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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T~4N+fK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !?!C'-ps  
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, .@F]Pht  
{Ui =b+  
eq4C+&O&  
Wwujh2g"0|  
  class filler >znRyQ~bM  
  { -E4XIn  
public : Sa1 l=^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} iyta;dw9  
} ; >>{FzR  
%9oYw9 H!  
O1'm@ q)  
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: 2lVHZ\G  
"Wo,'8{v  
NnT g3:.  
i0jBZW"_1$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Bi,;lR5  
GH1"xR4!  
[`RX*OH2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \QE)m<GUe  
^= 0m-/  
]X Z-o>+ ,  
%zk$}}ti.  
二. 战前分析 Y!J>U  
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。 7R!5,Js+  
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 ??60,m:]  
={>Lrig:l  
$37 g]ZD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %ru;;h  
  /* --------------------------------------------- */ ,\2:/>2  
vector < int *> vp( 10 ); E.|-?xQ6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); YH&bD16c3  
/* --------------------------------------------- */ 9o*,P,j'}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6(d}W2GP  
/* --------------------------------------------- */  ,Uhb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >9e(.6&2XZ  
  /* --------------------------------------------- */ G6@M&u5RT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =L;] ;i  
/* --------------------------------------------- */ I`KQ|h0%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w }^ I  
?`zXLY9q7  
} :=Tm]S  
`K~AhlJUQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: \.YS%"Vz  
1._1, _2是什么? )WT>@  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 %1}K""/  
2._1 = 1是在做什么? D(-yjY8aG  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 4SPy28<f  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 l7#yZ*<v  
6`vC1PK^  
!$N<ds.  
三. 动工 EnOU?D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ib{-A&  
N_:qRpp6i  
_=CZR7:O  
!aO` AC=5u  
template < typename T > ^WBuMCe  
class assignment Z87_#5  
  { 5p.rwNE  
T value; 7qTE('zt  
public : "BX!  
assignment( const T & v) : value(v) {} E dZ\1'&/9  
template < typename T2 > gUyR_5q)8l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !,V{zTR  
} ; 5waKI?4F  
"HE^v_p  
\+aC"#+0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5onm]V]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2^i(gaXUQ  
P ;IrBq6|o  
y WV#Up  
AL>$HB$  
  class holder Jgnhn>dHe  
  { o sKKt?^?  
public : a!O0,y  
template < typename T > Q0EiEX)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~ vqa7~}m  
  { R<OI1,..r  
  return assignment < T > (t); sc,Xw:YO  
} o=0]el^A  
} ; W`c'=c  
M Y|w  
yX~v-N!X  
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: s%<eD  
[l,Ei?  
  static holder _1; 3}e%[AKh  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^o7;c[E`  
M)SEn/T-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w^t/9Nasi  
而不用手动写一个函数对象。 :9k Ty:  
fW?o@vlO  
N<~ku<nAU  
O{ #=d  
四. 问题分析 F_CYYGZ  
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。 72'5%*1  
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。 pR~U`r5z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8<Hf" M  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5LOo8xN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,c NLkoN  
P#AW\d^"B  
五. 问题1:一致性 t.;LnrY  
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?| thhwN A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -\C!I  
i-6 Z"b{  
struct holder ~c\e'&sc;  
  { RsYU59_Y  
  // t<#h$}=:Vt  
  template < typename T > b9!FC$^J  
T &   operator ()( const T & r) const 6Oy$gW)  
  { )rC6*eR  
  return (T & )r; r(P(Rj2~  
} lv04g} W  
} ; soQ1X@"0  
>rf'-X4n  
这样的话assignment也必须相应改动: |j,"Pl}il^  
5k.oW=  
template < typename Left, typename Right > ~;N^g4s  
class assignment >Z5gSs0  
  { :\|SQKD  
Left l; 9E6_]8rl  
Right r; ,k;^G>< =  
public : [EKQR>s)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "yS _s  
template < typename T2 > P}4QQw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .4E&/w+  
} ; .nVa[B |.  
nR-YrR*k  
同时,holder的operator=也需要改动: -X"p:=;j  
}R{ts  
template < typename T > \pVXimam  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r4SXE\ G  
  { #~ )IJ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Eq j_m|@  
} j-lfMEa$o  
%4gg@Z9  
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。 ;'cN<x)% |  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VcXq?f>\  
()6wvu}  
return l(rhs) = r; M r5v<  
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。 &__es{;P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: r/u A.Aou^  
y#3j`. $3p  
template < typename Tp > G U( _  
class constant_t `)_dS&_\  
  { r2,.abo  
  const Tp t; *=V~YF:Qb  
public : bAx-"Lu  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >LOjV0K/  
template < typename T > Y!nJg1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  ']2E {V  
  { mj W8 Q\D  
  return t; aWR}R>E  
} (KDD e}f  
} ; J1C3&t}  
gaZu;t2u  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -;^j:L{   
下面就可以修改holder的operator=了 )-a'{W/t  
&E.^jR~*  
template < typename T > n(;|q&3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tFp Ygff<  
  { s~5[![1 K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x-^`~ p  
} z=q3Zo  
iO|se:LY<  
同时也要修改assignment的operator() i OW#>66d  
5kCUaPu  
template < typename T2 > v|dBSX9k0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6WXRP;!Q  
现在代码看起来就很一致了。 CxwoBuG=?  
