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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3M$X:$b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M c@GH  
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, 6!RikEAh  
` @>ZGL:  
,TJ/3_lH  
O0zi@2m?B  
  class filler `5<1EGJsD  
  { DvJB59:_}  
public : }s6G!v^2""  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} TMY{OI8a  
} ; 8GW ut=D  
(uT^Nn9L=  
P#F_>GB  
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: \6LcVik  
<O bHf`Q  
:H3(w|T/  
9;pzzZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); gDj_KKd  
{DS\!0T-X  
NlMQHma  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4)E|&)-fu8  
cb4b, Ri  
#!Ze\fOC  
Es~DHX  
二. 战前分析 aulaX/'-_  
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。 oc=tI@W  
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 o6/Rx#A  
w0$R`MOR+  
9Yd-m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u IF$u  
  /* --------------------------------------------- */ Jtpa@!M  
vector < int *> vp( 10 ); Q+HZ?V(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); GP Ix@k  
/* --------------------------------------------- */ 6l<1A$BQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !HvGlj@(|  
/* --------------------------------------------- */ .u&|e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); oq243\?Y  
  /* --------------------------------------------- */ s7vPI   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >]^>gUmq  
/* --------------------------------------------- */ FE>3 D1\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); GPMrs)J*!  
z?I+u* rF6  
,v|CombIc.  
vB=;_=^i 1  
看了之后,我们可以思考一些问题: H kSL5@  
1._1, _2是什么? |}%(6<  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 '+tKvTU;  
2._1 = 1是在做什么? 2(hvv-  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 zLo;.X[Y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ofVEao  
{WIY8B'c  
TLXhE(o|o  
三. 动工 ]v<d0" 2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'n>EEQyp'  
>pN;J)H  
Al=(sHc'  
q"P5,:W  
template < typename T > =rtS#u Y  
class assignment sbs[=LW4  
  { -*rHB&e  
T value; 7 kEx48  
public : C{8i7D  
assignment( const T & v) : value(v) {} c6f|y_ 2  
template < typename T2 > {qJHL;mP:8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #,7eQaica  
} ; 44Q6vb?  
]d[Rf$>vu0  
~?2rGE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >6*(}L9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _{[k[]  
"xL;(Fqu  
W^5<XX,ON  
YCirOge  
  class holder w906aV*s  
  { aJEbAs}  
public : R.91v4 J  
template < typename T > dCa}ITg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s"pR+)jf1D  
  { Oqd"0Qt-  
  return assignment < T > (t); #;wkr))  
} /'R UA  
} ; e} sc]MTM  
UOn!Y@  
BM|-GErE  
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: 6U;Jg_zS  
Cf.pTYSl  
  static holder _1; "Czz,;0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'LJ %.DJ  
MV Hz$hyB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 04I6 -}6  
而不用手动写一个函数对象。 S4#A#a2J  
1mT|o_K{ T  
:5TXA  
f}L>&^I)  
四. 问题分析 u5u0*c  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 DQ}_9?3  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7xLo 4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3%It~o?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C ffTv  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pb=jvK  
o|rGy 5  
五. 问题1:一致性 t!J";l  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| d[s;a.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *6 I =oE  
kGB#2J  
struct holder ]%NO"HzF~  
  { hN>('S-cq  
  // [(D}%+2   
  template < typename T > ]7#^])>  
T &   operator ()( const T & r) const OhSt6&+  
  { <Z\MZ&{k{*  
  return (T & )r; lU&`r:1>_  
} 0Zc*YdH  
} ; eEZ|nEU  
'<R B  
这样的话assignment也必须相应改动: SX_kr^#  
~)! V8  
template < typename Left, typename Right > M^|"be~{'  
class assignment 4=?Ok":8  
  { !7O=<  
Left l; .LeF|EQU\@  
Right r; ZaukMEq  
public : F8|5_214'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ? e9XVQ*  
