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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =+ vl+h  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 A(v5VvgZE  
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, 8%Eemk>G{  
QFX/x  
=6H  
EgB$y"fs  
  class filler <l!{j?Kx  
  { XN %tcaY  
public : 0T7c=5z4W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -)E nr6  
} ; <!G%P4)  
[L`w nP  
ic=tVs  
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: ==]BrhZK  
&|Cd1z#?  
$ts1XIK%  
Sece#K2J|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); HY>zgf,0  
?Jy /]j5fI  
9ymx;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W\1V`\gF  
=tQ^t4_  
0/TP`3$X#"  
D4IP$pAD  
二. 战前分析 Y DWV=/  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 `x:8m?q05  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Z(wj5;[G  
HF;$Wf+=J  
MfG8=H2#|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PW QRy  
  /* --------------------------------------------- */ MiN|u  
vector < int *> vp( 10 ); C.N#y`g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); LCMZw6p  
/* --------------------------------------------- */ <Gw>}/-^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); reI4!,x  
/* --------------------------------------------- */ .9VhDrCK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k^ Qd%;bdF  
  /* --------------------------------------------- */ '4e, e|r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Boj#r ,x  
/* --------------------------------------------- */ >hv8zHOO:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?)V|L~/  
M'5PPBSR  
6.6;oa4j  
CAbR+ y  
看了之后,我们可以思考一些问题: vp&N)t_  
1._1, _2是什么? m bZn[D_zi  
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。 8k9Yoht  
2._1 = 1是在做什么? FT[of(g^  
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。 Y{7)$'At  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 mPJ@hr%3  
|YcYWok  
!$pnE:K  
三. 动工 32z2c:G  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *6/OLAkyF  
x%`tWE|  
1<D^+FC4b,  
JJ4w]Dd4  
template < typename T > .Ge`)_e  
class assignment <pIel   
  { oZ\zi> Y,  
T value; ]Wg&r Y0  
public : z*e`2n#\  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~@d4p|K  
template < typename T2 > `b*x}HP$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,Fzuo:{uy  
} ; vn1*D-?  
]=G  dAW  
r,Tq";N'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 MHQM'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ZfVw33z  
OfPv'rW{x  
u3C0!{v  
o-+H-  
  class holder Y,M 2 D  
  { b NR@d'U  
public : BT|n+Y[  
template < typename T > -Ic<.ix  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -GZ:}<W 6+  
  { zn#lFPj12  
  return assignment < T > (t); 8SOfX^;o  
} Wxzh'c#\8  
} ; =;{8)m  
D!rD-e  
ge|Cv v  
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: rYO~/N  
'k9 Qd:a}  
  static holder _1; Nn{/_QG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Fd/Ra]@\Y  
Rja>N)MzBf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2Q)pT$  
而不用手动写一个函数对象。 Cig! 3  
d~;U-  
1EQLsg`d^  
ZsN3 MbY  
四. 问题分析 :RDQP  
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。 d;v<rw  
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。 .(Tf$V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $D;-;5[-/r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :wz]d ~)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I<!,_$:  
R_gON*9  
五. 问题1:一致性 Lm7fz9F%  
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?| ~}g) N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?P"j5  
e$N1m:1*  
struct holder I>:.fHvUC  
  { ,~>u<Wc!S  
  // Bxk2P<d  
  template < typename T > ofuQ`g1hb  
T &   operator ()( const T & r) const UQO?hZ!y/.  