`erV$( M  
六. 问题2:链式操作 /`wvxKX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 PHZ0P7  
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。 @~ ^5l  
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  IUx  
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。 JB<Sl4  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct um!J]N^  
Rh_np  
template < typename T > ChGYTn`X   
struct result_1 au: fw  
  { /_I]H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; UQ?XqgUM  
} ; Ya3C#=  
(k5We!4[1  
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: 0i!uUF  
D1zBsi94D  
template < typename T > p@xf^[50k  
struct   ref _m5uDF?[  
  { 4T|b Cs?e  
typedef T & reference; QdF5Cwf4  
} ; Q(wx nm  
template < typename T > VVac:  
struct   ref < T &> PgtJ3oq [}  
  { gQ Fjr_IS#  
typedef T & reference; 7%Gwc?[x  
} ; J?? -j  
g jDh?I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1OCeN%4]Qk  
o<BOYrS  
template < typename T > ?!A7rb/tj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const YIoQL}pX  
  { GpY"f c%  
  return l(t) = r(t); w$zu~/qV2  
} 3x{ t(  
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。  oM2l-[-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Wh+{mvu#  
I&}L*Z?`  
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!N:,`R 5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: BTGv N %  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $q6BP'7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .}t~'*D  
最后的布局是: LlX{#R  
                Add }vxw*8d?  
              /   \ vQosPS_2L  
            Divide   5 G&D7a/G\  
            /   \ @XLy7_}  
          _1     3 *scVJ  
似乎一切都解决了?不。 Aw$x;3y  
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。 Uzz'.K(Mv|  
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。 be]bZ 1f  
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: I4/8 _)b^  
+T|JK7  
template < typename Right > mHV%I@`Y6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R;s?$;I  
Right & rt) const Ixb=L (V  
  { Zn&, t &z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Sj]T   
} fkuLj%R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )j9SGLo  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 d4u})  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 wQqb`l7+  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 |L%Z,:yO  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 t[ubn+  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? B:5Rr}eY+  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: {P*pk c  
[B+yyBtx  
template < class Action > {G U&a  
class picker : public Action 10)jsA  
  { tjIl-IQ  
public : ve MH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} u[@l~gwL  
  // all the operator overloaded +]*zlE\N`  
} ; S=5<^o^h3  
F<n3  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 p`b"-[93  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 8$")%_1]  
hBS.a6u1'd  
template < typename Right > sF|5XjQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  z_F-T=_  
  { (KFCs^x7wG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6N!Q:x^4(T  
} )Q1"\\2j0  
l n{e1':$"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I9/W;# *~  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 1,6}_MA  
lpQSup  
template < typename T >   struct picker_maker p2ogn}`  
  { K~AR*1??[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; FG%X~L<d,)  
} ; LgKaPg$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q1z"-~i )E  
  { Jy)KqdkX+  
typedef picker < T > result; wLi4G@jJ  
} ; Y'1S`.  
kW *f.!  
下面总的结构就有了: b<a4'M  
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。 G'oG< /A  
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。 qAAX;N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \DYWy*pe  
至此链式操作完美实现。 +b.g$CRr  
5 xppKt  
9f2UgNqe9  
七. 问题3 nH`Q#ZFz]?  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 [Yo,*,y31  
/.3}aj;6  
template < typename T1, typename T2 > ZX>AE3wk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kddZZA3`  
  { x,rlrxI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); eIz<)-7:  
} ,5|&A  
G`n_YH084  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  Q?nN!e T  
] Bcp;D  
template < typename T1, typename T2 > spdvZU=}  
struct result_2 I$<<(VWH  
  { H7d/X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4?ICy/,U-  
} ; %e-7ubW  
^5H >pat  
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? "Q!(52_@J  
这个差事就留给了holder自己。 $"FQj4%d  
    ;%<,IdhN  
6kNrYom  
template < int Order > !9[>L@#G  
class holder; _I)U%? V+  
template <> {4G%:09~J  
class holder < 1 > =h0,?]z  
  { <~6h|F8  
public : cl]Mi "3_  
template < typename T > 5_- (<B  
  struct result_1 v*r7Zz6l  
  { ToJ$A`_!`  
  typedef T & result; z.kvX+7'  
} ; h-G)o[MA  
template < typename T1, typename T2 > .@(6Y<dN  
  struct result_2 F({HP)9b  
  { mS^tX i5hg  
  typedef T1 & result; pi Z[Y 5OE  
} ; cki81bOT  
template < typename T > ^G4 P y<s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P{wF"vf  
  { d/BM&r  
  return (T & )r; yf[~Yl>Ogw  
} 'eLqlu|T  
template < typename T1, typename T2 > F P* lQRA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +89*)pk   
  { ujlY! -GM  
  return (T1 & )r1; \/: {)T~  
} \.-}adKg  
} ; -I&m:A$4*  
)iYxt:(,  
template <> ]j`c]2EuP  
class holder < 2 > v^#~98g]  
  { M luVx'  
public : ^Wt*  
template < typename T > n/+.s(7c  
  struct result_1 }+C2I  
  { KY51rw.  