template < typename T2 > q5?rp|7D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } f^[{k {t  
} ; 1cHSgpoJ  
:=iM$_tp'  
同时,holder的operator=也需要改动: VurP1@e&  
}\PE {  
template < typename T > -7Aw s)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (!XYH@Mz<w  
  {  rvwl  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H}jK3;8E  
} Ru  vG1"  
fwnYzd3  
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。 i#M a -0#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2-c U -i4  
HdY3DdC%q  
return l(rhs) = r; aowPji$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。 S2At$47v  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f}9PEpa,Z  
wH(vX<W-E  
template < typename Tp > 3G%XG{dg  
class constant_t 0?5%  
  { ,#'o)O#  
  const Tp t; !5E%W[  
public : i)ES;b4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (8@h F#N1  
template < typename T > f)AW! /  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -NflaV~  
  { PPj6QJ]R0  
  return t; 02J6Pn3  
} ok\/5oz  
} ; WDH[kJ  
02# b:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 SqA+u/"j2  
下面就可以修改holder的operator=了 q~g&hR}K  
jy__Y=1}  
template < typename T > ku[=QsMv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ax{-Qi7z-+  
  { 0oi5]f6g?8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Z#TgFQ3u  
} 3R:7bex  
z)<pqN  
同时也要修改assignment的operator() %:be{Y6  
RESGI}u  
template < typename T2 > C5sN[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 53u.p c  
现在代码看起来就很一致了。 m[xf./@f{  
{HRxyAI!  
六. 问题2:链式操作 (g )lv)4P  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X!M fJ^)q  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Z_OqXo=  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 J\dhi{0  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Y%?!AmER  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t6L^ #\'  
TNyY60E  
template < typename T > 9J;H.:WH  
struct result_1 p3A-WK|NX  
  { #Mem2cz  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _9O }d  
} ; Uhx2 _  
4Tzu"y  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: )r|zi Z{F  
TNPGw!  
template < typename T > MTITIecw=  
struct   ref Ff#N|L'9_  
  { D16;6K'{  
typedef T & reference; aXK%m  
} ; Y'a(J7  
template < typename T > 1'U%7#;E  
struct   ref < T &> X8l1xD  
  { 8s5ru)  
typedef T & reference; M"$RtS|h  
} ; q!oZ; $  
g-V\ s&}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wPO@f~[Ji  
QsF<=b~  
template < typename T > MdoWqpC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const VQNH@g^gqr  
  { l<K.!z<-:8  
  return l(t) = r(t); "KT nX#<0  
} xo_k"'f+  
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。 W%XS0k}x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5~R{,]52  
1]3bx N  
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 3{L vKe  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C<=p"pWw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Di1G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o-CJdOS  
最后的布局是: j83Y'VJJC  
                Add QEHZ=Yg%3  
              /   \ |2&mvjk@H  
            Divide   5 ;WAu]C|  
            /   \ awW\$Q  
          _1     3 __n"DLW  
似乎一切都解决了?不。 *U^I `j[u  
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。 EkAqFcKLq  
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。 `V_/Cz_}D  
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: 3Co>3d_  
S_-mmzC(  
template < typename Right > GQ)cUrXQz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :Du{8rV  
Right & rt) const vHe.+XY  
  { 4_:e+ ql  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N)y;owgo  
} )3\rp$]1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zw9ULQ$#  
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。 h?tV>x/Fu  
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。  F%$Ws>l  
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。 9U1!"/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。 A"ph!* i{  
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? (y4Eq*n%!  