  { +?^lnoX  
  return (T & )r; 5!qLJmd=  
} CO{AC~  
} ; V`xE&BI  
+m4?a\U  
这样的话assignment也必须相应改动: x }i'2   
7'RU\0QG  
template < typename Left, typename Right > (|sqN8SbA  
class assignment V"5LNtf  
  { `o6T)49  
Left l; q(Zu;ecBN  
Right r; S#l)|c_~  
public : 7l3Dx w/N  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D)bR-a_^  
template < typename T2 > ZU.f)94u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Idr|-s%l6'  
} ; ;fB!/u  
w"AO~LF  
同时,holder的operator=也需要改动: v<E_n;@9k  
ZmZ7E]c  
template < typename T > r?}L^bK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -z'6.I cO  
  { # N'_~:H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vjd;*ORB  
} [t"#4[  
<^"0A  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 r-ljT<f%J[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VE*& t>I  
^K[[:7Aem  
return l(rhs) = r; 4_w{~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 |V mQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J-W8wCq`  
tNYCyw{K  
template < typename Tp > c1h?aP  
class constant_t Z(hRwIOF  
  { I ka V g L  
  const Tp t; >:P-3#e*  
public : CM 8Ub%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rQ&F Gb  
template < typename T > )P9&I.a8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~}ba2dU8  
  { g&d tOjM  
  return t; 2qPQ3-'  
} p/Ri|FD6  
} ; M][Zu[\*  
GL3olKnL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ..yLtqos  
下面就可以修改holder的operator=了 5 0<  
!KLY*bt6  
template < typename T > H~~>ut6`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ::!{f+Up  
  { dgW/5g  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kx07Ium  
} #RP7?yGM,  
Df0m  
同时也要修改assignment的operator() 89[OaT_hs  
g BV66L  
template < typename T2 > 7r$'2">K(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <26Jif:  
现在代码看起来就很一致了。 q[TW  
9FmX^t$T  
六. 问题2:链式操作 qrY]tb^K  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X;3gKiD  
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。 >?ckBU9  
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。 [-w+ACV~  
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。 ~%u;lr  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *"sDsXo- I  
="s>lI-1a  
template < typename T > \-RVPa8k  
struct result_1 kcZz WG|n  
  { 5+Hw @CY3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9pq-"?vHY0  
} ; SAN/ fnM  
 ui1h M  
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: fC!+"g55  
(zhi/>suG  
template < typename T > u;=a=>05IR  
struct   ref _A=Pr _kN  
  { !KmSLr7xU  
typedef T & reference; g:fzf>oQ>p  
} ; !z?;L_Lb  
template < typename T > =l1O9/\9  
struct   ref < T &> O"f|gc)GLz  
  { THz=_L6  
typedef T & reference; IW- BY =C  
} ; 1n EW'F  
~\[\S!"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Dt]*M_  
2[Vs@X  
template < typename T > ^26}8vt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const btv.M  
  { v>p}f"$`  
  return l(t) = r(t); 17@#"uT0  
} wQ~F%rQ$  
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。 :DR}lOi`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 k+y>xI,  
^Mi&2AvS  
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 E~eSHJ(oR7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p^9u8T4l1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o 9{~F`{p  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hT[w" &3  
最后的布局是: TW~9<c  
                Add D|X@aUp 8}  
              /   \ (xlA S  
            Divide   5 F!~oJ  
            /   \ QOKE9R#Y  
          _1     3 _.K<#S  
似乎一切都解决了?不。 i2 m+s;  
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。 xGo,x+U*  
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。 <ly.l]g  
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: b%D}mxbS  
ky |Py  
template < typename Right > l]KxUkA+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -`} d@x  
Right & rt) const Kf'oXCs  
  { J?84WS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `HJRXoLySW  
} 9zD^4j7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Sz'JOBp  
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。 ad'C&^o5  
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。 TaE&8;H#N  
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。 ~t.M!vk  
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。 7&{[Y^R]"  
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? D+69U[P_A  
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: 8^av&u$  
5_= HtM[v]  
template < class Action > E>3(ff&  
class picker : public Action A]q"+Z]  
  { "`aLSw75x  
public : R[{s\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} iK <vr  
  // all the operator overloaded 7S)u7  
} ; eBxOa  
1 8kzR6(W  
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。 R[_UbN 28  
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: G$!JJ. )d  
zd^QG  
template < typename Right > .m_-L Y-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |)IS[:X  
  { [SX>b"L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Hv.n O-c  
} ecG,[1];  
3F|#nq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > b$G &i'd  
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。 z 2Rg`1B  
)TV{n#n  
template < typename T >   struct picker_maker Y76UhtYH  
  { NY9\a[[^[8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Gtpl5gQH  
} ; i\z,)xp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .iXI oka  
  { jj8h>"d  
typedef picker < T > result; @O Rk  
} ; euc|G Xs  
*mTx0sQz(J  
下面总的结构就有了: yp.\KLq8)  
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。 UA]U_P$c  
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。 Jx_BjkF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 s6| S#  
至此链式操作完美实现。 y?*4SLy  
MH=;[| N  
^E349c-|  
七. 问题3 %^ z## 7^  
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。 n#lZRwhq  
^-GzWT  
template < typename T1, typename T2 > M5>cYVG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?7"6d p_K  
  { =w <;tb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sGs_w:Hn  
} 7.N~e}p 8  
YdNmnB %J  
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: |Xv]s61  
$m)[> C  
template < typename T1, typename T2 > TDo!yQ  
struct result_2 oUG!=.1}K5  
  { K:\db'``  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (np60mX<  
} ; 9j~|m  
eQQ*ZNG  
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? }4A $j{\  
这个差事就留给了holder自己。 L5-Kw+t  
    d2XS w>  
,U^V]jC  
template < int Order > 2J5RZg9jL  
class holder; B8sc;Z.  
