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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda > T=($:n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Z  G3u  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, JdF;*`_7*  
ycTX\.KV  
> X<pzD3u  
{%*,KB>b  
  class filler ?Mtd3F^o?  
  { OW;]= k/(  
public : u,I_p[`E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0"#'Z>"  
} ; 4 cDjf~n  
qS:hv&~  
-W<x|ph U  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Yxp.`  
QX-%<@  
?#da4W  
{1Z8cV   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Dyyf%'\M  
Wxx? iW ,  
[@(M%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Bvb.N$G  
E<y0;l?H<  
u_shC"X:  
B&3oo   
二. 战前分析 Iy% fg',%  
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。 L )p*D(  
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 kZ~0fw-  
<b !nI N  
qbrY5;U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5)bf$?d   
  /* --------------------------------------------- */ t"4RGO)jh  
vector < int *> vp( 10 ); yhxen  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %5Q5xw]w3  
/* --------------------------------------------- */ p=sL KnLmZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Sc#B -4m  
/* --------------------------------------------- */ kK\G+{z?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N8S !&*m  
  /* --------------------------------------------- */ 9.)*z-f$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z]OXitt7  
/* --------------------------------------------- */ Z<jio  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); QhR.8iS  
I6@98w}"  
;;;aM:6\  
IYAvO%~  
看了之后,我们可以思考一些问题: <+o*"z\mI  
1._1, _2是什么? 1$mxMXNsJ  
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。 'Km ~3t  
2._1 = 1是在做什么? 2^RWGCEv  
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。 Va"H.]  
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。 $De14  
P&I%!'<   
A@M%}h  
三. 动工 4j+FDc`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ])Rs.Y{Q5  
VAPRI\uM;  
5yBaxw`  
qM}Uk3N0  
template < typename T > ;r<(n3"F  
class assignment b/;!yOF  
  { :buH\LB*P  
T value; 17kh6(X  
public :  KT'Ebb]  
assignment( const T & v) : value(v) {} K=lm9K  
template < typename T2 > 0oR'"Vo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } A)v! {  
} ; _:"PBN9  
7uy?%5  
f+3ico]f@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9)2 kjBeb  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1V ?)T  
q+<<Ku(20  
n/]w!  
$FR1^|P/G  
  class holder vl}fC@%WRI  
  { TEB<ia3+  
public : bzj9U>eY  
template < typename T > cl2+,!:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TgC8EcLr  
  { 'DLgOUvh  
  return assignment < T > (t);  j`H5S  
} e *9c33  
} ; *49({TD6`  
{9mXJu$cc  
V/N:Of:\R  
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: lSW6\jX  
F"I{_yleq'  
  static holder _1; -O&u;kh4g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 V%|CCrR  
<d*;d3gm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &ZyZmB  
而不用手动写一个函数对象。 8nV#\J9  
 x&^>|'H  
pk>p|q  
EuH[G_5e0  
四. 问题分析 MawWgd*  
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。 XHN*'@ 77;  
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。 $!Qv f  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 WF#3'"I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mE>v (JY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >{ /As][  
lRO7 Ae  
五. 问题1:一致性 %KjvV<f-a  
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?| :6h$1 +6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J~jxmh  
O8\>?4)  
struct holder }8lvi vR4  
  { 1&7~.S;km  
  // -=;V*;  
  template < typename T > _R/^P>Q?  
T &   operator ()( const T & r) const D6Q6yNE  
  { fCMFPhF  
  return (T & )r; heizO",8.&  
} --D&a;CO}  
} ; A,H|c="  
_0GM!Cny  
这样的话assignment也必须相应改动: (B/od#nU  
W~W `fm  
template < typename Left, typename Right > k_,wa]ws$  
class assignment <]w(1{q(  
  { Sh@en\m=#S  
Left l; k'6Poz+<  
Right r; %jBI*WzR  
public : 4Y'Kjx  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /7`fg0A  
template < typename T2 > 'gD,H X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :Qc[>:N  
} ; E\_Wpk  
J 7/)XS  
同时,holder的operator=也需要改动: {p90   
*X%dg$VcV  
template < typename T > H Z)an  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _x'?igy  
  { U@'F9UB`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); HxE`"/~.7k  
} i!nPiac  
<w1# 3Mu'  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 +t8{aaV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pBR9)T\ n  
dv7IHUFf  
return l(rhs) = r; C@P4}X0,=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 H?H(=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B* hW  
I\y=uC  
template < typename Tp >  ?|$IZ9  
class constant_t ZC!GKW P2  
  { ^q@6((O  
  const Tp t; )@hG#KMK  
public : ^Gt9.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n !oxwA!  