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: e/D\7Pf  
%a^!~qV  
template < class Action > Ip\g ^ia  
class picker : public Action K{h]./%  
  { Jpnp'  
public : *<5lx[:4/x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} / ^M3-5@Q  
  // all the operator overloaded {73DnC~N  
} ; s_?* R  
-* j;  
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。 >Nqkz?67  
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: Z{)|w=  
o |.me G  
template < typename Right > 4[j) $!l`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g+{MvSj$  
  { Dp'af4+%$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >%A=b}VS  
} 2uB26SEIl  
\srOU|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n9yv.p]  
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。 |EU08b]P29  
uB!P>v6  
template < typename T >   struct picker_maker ~t$VzL1  
  { Fd0FG A&L  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M/ \~  
} ; :9>nY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p{u}t!`!d  
  { )2\a5iH  
typedef picker < T > result; yrb%g~ELGn  
} ; wIPDeC4  
!2,.C+,  
下面总的结构就有了: LDNUywj@w  
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。 !1]xKNp ]  
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。 ]vG)lY.=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N* QI>kzU  
至此链式操作完美实现。 Va:jMN  
;!Mg,jlQ  
lTNkmQ  
七. 问题3 zoXF"Nz  
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。 AS398L  
#]a0 51Y  
template < typename T1, typename T2 > R2gax;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Vo}Uaq4  
  { oWT0WS  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !h;VdCCi#  
} NIGFu{S  
5 [*jfOz  
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: L.(k8eX  
r,\(Y@I  
template < typename T1, typename T2 > A#{*A  
struct result_2 /_HL&|N_5  
  { r>OE[C69  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; P=GM7  
} ; l K%Hb=  
LNW p$"  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? W@LR!EW)  
这个差事就留给了holder自己。 gfHlY Q]  
    `W=JX2I  
SX.v5plhc  
template < int Order > t `oP;  
class holder; 6C=.8eP  
template <> <7+.5iB3  
class holder < 1 > ?6gI8K6X  
  { `,z{70  
public : /6fsh7 \  
template < typename T > U/;Vge8{  
  struct result_1 N_U D7P1  
  { -rBj-4|"  
  typedef T & result; -b<+Ra  
} ; ]H*=Z:riu  
template < typename T1, typename T2 > 3FfS+q*3S  
  struct result_2 5Dd;?T>  
  { Wh7nli7f_  
  typedef T1 & result; 7Udr~ 0_)  
} ; }0o0"J-$  
template < typename T > Z~ (QV0}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }T@AoIR0t  
  { Gbhaibk O  
  return (T & )r; OmW|\d PU  
} TqC"lO>:Q  
template < typename T1, typename T2 > :\Dm=Q\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &^"m6  
  { o5d)v)Rx=  
  return (T1 & )r1; Gvwel!6  
} S!uyplYKF  
} ; MC3{LVNK  
mOBS[M5*  
template <> #Uo 9BM  
class holder < 2 > 7_LE2jpC,5  
  { Gh.02  
public : t_3XqjuA  
template < typename T > Xv6s,<#\  
  struct result_1 d]<tFx>CQW  
  { BX?Si1c  
  typedef T & result; }Q*8QV  
} ; D n^RZLRhy  
template < typename T1, typename T2 > rd6?;K0  
  struct result_2 +g*Ko@]m>  
  { fz%urbJR  
  typedef T2 & result; <7qM;) g  
} ; 2Tp.S3  
template < typename T > d)LifsD)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y|Z*|c.4OK  
  { :Q 89j4,  
  return (T & )r; Xln'~5~)  
} @?z*: 7a  
template < typename T1, typename T2 > >zhbOkR9c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h[Hw9$31  
  { n@xU5Q  
  return (T2 & )r2; KV Mm<]Z  
} 1L3L!@  
} ; 1 #_R`(C{  
|[0|j/V%O  
B>Mk "WjQ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +<I>]J2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &uC7W.|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^;M!u8[  
\S _ycn  
return l(i, j) = r(i, j); 7 'N&jI   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !pgkUzMW  
J 5~bs*a8  
  return ( int & )i; Y~,N,>nITu  
  return ( int & )j; .(D-vkz'  
最后执行i = j; 2\_}81 hM  
可见,参数被正确的选择了。 lO[[iMHl<  
Go8 m  
5G|(od3  
M1^pf<!s  
7aS`S F  
八. 中期总结 cZi/bIh  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: K^> +"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t ?rUbN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jCkYzQUPz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &G:#7HX@-  