template <> B%Vz -t  
class holder < 1 > Tz{f 5c&  
  { cgevP`*]  
public : Y~%9TC  
template < typename T > oe*Y(T\G  
  struct result_1 27q=~R}  
  { "Gh5 ^$w?j  
  typedef T & result; aS,M=uqqK  
} ; uiQRRT  
template < typename T1, typename T2 > G34fxhh  
  struct result_2 krI@N}OU  
  { o@!Uds0  
  typedef T1 & result; EmO{lCENk  
} ; Y3RaR 9  
template < typename T > W+&<C#1|]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FT/STI  
  { 6)_svtg  
  return (T & )r; ltH?Ew<]  
} ?ot7_vl  
template < typename T1, typename T2 > -SGo E=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o,yP9~8\  
  { 1Ff Sqd  
  return (T1 & )r1; :497]c3#5C  
} pX~X{JTaL)  
} ; M~jV"OF=  
xYUC|c1Q9  
template <> K[~fpQGbV1  
class holder < 2 > ,KyG^;Riy  
  {  wq@{85  
public : _)U[c;^6  
template < typename T > U&}v1wdZ3  
  struct result_1 VQ,;~^Td  
  { 8n1<nS<  
  typedef T & result; NplWF\5y  
} ; lI"~*"c`  
template < typename T1, typename T2 > -mur` tC  
  struct result_2  ^D.u   
  { ft" t  
  typedef T2 & result; Z\9DtvV  
} ; gfY1:0  
template < typename T > BhcTPQsW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MJDW-KL-  
  { 44p?x8(z*  
  return (T & )r; 8,^2'dK34  
} MaS"V`NI  
template < typename T1, typename T2 > $pLJtQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z:7 i@m  
  { \J0fr'(S  
  return (T2 & )r2; b|'{f?  
} ,K>q{H^  
} ; 4[o/p8*/  
cU  
c?H@HoF  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 V9dJNt'Ui  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 41Nm+$m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zD z"Dn9  
;?K>dWf3f  
return l(i, j) = r(i, j); } S,KUH.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2QN ~E  
s=BJ7iU_68  
  return ( int & )i; Y :-O/X  
  return ( int & )j; Q%Fa1h:2&  
最后执行i = j; bnYd19>  
可见,参数被正确的选择了。 LZ 3PQL  
a58]#L~  
5H!6 #pqM  
2C59fXfd  
vkgAI<  
八. 中期总结 q0y#Y  
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: Fk*C8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 cq#=Vb  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4/J"}S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor FIEA 'kUy  
OKO+(>A Q  
|K,[[D<R  
li7"{+ct  
L7rH=gZ&!]  