template < typename T > fGf C[DuY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #"PRsMUw  
  { Q($.s=&l;  
  return t; Qzh`x-S  
} ;ND)h pD+  
} ; w(6(Fze  
)=9EShz!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zZh\e,*  
下面就可以修改holder的operator=了 .ou#BWav/  
+\D?H.P  
template < typename T > "Vw;y+F}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WU:r:m+ >  
  { ;zpSyyp@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 13f@Ox$  
} _?m%i]~o  
J;R1OJs S  
同时也要修改assignment的operator() '*d);{D8  
CHGV1X,  
template < typename T2 > :}n\ r/i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 97L|IZ s)  
现在代码看起来就很一致了。 #ouE, <  
Pkq?tm$#  
六. 问题2:链式操作 ,x]xtg?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nyRQ/.3  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 2cu?2_,  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 H}f} Y8J{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 kCVO!@yZz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N5%Cwl6i  
Z{p)rscX  
template < typename T > ?E2$  
struct result_1 F?jFFw im  
  { h+"UK=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; c&]nAn(  
} ; }z|@X KA#  
EZw<)Q   
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: [(d))(M$|  
PSR21;  
template < typename T > i^I U)\   
struct   ref fEgwQ-]  
  { c:OFBVZ   
typedef T & reference; 4],*y`& g  
} ; 6$*\%  
template < typename T > qTV;L-  
struct   ref < T &> ->q^$#e  
  { {g@?\  
typedef T & reference; wBa IN]Y,  
} ; dPx{9Y<FzU  
PQJI~u9te}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: iQ7S*s+l5O  
56JvF*hP  
template < typename T > G Ch]5\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,+mH1#-3  
  { by0@G"AE+  
  return l(t) = r(t); #l<un<  
} 9irT}e  
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。 %j7HIxZh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 jVxX! V  
9%  wVE]  
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 UFOUkS F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #@^mA{Dt5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \YN(rD-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6_vhBYLf  
最后的布局是: Rg,]d u u?  
                Add s ~ Xa=_+D  
              /   \ $sa5aUg }  
            Divide   5 R{R'byre  
            /   \ #eZm)KFQg  
          _1     3 MjrI0@R  
似乎一切都解决了?不。 Pr_$%x9D  
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。 a|u&N:v7B  
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。 -rXo}I,VI  
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: 2]i>kV/,0  
:u4q.^&!e  
template < typename Right > a"Q>K7K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Kx<T;iJ}  
Right & rt) const <GRplkf`  
  { 8+=-!": ]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QH]G>+LI5  
} vXUq[,8yf  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K'tckJ#%  
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。 m_;<7W&p]  
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。 qy$1+>f1  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 |u5Xi5q.f  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 T x 6\  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? M%S.Z4D (0  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: |Js?@  
V#-\ 4`c  
template < class Action > >mXq= 9L4  
class picker : public Action yG~7Xo5  
  { wrJ:jTh  
public : 6:$+"@ps  
picker( const Action & act) : Action(act) {} PS\n0  
  // all the operator overloaded 8V f]K}d  
} ; fHc/5uYW  
;mtv  
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。  )o\U4t  
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: ?K>=>bS^h  
'v?"TZ  
template < typename Right > ?]In@h-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3H_%2V6#V1  
  { AhauNS^"{R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [/'=M h  
} WPXLN'w+  
jYJRG<*e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )&$p?kF  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 1.6Y=Mh=i[  
z pV+W-j]  
template < typename T >   struct picker_maker JA(M'&q4  
  { KvtX>3#qM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PD$@.pib  
} ; '3'*VcL(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _1EWmHZ?  