?!KqDI  
w\!aKeP'  
_3.=| @L  
7xqTTN6h  
!c/G'se  
九. 简化 ,5.ve)/dE  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 T|[zk.8=E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 X)P9f N~7  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0@k)C z[0;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 WZ> }  
  +-*/&|^等 ~"xc 3(h  
2. 返回引用。 eh`n?C  
  =,各种复合赋值等 jt=%oa  
3. 返回固定类型。 < j^8L^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5=(fuY3  
4. 原样返回。 `ZhDoLpH<  
  operator, {oOzXc6o  
5. 返回解引用的类型。  [,JUC<  
  operator*(单目) Z jLuqo  
6. 返回地址。   
  operator&(单目) XnR9/t  
7. 下表访问返回类型。 ;W 16Hr Z  
  operator[]  xY v@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j6}/pe*;;T  
  operator<<和operator>> zg>4/10P1q  
Q*&k6A"jx  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 &V"9[0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2"~|k_  
kzozjh%`9h  
template < typename Left > 4E:kDl*@  
struct value_return ?o$ hlX  
  { $IUe](a{d  
template < typename T > l<X8Ooan#{  
  struct result_1 <l>o6K  
  { DNwqi"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,0k3Qi%  
} ; <9Sg,ix't  
: ZehBu  
template < typename T1, typename T2 > cug=k  
  struct result_2 ol#| .a2O  
  { uPh/u!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ebv"`0K$  
} ; 9IfeaoZZ4q  
} ; 'TwvkU"  
QTe>EJ12  
L JW0UF|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait i?^lEqy[  
uz U2)n3y  
下面我们来剥离functor中的operator() D0 5JQ*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0[L)`7  
mqrV:3}  
return l(t) op r(t) {PBm dX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^t0Yh%V7  
return op l(t) jq_E{Dq1  
return op l(t1, t2) &[#iM0;)W0  
return l(t) op =pa F6!AB  
return l(t1, t2) op 1[4 2f#  
return l(t)[r(t)] #I &#x59  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #]SiS2lM#  
(:h#H[F  
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: I l2`c}9  
单目: return f(l(t), r(t)); `514HgR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3OZu v};k  
双目: return f(l(t)); K3*8-Be  
return f(l(t1, t2)); Thc"QIk&4  
下面就是f的实现,以operator/为例 Lnk(l2~U  
hAi`2GP.  
struct meta_divide v$JhC'  
  { Yt3 +o<  
template < typename T1, typename T2 > 9fhgCu]$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =wcqCW,]  
  { D^-6=@<3KD  
  return t1 / t2; :*g3PhNE  
} ca6kqh"  
} ; Z23*`yR  
rfH'&k  
这个工作可以让宏来做: .ey=gI!x0  
h+d  \u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 31*0b|Z  
template < typename T1, typename T2 > \ ~tM+!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~E^lKe  
以后可以直接用 2N /4.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c|hT\1XR,  
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 ]/cVlpZ{f  
(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。。。) B&},W*p  
Tm) (?y  
5JvrQGvL  
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 VdC,M;/=Z  
e6y,)W"WW2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `=QRC.b  
class unary_op : public Rettype FG @ ')N!g  
  { A8jj]J+  
    Left l; V/,@hv`+  
public : c7~>uNgJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6jaol'{SuH  
}@Dgr)*+  
template < typename T > L0QF(:F5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^|kqy<<X  
      { *wu:fb2[(  
      return FuncType::execute(l(t)); hT DFIYV  
    } ;&$Nn'~a  
%j4AX  
    template < typename T1, typename T2 > 93]67PL#+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [gE_\=FSKu  
      { +[_mSt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^V;h>X|  
    } ]8~{C>ch$  
} ; .KeZZLH  
BK/_hNz  
?P>3~3 B  
同样还可以申明一个binary_op YQ _]Jv k  
lk/[xQ/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E/5/5'gBJO  
class binary_op : public Rettype j8[RDiJ  
  { o1^Rx5  
    Left l; zxhE9 [`*e  
Right r; Nfo`Q0\[P  
public : "'@>cJ=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1Ax{Y#<  
8nKb mjM  
template < typename T > D.:6X'hp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tOT(!yz  
      { vOV$Hle  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); JK=0juv<E  
    } ,B8u?{O  
%}/|/=  