l =Is-N`  
九. 简化 ZtofDp5B  
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。 D%%@+3a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D]StDOmM  
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: "t!_b ma  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4;D>s8dgG  
  +-*/&|^等 fUV;3du  
2. 返回引用。 :% m56  
  =,各种复合赋值等 }xG~ a=,  
3. 返回固定类型。 p1`") $  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p.@_3^#|  
4. 原样返回。 > %B7/l$  
  operator, X7Z=@d(  
5. 返回解引用的类型。 lV ra&5  
  operator*(单目) iR39lOr  
6. 返回地址。 \>N"{T  
  operator&(单目) L2}p<?f  
7. 下表访问返回类型。 n{8v^x  
  operator[] z\zqmW6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2[QyH'"^E  
  operator<<和operator>> W6Z3UJ-  
;cD&qheDV  
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。 (\o &Gl  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <#%kmYSL  
4E 0 Y=  
template < typename Left > l37) Q  
struct value_return 5kdh!qy[$,  
  { I\WBPI  
template < typename T > WN6%%*w  
  struct result_1 25wvB@0&  
  { -?Kd[Ma  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K^f&+`v6_  
} ; ]rM HO  
S>nf]J`  
template < typename T1, typename T2 > B +<i=w  
  struct result_2 =OR "Bd:O  
  { GEbm$\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m&{%6  
} ; A=bBI>GEYP  
} ; {O"N2W  
=Eb4Iyz  
& T&>4I!'M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g), t  
PGNH<E)  
下面我们来剥离functor中的operator() |:)ARH6l#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {T'M4y=)i  
_<m yM2z  
return l(t) op r(t) yDmx)^En  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #.W^7}H  
return op l(t)  Lxqv  
return op l(t1, t2) W~Ae&gcn#  
return l(t) op v FWg0 $,  
return l(t1, t2) op ]!'9Y}9a  
return l(t)[r(t)] 7j~}M(s"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S<Od`I  
(>M? iB  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: P`TJqJiY~  
单目: return f(l(t), r(t)); CEl9/"0s6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _4-UM2o;  
双目: return f(l(t)); ;!Q}g19C  
return f(l(t1, t2)); s^zX9IVnp  
下面就是f的实现,以operator/为例 3Xl!Z^W  
+V;@)-   
struct meta_divide }+dDGFk  
  { Qoom[@$  
template < typename T1, typename T2 > 6u [ B}%l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 07#e{   
  { ds "N*\.  
  return t1 / t2; 9D,/SZ-v  
} rJw Ws  
} ; y\@INA^  
1T/ 72+R0  
这个工作可以让宏来做: r"bV{v  
4ztU) 1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \Jm^XXgS  
template < typename T1, typename T2 > \ #CTeZ/g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; mT&?DZ9<  
以后可以直接用 +XoY@|Djd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =kDh:&u%  
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 +Vw]DLWR  
(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。。。) Y |'}VU  
M=#'+CF}W  
vV*i)`IXe  
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 0.z\YTZ9  
MNu\=p\Eq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s]'EIw}mo  
class unary_op : public Rettype G' 0JK+=o  
  { s~g0VNu Y  
    Left l; R@A"U[*  
public : R>y/Y<5=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} H*E4+3y  
..;ep2jSs  
template < typename T > s_4y^w]aX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E:ti]$$  
      { Ck>{7 Gw  
      return FuncType::execute(l(t)); |?<^4U8  
    } f`bRg8v  
y1_z(L;I  
    template < typename T1, typename T2 > v&r\Z @%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~fY\;  
      { 'j 'G4P_G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -n~%v0D8c  
    } < gu>06  
} ; mJ JF  
 Vl`!6.F3  
\kEC|O)8  
同样还可以申明一个binary_op LtVIvZie  
)JXy>q#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~=k?ea/>  
class binary_op : public Rettype q"$C)o  
  { xM2UwTpW  
    Left l; +~\1g^h  
Right r; G6q*U,  
public : /33m6+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9?zi  
0T.kwZ8  
template < typename T >  >^J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |H&&80I  
      { h%8C_m A  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o@uZU4MM  
    } y7U?nP ')+  
g[ O6WZ!F_  
    template < typename T1, typename T2 >  4 `]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a+,zXJQYq  
      { 3S{3AmKj?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^F g!.X_  
    } -fT}Nj\  
} ; 7_CX6:  
5 [X,?  