  { ! {c"C  
typedef picker < T > result; ,lUr[xzV  
} ; Z?AX  
bzh`s<+  
下面总的结构就有了: UP?]5x>  
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。 Pi&8!e<  
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。 GDBxciv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gPYF2m  
至此链式操作完美实现。 %`b %TH^  
XI8rU)q  
]%I}hj J  
七. 问题3 Oqy&V&-C  
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。 eABLBsx  
W^sH|2g  
template < typename T1, typename T2 > '"~ 2xiin  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KDUa0$"  
  { 4qe!+!#$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \&Bvh4Q  
} stcbM  
d|Q_Z@;JF  
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: 530Z>q  
!W?6,i-]  
template < typename T1, typename T2 > =bDy :yY}  
struct result_2 [t.x cO  
  { ?Gr2@,jlD  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6Q}WX[| tQ  
} ; D qh rg;  
6 OLp x)fG  
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? x+B7r& #:  
这个差事就留给了holder自己。 )xPfz  
    "1X@t'H38  
gI5"\"T{  
template < int Order > IP3%'2}-  
class holder; B+Ox#[<75  
template <> C_q@ixF{  
class holder < 1 > B4d\4S_r%  
  { NL7CeHs5  
public : _Vl22'wl  
template < typename T > WY3D.z-</  
  struct result_1 yWkg4  
  { QO|roE  
  typedef T & result; lf?dTPrD  
} ; OqNtTk+  
template < typename T1, typename T2 > L28DBjE)A  
  struct result_2 Bk)*Z/1<x  
  { F\U^-/0,  
  typedef T1 & result; GR ^d/  
} ; =MCQNyf+  
template < typename T > :,]*~Nl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XI"8d.VR  
  { K[/sVaPZ  
  return (T & )r; [8OQ5}do/  
} 3|qT.QR`Z  
template < typename T1, typename T2 > hCvK2Xu   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R3,O;9i  
  { dnXre*rhz  
  return (T1 & )r1; b?Zt3#  
} M,V~oc5  
} ; 5S&'O4yz^  
D Xjw"^x  
template <> |2'u@<(Z/  
class holder < 2 > q` Z_Bw  
  { ZQV,gIFys  
public : 'Bc{N^  
template < typename T > %D9,Femt  
  struct result_1 o:x,zfW  
  { Y(D&JKx  
  typedef T & result; qzbpLV|  
} ; :\sz`p?EC  
template < typename T1, typename T2 > A\IQM^i  
  struct result_2 EJ&aT etQ  
  { nz%{hMNYH  
  typedef T2 & result; zUNWcv!& "  
} ; l]wjH5mz=i  
template < typename T > 2qQG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QhqXd  
  { V% PeZ.Xv  
  return (T & )r; dd{pF\a  
} oI2YJ2?Je8  
template < typename T1, typename T2 > 5OS|Vp||b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gp`H>Sn.|  
  { m.|__L  
  return (T2 & )r2; md.#n  
} `Fn6*_n  
} ; ja1WI  
HC[)):S*  
I]dt1iXu_{  
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> >。  I0v$3BQ4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .>A`FqV$~+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d@u)'AY%/  
+dB/SC-^U  
return l(i, j) = r(i, j); =!pfgE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7=e!k-G  
HXY,e$c#y  
  return ( int & )i; [->uDbtzL  
  return ( int & )j; %n7mN])  
最后执行i = j; 3\~ RWoB0u  
可见,参数被正确的选择了。 ud}B#{6  
!rwe|"8m?u  
&y~EEh|  
C~PoC'"q  
b{WEux{)  
八. 中期总结 Gs7#W:e7  
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: Ivdg1X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t^Hte^#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。 V/; / &  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor SA1| 7  
D6M ktE)'  
.&R j2d  
}% m:^*@$9  
gOnVN6  
#4Z]/D2G  
九. 简化 kCoTz"Z-  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 N4z(2.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %M/rpEE"b%  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: -N4km5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )C0dN>Gb  
  +-*/&|^等 bF#1'W&  
2. 返回引用。 &1k2J   
  =,各种复合赋值等 Pn;Tg7oz  
3. 返回固定类型。 nWd]P\a'V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ry+Ax4#+(y  
4. 原样返回。 Ie14`'  
  operator, hrt ]Qn&  
5. 返回解引用的类型。 Cc7YjsRW  
  operator*(单目) /'S@iq  
6. 返回地址。 n,.ZLuBEX  
  operator&(单目) 4Em$L]7   
7. 下表访问返回类型。 %%=PpKYtSD  
  operator[] \@ j YY~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4z$}e-  
  operator<<和operator>> yhBf%m  
a/(IvOy#6  
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。 T9,T'y>BD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @&7|Laa  
zURob MpE#  
template < typename Left > 6)QJms  
struct value_return 'W>Zr}:  
  { iTgv8  
template < typename T > w N-np3k  
  struct result_1 [`u3SN/P  
  { ELlTR/NW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; GG KD8'j]  
} ; pjh o#yP  
Tn'_{@E;  
template < typename T1, typename T2 > Gxj3/&]^Y  
  struct result_2 $G_,$U !  