    template < typename T1, typename T2 > 2T&n6t$p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sO$X5S C9  
      { :rzq[J^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2, R5mL$  
    } 5!V%0EQqw  
} ; !U[/P6 +0  
C>~ms2c  
=,w(D~ps  
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 ~M Mv+d88  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 BH3%dh :9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) AdGDs+at,  
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。 <%b a 3<sg  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <4%cKW0  
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。。。 <!G%P4)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \\iX9-aI<  
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) mnm 7{?#[  
下面是修改过的unary_op /c|X:F!;X#  
W<tw],M-#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0hv}*NYd  
class unary_op hRaX!QcG3  
  { ]X\p\n'@j  
Left l; Y:#nk.}>  
  ttfCiP$  
public : lNbAt4]}f(  
)Rc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e754g(|>b  
155vY  
template < typename T > P+<4w  
  struct result_1 6z2WN|78  
  { G:4'')T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h,@tfd U^  
} ; Boj#r ,x  
kkU#0p?7  
template < typename T1, typename T2 > /|LQ?n  
  struct result_2 ,vs#(d6G  
  { YMr2Dv\y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mV++7DY  
} ; hn[lhC  
TW~%1G_v  
template < typename T1, typename T2 > s0\}Q=s[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a%*W( 4=Y  
  { 8/"R&yAh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :3A^5}iz  
} /C6$B)w_*{  
%v)+]Ds{  
template < typename T > d A>6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,{Ga7rH*   
  { XE($t2x,M  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4L<;z'   
} r,Tq";N'  
IylfMwLC  
} ; <V1y^EW0  
o-+H-  
MmH(dp+  
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 ZLlAK?N  
好啦,现在才真正完美了。 fRK=y+gl@  
现在在picker里面就可以这么添加了: -GZ:}<W 6+  
auHP^O> 4L  
template < typename Right > [13NhF3.P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D!rD-e  
  { oD 3Q{ e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lS |:4U.  
} 0) Q*u  
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。 @r]1;KG  
chXTFLC~  
KvmXRf*z  
?o`fX wE  
sNsH l  
十. bind H+npe'm_Z  
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。 8V@\$4@b!#  
先来分析一下一段例子 T)mh  
M9QxF  
e$N1m:1*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j$Vtd &  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &uXu$)IZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "O<TNSbrC  
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。 S4D~`"4 $/  
我们来写个简单的。 7-MyiCt  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rq|>z.  
对于函数对象类的版本: ,B$e'KQ  
(d#W3  
template < typename Func > \9k{h08s  
struct functor_trait XL`i9kV?  
  { 9&Ny;oy#6  
typedef typename Func::result_type result_type; D)bR-a_^  
} ; T#ehJq 5  
对于无参数函数的版本: ^3ysY24Q  
}u.1$Y  
template < typename Ret > \4n9m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,8+Jt@L  
  { .83z =  
typedef Ret result_type; [t"#4[  
} ; S<>u  
对于单参数函数的版本: tx]!|x" F  
Q#}c5TjVr  
template < typename Ret, typename V1 > Vc&xXtm[v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6&L8 {P  
  { :PP!v!vk  
typedef Ret result_type; a3^({;k!0  
} ; 2fG[q3`  
对于双参数函数的版本: g&O!w!T  
c{!XDiT]P  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2qPQ3-'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -bp7X{&  
  { ^A$p)`KR  
typedef Ret result_type; wu19Pg?F  
} ; !N\i9w}  
等等。。。 :+UahwiRD"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m ?jF:] ^  
Mf`@X[-;  
template < typename Func > Rs53R$PIR  
struct func_return y-vQ4G5F|  
  { e'&<DE)  
template < typename T > -](3iPy}  
  struct result_1 \O+Hmi^  
  { rB.LG'GG]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GKf%dK L  
} ; +t p@Tb  
p"o_0 {8  
template < typename T1, typename T2 > )}4xmf@g l  
  struct result_2 6" |+\  
  { nHIW_+<Mf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qm|T<zsDY#  
} ; (zhi/>suG  
} ; wj|[a,(r  
q|kkdK|N/Y  
<jtu/U]78|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lvIdYf$?  