P 9?I]a)G  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 eZMfn$McJv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <K {|#ND#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7_c/wbA#me  
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。 tKY g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! nUScDb2|  
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。。。 7Y6b<:4j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8c5=Px2\  
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) +@qIDUiF3  
下面是修改过的unary_op D8\9nHUD`  
0;tu}]jnN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >Y=qSg>Ik  
class unary_op $/"QYSF  
  { v{pW/Fu~  
Left l; EnP>  
  GxS!Lk  
public : jQ3&4>gj  
BDT"wy8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9=.7[-6i9  
*QA{xvT  
template < typename T > f6`W(OiE  
  struct result_1 m ;{(U Z  
  { #Q$e%VJ(c1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L3Ivm :  
} ; vY);7  
3v>w$6  
template < typename T1, typename T2 > ih(Al<IS  
  struct result_2 +c' n,O~3  
  { !112u#V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  I|. <  
} ; Xh@;4n  
IubzHf  
template < typename T1, typename T2 > b]g#mQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ccwz:7r  
  { 1^tM%2rP'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jKb4d9aX  
} eqk.+~^  
'tJxADK  
template < typename T > BMItHn].  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <z8z\4Hz  
  { cv-;fd>'  
  return OpClass::execute(lt(t)); T$1(6<:+.  
} -FQc_k?VF  
+Ou<-EQV  
} ; j<A<\K  
gUH|?@f  
}fL ]}&  
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 H $mZ?  
好啦,现在才真正完美了。  Y}e3:\  
现在在picker里面就可以这么添加了: dpcU`$kt  
\d-9Ndp nf  
template < typename Right > wowWq\euY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ? kCo/sW  
  { TecWv@.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t|C?=:_  
} 5I[6 "o0  
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。 Au"BDP  
TGuCIc0B{  
t(1gJZs>kX  
T'a&  
`a5,5}7v%`  
十. bind zQoJ8i>  
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。 R~BFZF>:  
先来分析一下一段例子 _7<G6q2(  
{EJ+   
FTu<$`!1L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &Z%'xAOGR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 j-zWckT{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'j;i4ie>*x  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \_MWZRMc5  
我们来写个简单的。 y\R-=Am".  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :PNhX2F  
对于函数对象类的版本: vHN/~k#  
\m(>Q  
template < typename Func > MbeK{8~E%l  
struct functor_trait Z/LYTo$Bz  
  { #>2cfZ`6'J  
typedef typename Func::result_type result_type; JPpNCC.b  
} ; \`W8#fob  
对于无参数函数的版本: j43i:c;F  
rh T!8dTk  
template < typename Ret > 74a k|(!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 83F]d+n  
  { u. 2^t :A  
typedef Ret result_type; h<i.Z7F;tj  
} ; 2=$ F*B>9  
对于单参数函数的版本: )h1 `?q:5  
(zw.?ADPCT  
template < typename Ret, typename V1 > .}Hs'co  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \zzPsnFIg  
  { c 6/lfgN  
typedef Ret result_type; q#`;G,rs  
} ; |#EI(W?`  
对于双参数函数的版本: B-V   
jF-0fK;)*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c3*9{Il^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +/r h8?  
  { -^t&U] g  
typedef Ret result_type; TIxlLOs  
} ; F6" QsFG  
等等。。。 =z'533C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m Gx{Vpt  
4MRN{W6  
template < typename Func > mxICQ>s b  
struct func_return 1-PFM-  
  { W=4|ahk$  
template < typename T > Lbu,VX  
  struct result_1 .jl^"{@6  
  { !'-./LD")  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H%;pPkIi  
} ; Tj=@5lj0  
PMe3Or@  
template < typename T1, typename T2 > @'"7[k!y;  
  struct result_2 lr$,=P`  
  { )6 K)UA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?uXY6J"  
} ; Z|j\_VKhl  
} ; p7[&H/  
a KIS%M#Y  
4|NcWpaV7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0$|wj^?U  
soqnr" 1  
template < typename Func, typename aPicker > e r"gPW  
class binder_1 <<6gsKP  
  { fa,;Sw  
Func fn; ~TjTd  
aPicker pk; `!.c_%m2  
public : d{DBG}/Yg  
x)T07,3:  
template < typename T > cyWDtq  
  struct result_1 kS_3 7-;  
  { 3Z74&a$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]o`FF="at  
} ; q[+V6n `Z5  
W |+&K0M  
template < typename T1, typename T2 > SpZmwa #\  
  struct result_2 g$mqAz<  
  { [}y"rs`!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kLbo |p"cT  
} ; h|ja67VG  
@@|H8mP}H  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3A el  
%j?7O00 @  
template < typename T > !De U8.%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @4jPaqa(  
  { [bd?$q i  
  return fn(pk(t)); b<KKF'  
} osTin*T.  