  { HalkNR-eEm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; IQz:D J  
} ; +/L "A  
} ; qq)Dh'5*e,  
j |N8"8"  
z g'1T2t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tBZ&h` V  
^3q o%=i  
下面我们来剥离functor中的operator() ~|7jz;$V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 99<0xN(25  
m)]A$*`<  
return l(t) op r(t) ~BSE8M+r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w=r3QKm#K  
return op l(t) lQnl6j  
return op l(t1, t2) cjd Z.jR2  
return l(t) op ylEQeN  
return l(t1, t2) op BgzER[g|q{  
return l(t)[r(t)] \8I>^4t'/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C9`J6Uu  
@y#QHJ.j  
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:  ?Cu1"bl  
单目: return f(l(t), r(t)); Hvm+Tr2@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); JpFfO<uO  
双目: return f(l(t)); :-I~-Yj  
return f(l(t1, t2)); vWM3JH~a6  
下面就是f的实现,以operator/为例 RuW62QSq  
*i}Nb* Z3  
struct meta_divide D9#?l <D  
  { r dc} e"v  
template < typename T1, typename T2 > Q|^TR__  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7d7"^M  
  { %/86}DCfE?  
  return t1 / t2; nmLn]U=  
} 5K~kzR L$r  
} ; |Bv?! sjf  
yWs_Z6b  
这个工作可以让宏来做: | CC(`<\R  
`@Q%}J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~B NLzt3%O  
template < typename T1, typename T2 > \ ?Q~6\xA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Pmj]"7Vd[  
以后可以直接用 BZXP%{njS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #b~wIOR)Z  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Llf |fayq  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) (ei;Y~i  
Ew4>+o!  
Dn 6k,nVh  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `o9vE0^T<  
W.xlS ZEB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F^ m`j6  
class unary_op : public Rettype V7zF5=w  
  { m]bv2S+5y  
    Left l; WhO;4-q)2  
public : yAu-BObD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} FyZa1%Tv@  
k \|[=  
template < typename T > H$:Z`CQt<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VtR?/+8X  
      { 5aF03+ko  
      return FuncType::execute(l(t)); Q9lw~"  
    } 0L34)W  
6AZJ,Q\E@  
    template < typename T1, typename T2 > RP 2MtP"M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const idm!6]  
      { "d a%@Zy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `ym@ U(;N  
    } Xwg|fr+p  
} ; -%&_LE9ZtS  
$J/Z~ (=JT  
O7#ECUH  
同样还可以申明一个binary_op ~~?4w.k  
k)W8%=R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BReNhk)S  
class binary_op : public Rettype wW3fsXu  
  { gr'M6&>  
    Left l; D t~Jx\\  
Right r; gI&& LwT4  
public : &%~2Wm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Kilq Jg1%C  
Lm kv .XF  
template < typename T > RVFQ!0 C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `laaT5G\y  
      { <a-I-~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); or_x0Q  
    } tHSe>*eC  
{x $H# <Y  
    template < typename T1, typename T2 > ^X6fgsjz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tJ>OZ  
      { v;S7i>\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (+<SR5,/3  
    } mPNT*pAO  
} ; f>)k<-<yj  
r\y~ :  
oYNP,8r^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 :t\pi. uWt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 K~A$>0c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "5mdq-h(  
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。 r5qp[Ss3F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! NymS8hxR  
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。。。 =J0X{Ovn4z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )bZS0f-  
