; I]&#Dl/  
对于双参数函数的版本: r]l!WRn  
jp"JafS/E  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |&[L?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > LK, bO|  
  { 4x;/HEb7?  
typedef Ret result_type; bBS,-vN  
} ; L}}y'^(  
等等。。。 A%D7bQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `(f!*Ru@/z  
DiEluA&w9  
template < typename Func > ?}RSwl  
struct func_return hvuIxqv!y  
  { t0nI('LX,  
template < typename T > 0em#-*|2"  
  struct result_1 *hQTO=WF  
  { \yd s5g!:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f"9q^  
} ; >9q&PEc  
P  '>SmQ  
template < typename T1, typename T2 > C#t'Y*  
  struct result_2 =7C%P%yt  
  { :bWUuXVtJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (q4),y<:[  
} ; &s$(g~ 4gC  
} ; BVr0Gk  
%c [F;ug  
5o6>T!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /}PF\j9#4  
tX@_fYb  
template < typename Func, typename aPicker > t: IN,Kl4  
class binder_1 CMCO}#  
  { zj/!In  
Func fn; ;w%*M}`5  
aPicker pk; XvE9 b5}  
public : Ci<ATho  
aAA9$  
template < typename T > ]6{*^4kX  
  struct result_1 ~-dV^SO  
  { RgGyoZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ojt`^r!V  
} ; ~,BIf+ \XF  
X*,%&6O*  
template < typename T1, typename T2 > ~",`,ZXQy  
  struct result_2 x#Q>J"g  
  { \N4 y<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #Ap;_XcKw  
} ; :OkT? (i  
L9@&2?k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #fL8Kq  
svuq gSn  
template < typename T > UH"#2< |b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l%`F&8K  
  { +Ag!?T  
  return fn(pk(t)); n f.wCtf].  
} OZIW_'Wm/  
template < typename T1, typename T2 > \T\b NbPn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :T._ba3|  
  { Hw|AA?,0-  
  return fn(pk(t1, t2)); BA:yQ  
} =r.mlc``W  
} ; C:uz6i1  
PI~1GyJr@;  
rC7``#5  
一目了然不是么? Q3 eM2i8Y  
最后实现bind 1$2D O  
h@@nR(<i  
 X!j{o  
template < typename Func, typename aPicker > iajX~kv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /c$\X<b);  
  { I"t(%2*q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R'dSbn  
} TP}h~8 /;  
O0:)X)b  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X<MO7I  
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。 0}:2Q#  
~+H" -+  
十一. phoenix =B];?%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?hR7<02  
M@(^AK{mU  
for_each(v.begin(), v.end(), jV/CQM5a+  
( =rd|0K"(r  
do_ $v`afd y  
[ ]u-02g  
  cout << _1 <<   " , "  /q@ s  
] Ln.ZVMZ;  
.while_( -- _1), Otz E:qe  
cout << var( " \n " ) MzYavg`  
) e8EfQ1 Ar  
); /?6gdN  
{u\%hpD_  
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: axk"^gps  
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 +"ueq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 y#<MV H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hAqg Iu*  
,WQ^tI=O  
#u5~0,F  
template < typename Cond, typename Actor > O3N_\B:  
class do_while :+%Zh@u\  
  { -z:&*=  
Cond cd; s-W[ .r|  
Actor act; 46h@j>/K  
public : }#v{`Sn%^C  
template < typename T > ir:d'g1k  
  struct result_1 %>WbmpIyc  
  { %5  
  typedef int result_type; +jqj6O@Tjr  
} ; S:8OQI  
^# A.@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'ZQWYr9R  
CkRX>)=py  
template < typename T > [<wbbvXR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S='syq>Aok  
  { DP7C?}(  
  do d'l$$%zJ  
    { 15zrrU~D  
  act(t); ]$M<]w,IJ2  
  } 5M23/= N  
  while (cd(t)); R: aYL~  
  return   0 ; )~rB}>^Z  
} p8,0lo  
} ; 137Xl>nO  
|*,jU;NI  
DI&MC9j(   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?A7Yk4Y.?N  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 rwpgBl  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ex?\ c"  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 4?/7 bc  
下面就是产生这个functor的类: Z,WW]Y,$  
3SARr>HRyI  
WwW^[k (X  
template < typename Actor > F* #h9 Y  
class do_while_actor GJ}.\EaAJ  
  { 135vZ:S  
Actor act; (:Cc3  
public : ggou*;'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k|O,1  
daOS8_py  
template < typename Cond > 9B)lGLL}q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qa}>i&uO  
} ; C=VIT*=  
_2jw,WKr  
hXX1<~k  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2z98 3^  
最后,是那个do_ >IR$e=5$  
JJl7JwSTW  
p,n\__  
class do_while_invoker m{&w{3pQk  
  { fW~*6ln  
public : 8Z:Ezg3^  
template < typename Actor > O3!d(dY=_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H4skvIl  
  { s#lto0b"8  
  return do_while_actor < Actor > (act); .v,bXU$@YG  
} f[qPG&  
} do_; {Bvm'lq`  
Lp~^*j(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l(Cf7o!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b%nkIPA  
最后来说说怎么处理break和continue (/fT]6(  
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。 :^G%57NX  
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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