template < typename T1, typename T2 > PAu/iqCH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QM'>)!8  
  { 1 w9Aoc  
  return fn(pk(t1, t2)); g'V,K\TG  
} EZ^M?awB4  
} ; 4'XCO+i#  
&XSe&1  
Wl3fR[@3Q  
一目了然不是么? OoR0>!x Z  
最后实现bind T4}q%%7l  
%`:+A?zL  
UbSD?Ew@35  
template < typename Func, typename aPicker > IO?6F@(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) U6 H@l#  
  { O9F#gO|!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Y+"Gx;F>  
} JDBNi+t  
}fz;La:b  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *1_A$14 l  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 XPcx"zv\  
*. ; }v@  
十一. phoenix ]BBjFs4#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]yA_N>k2K  
^X slj  
for_each(v.begin(), v.end(), SMh[7lU`  
( }Yp]A  
do_ =JB1]b{|  
[ 1iE*-K%Q  
  cout << _1 <<   " , " k!m9 l1x  
] K|-RAjE  
.while_( -- _1), vC5y]1QDd  
cout << var( " \n " ) eh$T 3_#q  
) q.PXO3T  
); 8 9f{8B]z  
mKBPIQ+ZS  
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: ;EfREfk  
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 3(La)|k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _95`w9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >HQ<KFA  
y?{YQ)fj  
1 *$-.  
template < typename Cond, typename Actor > 5[$jrG\!  
class do_while >]WQ1E[=  
  { 5K?%Eo72!=  
Cond cd; +)TOcxF%  
Actor act; o^~KAB7  
public : Le}-F{~`^  
template < typename T > ;]SP~kG  
  struct result_1 #[Vk#BIiv8  
  { pJ]i)$M  
  typedef int result_type; l%$co07cX  
} ; (Y]G6> Oa  
PQ[x A*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G G[$-  
)NS& 1$  
template < typename T > =k22f`8ew  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8VZLwhj  
  { O PVc T  
  do XRR`GBI  
    { #me'1/z  
  act(t); p*(]8pDC  
  } V .VV:`S  
  while (cd(t)); Fs)m;C  
  return   0 ; qct:xviH<|  
} `1"Xj ^ YM  
} ; uSK<{UT~3  
|#-GH$.v  
z8hAZ?r1`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :HG5{zP  
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。 rui]_Fn]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。 -dsE9)&8DX  
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。 ]AzDkKj  
下面就是产生这个functor的类: uPtS.j=  
F^|4nBd*ub  
6)~J5Fb  
template < typename Actor > \)n'Ywr  
class do_while_actor >0qe*4n|M  
  { iu 6NIy7D  
Actor act; $N)b6(}F10  
public : SV96eYT<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O<?z\yBtS^  
-|~tZuf  
template < typename Cond > ,BG L|5?3z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9N]V F'  
} ; 2DTBL:?`  
Y:} !W  
\@HsMV2+zN  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )S6"I  
最后,是那个do_ ^J Y]w^u  
w(Hio-l=  
42mZ.,<  
class do_while_invoker uKocEWB=/F  
  { H '(Ky  
public : ;nB.f.e`  
template < typename Actor > 1Qz1 Ehz>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CERT`W%o  
  { ;v^1V+1:z  
  return do_while_actor < Actor > (act); J  4OgV?  
} ,a /<t"  
} do_; Cn>RUGoUsI  
^w|apI~HSE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c/G]r|k  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y^@Nvt$<K  
最后来说说怎么处理break和continue 1WW`%  
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。 R s)Nz< d  
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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