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) Y`S9mGR#  
下面是修改过的unary_op )%q]?@kB  
FbB> Md;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4h>Dpml  
class unary_op qp*C%U  
  { i,R<`K0  
Left l; )v1n#m,W  
  /TTmMx*  
public : 2R&msdF   
} h|1H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =6b^j]1  
&B uO-  
template < typename T > SxLu<  
  struct result_1 gc-yUH0I  
  { 0c4H2RW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i]8HzKuiW  
} ; Rh-e C6P  
!/G2vF"  
template < typename T1, typename T2 > +Zu*9&Cx  
  struct result_2 `}gjfu -'\  
  { vn@9Sqk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SMVn2H@  
} ; +E7s[9/r  
-QL_a8NL  
template < typename T1, typename T2 > {D1"bDZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B1>aR 7dsf  
  { &wsxH4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q=lQy  
} w,dDA2,  
NF <|3|  
template < typename T > 8 /1 sy.R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zr,:i MPZ  
  { <A +VS  
  return OpClass::execute(lt(t)); R]e?<,"X  
} )Xxu-/-  
!6: kJL}U  
} ; GU'/-6-T  
'#REbY5ev  
oJJ2y  
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 0R&$P 6  
好啦,现在才真正完美了。 b f.__3{  
现在在picker里面就可以这么添加了: M=hxOta  
H%`Ja('"p  
template < typename Right > ;^nN!KDjR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V dp wZ  
  { (K"U #Zn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z-W>WR  
} v'(p."g  
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。 n>?o=_|uR  
I!?-lI@(  
UU')V  
HV@ C@wmg  
8SII>iL{  
十. bind 25%[nkO4  
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。 <U(wLG'XS  
先来分析一下一段例子 iIFM 5CT  
.$5QM&  
Coz\fL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ) -x0xY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 f0+)%gO{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &GF@9BXI3  
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。 zi l^^wT0J  
我们来写个简单的。 hw/ :  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]cvP !  
对于函数对象类的版本:  }t}y  
 nen(  
template < typename Func > +6tj w 6  
struct functor_trait $'FPsoH  
  { Y=+pz^/"  
typedef typename Func::result_type result_type; $'# hCs  
} ; f& P'Kxj_  
对于无参数函数的版本: 0Z9>%\km_  
Vx$ ?)&  
template < typename Ret > <7-:flQz~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X6I"&yct  
  { "NR`{1f:O  
typedef Ret result_type; cKt=_4Lf  
} ; Fd!Np7xw  
对于单参数函数的版本: D4nYyj1O3  
8,unq3  
template < typename Ret, typename V1 > 8D3|}z?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &`+tWL6L  
  { gXZl3  
typedef Ret result_type; hKo& ZWPq  
} ; pRyePxCDj)  
对于双参数函数的版本: <4r3ZV;'  
E(]39B"i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \ vf&Ldk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > m,YBk<Bx  
  { _p0@1 s(U  
typedef Ret result_type; SVKjhZK  
} ; bzYj`t?  
等等。。。 LY Y3*d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9yla &XTD  
3%gn:.9N  
template < typename Func > DJ)Q,l*|N9  
struct func_return MvV\?Lzj   
  { _Q XC5i  
template < typename T > h"R{{y f2  
  struct result_1 }7)iLfi  
  { Z !HQ|')N5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H,8HGL[l  
} ; L\;n[,.  
"m2g"x a\7  
template < typename T1, typename T2 > ?r P'PUB  
  struct result_2 +d/V^ <#  
  { H!N`hEEj>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m5i?<Ko@  
} ; YU >NGC]}d  
} ; <5).(MTa  
9BW"^$  
PydU.,^7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]J|]IP Xy  
G,o5JL"t  
template < typename Func, typename aPicker > JK.<(=y\  
class binder_1 $W}YXLFj?  