?V(h@T  
template < typename Func, typename aPicker > Ugv"A;l  
class binder_1 NEcE -7aT  
  { ZqJyuTPv  
Func fn; yn KgNi  
aPicker pk; xJF}6yPm@  
public : U$AV"F&!&}  
:DR}lOi`  
template < typename T >  ~ A4_  
  struct result_1 Wf5ohXm>  
  { ys Td'J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~"i4"Op&  
} ; 'A#F< x  
w $z]Z-  
template < typename T1, typename T2 > QOKE9R#Y  
  struct result_2 f>jAu;S  
  { 1bpjj'2%x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `T~~yM)q  
} ; a29rD$  
2j*o[kAE  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} SZm&2~|J  
`HJRXoLySW  
template < typename T > $C~OV@I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9ZXEy }q57  
  { \KT}T  
  return fn(pk(t)); !%Qm{R  
} Uh8c!CA8:\  
template < typename T1, typename T2 > <ZgbmRY8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l[Rl:k!  
  { ;PF!=8dW  
  return fn(pk(t1, t2)); 3( `NHS~h  
} KiO1l{.s8n  
} ; ^E`SR6_cmj  
b$G &i'd  
Y> f 6  
一目了然不是么? t +@UC+aW  
最后实现bind F)^:WWVc#  
tv8}O([  
QeZK&^W  
template < typename Func, typename aPicker > ?5MOp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *mTx0sQz(J  
  { Hj^_Cp]@*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gdkQ h_\  
} yJG M"$  
T`gR&n<D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 K84Ve Ae  
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。 TSHQ>kP  
gS$?#!f  
十一. phoenix u?+i5=N9{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k x26nDT(  
,z+7rl  
for_each(v.begin(), v.end(), uDXRw*rTv  
( T0=%RID%=  
do_ B+8B<xZ  
[ mcFJ__3MAV  
  cout << _1 <<   " , " eQQ*ZNG  
] ,/ bv3pE  
.while_( -- _1), ^B`*4  
cout << var( " \n " ) /6PL  
) TowRY=#jiS  
); cgevP`*]  
MmPLJ  
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: @+P7BE}  
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 lZ![?t}2`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;+-M+9"?O  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Oj?  |g_  
r[ }5<S Q  
OX!<{9o  
template < typename Cond, typename Actor > ]= nM|e  
class do_while w%L::Z4  
  { 0M_~@E*&  
Cond cd; oYn|>`+6:y  
Actor act; 0l&#%wmJ,  
public : _2N7E#m"S  
template < typename T > dnW#"  
  struct result_1 [x\?._>  
  { C0> Z<z  
  typedef int result_type; B{ptP4As-  
} ; "0ZBPp1q  
2LqJ.HH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?wpS  
Z\9DtvV  
template < typename T > nhZ^`mP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P^Tk4_,0  
  { #o/  
  do : 3 aZ_  
    { 8,DY0PGP  
  act(t); jf WZLb)  
  } H0P:t(<Gt  
  while (cd(t)); e"@Ag:r@a  
  return   0 ; ,N`cH\  
} @cC@(M~Ru  
} ; x $@Gp  
p}:"@6  
Qf:#{~/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }S_#*N)i  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 z 7 s&7)a  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 RP1sQ6$  
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。 ]?3-;D.eG  
下面就是产生这个functor的类: *@(j'0hj  
xb22 :  
dtDT^~  
template < typename Actor > L55VS:'  
class do_while_actor OKO+(>A Q  
  { 8uD%  
Actor act; EjDr   
public : A]_5O8<buW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Q GoBugU  
(ibj~g?U,  
template < typename Cond > )ld`2) 4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; __OH gp 1  
} ; H b}(.`  
p.@_3^#|  
kmZ  U;Z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Yj'/ p  
最后,是那个do_ ,GTIpPj  
mi& mQQ  
z\zqmW6  
class do_while_invoker e]k\dj;,^%  
  { ;cD&qheDV  
public : 9tBE=L=  
template < typename Actor > dm`:']?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #-{^={p "  
  { >Nr~7s  
  return do_while_actor < Actor > (act); "Iu Pg=|#  
} 8=Aoj% l#  
} do_; FL?Ndy"I  
D wtvtglqV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5q95.rw  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 GEbm$\  
最后来说说怎么处理break和continue -*AUCns#  
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。 }]!?t~5*  
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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