  { BF)!VnJ  
Func fn; VY9o}J>,w  
aPicker pk; 2h=QJgpCG  
public : Z'hHXSXM  
!q]@/<=  
template < typename T > {,;R\)8D  
  struct result_1 2Kg-ZDK8  
  { p;nRxi7'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; o'Rr2,lVi  
} ; {N.J A=  
\3K%>   
template < typename T1, typename T2 > ^:hI bF4G  
  struct result_2 NgI n\) =0  
  { Xg <R+o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7bk=D~/nSg  
} ; N$&)gI:  
T( LlNq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~;)H |R5kV  
5N~JRq\  
template < typename T > YB`1S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WR :I2-1  
  {  =&8Cg  
  return fn(pk(t)); LZ'Y3 *  
} NC @L,)F  
template < typename T1, typename T2 > ^uCZO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -d+o\qp"#  
  { d U}kimz  
  return fn(pk(t1, t2)); I9VU,8~  
} TmEJ!)*  
} ; DH IC:6EY  
G*N}X3H:o  
==!k99`f,  
一目了然不是么? h85 kQ^%  
最后实现bind ov$S   
wk9qyv<  
]K0G!TR<  
template < typename Func, typename aPicker > j 3t,Cx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _48@o^{  
  { YP4lizs.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hBRcI0R  
} fk5$z0/  
~~iFs ,9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 pu OAt  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 a[ Y\5Ojm  
` zoC++hx  
十一. phoenix Z%4w{T+[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BJ*8mKi h  
1`q>*S](  
for_each(v.begin(), v.end(), +3d.JQoKl  
( OAiSE`  
do_ v$d^>+Y#  
[ &@U)  
  cout << _1 <<   " , " -]~KQvIH!  
] *S= c0  
.while_( -- _1), -\I".8"YE  
cout << var( " \n " ) 2~B9 (|  
) @9AK!I8f  
); ]1)#Y   
)RCva3Ul  
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: yM PZ}  
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 zd0 [f3~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hd%O\D?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aGs\zCAP  
(dnaT-M3  
7*>(C*q=  
template < typename Cond, typename Actor > =yCz!vc  
class do_while q]\GBRp  
  { Nc_Qd4<[@G  
Cond cd; v/G)E_  
Actor act; BenUyv1d  
public : "lnI@t{o  
template < typename T > ]w/%>  
  struct result_1 P.Gmj;  
  { g;-6Hg'  
  typedef int result_type; w:3CWF4q]  
} ; OhW o  
=IEei{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} XGcl9FaO}  
Mh@RO|F  
template < typename T > {^A,){uX]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 60XTdJkDkA  
  { 4S\St <  
  do \J-}Dp\0b  
    { ]yV,lp  
  act(t); Y+Cqc.JBQ  
  } WT'?L{  
  while (cd(t)); j`l'Mg  
  return   0 ; @3_."-d  
} ;y]BXW&l&  
} ; =2OLyZDI  
)u>/:  
#!7b3>}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Aq,&p,m03  
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。 I~T~!^}U  
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。 j}aU*p~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。 &:[hUn8jU  
下面就是产生这个functor的类: Wu@v%!0  
@p [ml m  
X*< !_3  
template < typename Actor > i-M<_62c  
class do_while_actor (_nU}<y_i  
  { &pFP=|Pq  
Actor act; %d^ =$Q  
public : Z"N}f ,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jn._4TQ*}  
d Z P;f^^  
template < typename Cond > `%$l b:e  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w\%AR1,rs  
} ; tk66Ggi[K  
!n`Y^  
=y]F cxF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 owe6ge7m  
最后,是那个do_ kn= fW1  
2'-o'z<  
RN ~pC  
class do_while_invoker I;UCKoFT  
  { I'c rH/z9  
public : H]PEE!C;xC  
template < typename Actor > k.?@qCs[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `2a7y]?  
  { f"aqg/l  
  return do_while_actor < Actor > (act); OR<%h/ \f  
} .9$ 7 +  
} do_; "W@>lf?"  
rtT*2k*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ueLdjASJ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >vZ^D  
最后来说说怎么处理break和continue KA{ JSi  
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。 u iR[V~  
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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