  typedef T & result; xa<UM5eI  
} ; uI1 q>[  
template < typename T1, typename T2 > "|qqUKJZ  
  struct result_2 Zc W:6po>  
  { !,6c ~ w  
  typedef T2 & result; FB{KH .  
} ; Jl#%uU/sx  
template < typename T > ll`>FcQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8W,Jh8N6  
  { ,*7 (%k^`  
  return (T & )r; EfCx`3~EX  
} A Q'J9  
template < typename T1, typename T2 > {<R2UI5m5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L"o>wYx  
  { Z -W(l<  
  return (T2 & )r2; P)Rh=U  
} <vONmE a  
} ; +trC,D  
NbgK@eV}+{  
-* WXMzr  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 0K`#>}W#X  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]yK7PH-{L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: OY;*zk  
gMWjk7  
return l(i, j) = r(i, j); "4ri SxEyF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `*_mP<Ag  
PIu1+k.r?  
  return ( int & )i; VUPXO  
  return ( int & )j; a yCY~=i  
最后执行i = j; Y2n!>[[.  
可见,参数被正确的选择了。 |iE50,  
5,_u/5Y4  
IsZHe lg  
.1KhBgy^K  
d1AioQ9  
八. 中期总结 iOU6V  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &PYK8}pBk3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 N G "C&v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 r'^Hg/Jzt  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G,o6292hj  
K{|p~B  
2R;}y7{  
+ +M$#Er&  
'ig&$fzb  
#_6I w`0  
九. 简化 Q=AavKn#  
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。 $Tu61zq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F`gi_; c  
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: *=]&&<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %E#s\B,w  
  +-*/&|^等 _ba>19csq%  
2. 返回引用。 #gz M|  
  =,各种复合赋值等 7"sD5N/>uh  
3. 返回固定类型。 q8/MMKCbX  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t&H?\)!4  
4. 原样返回。 5ymk\Lw  
  operator, l_o@miG/  
5. 返回解引用的类型。 }+.}J  
  operator*(单目) tnH2sHby  
6. 返回地址。 +x0!*3q  
  operator&(单目) (7*%K&x  
7. 下表访问返回类型。 ,w {e  
  operator[] >, F bX8Zz  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &dM. d!  
  operator<<和operator>> 0AZ")<^~7  
ZCmgs4W!  
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。 lR )67a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  .E`\MtA  
|bTPtrT8  
template < typename Left > G`cHCP_n  
struct value_return ZrPbl "`7  
  { j[`j9mM8  
template < typename T > n^Hm;BiE#  
  struct result_1 NQBpX  
  { XGYbnZ~   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; RL!Oi|8  
} ; 9s\A\$("l  
}>>1<P<8-  
template < typename T1, typename T2 > #|L8tuWW  
  struct result_2 +R3k-' >  
  { 39:bzUIF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?9e_gV{&;  
} ; [@VP?74  
} ; */sS`/Lx  
ojcA<60 '  
8aK)#tNWN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dP3CG8w5  
i3tg6o4C  
下面我们来剥离functor中的operator() GeyvId03H  
首先operator里面的代码全是下面的形式: aI P  
EMY/~bQW  
return l(t) op r(t) l4F%VR4KT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2BQ j  
return op l(t) zQcL|  (N  
return op l(t1, t2) r)y=lAyF>  
return l(t) op aS{|uE]  
return l(t1, t2) op l3Xfc2~ 2  
return l(t)[r(t)] Sc\*W0m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u(@$a4z  
g%sluT[#  
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: k.uH~S_  
单目: return f(l(t), r(t)); SF7\<'4\N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3O,+=?VK  
双目: return f(l(t)); dq(uVW^&ae  
return f(l(t1, t2)); a zCf  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;&9)I8Us  
"|EM;o  
struct meta_divide $Q&lSVQ  
  { K'L^;z6  
template < typename T1, typename T2 > r+A{JHnN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Vc 1\i  
  { 00(on28b  
  return t1 / t2; ;D3C >7y  
} e|)hG8FlF  
} ; CyJEY-  
95ZyP!  
这个工作可以让宏来做: ni.cTOSx  
CS2 Bo  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (/=f6^}  
template < typename T1, typename T2 > \ MLXNZd   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c/D+|X*  
以后可以直接用 {j9{n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,k24w7K%d  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 V3&RJ k=b  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ] ] !VK  
). <-X^@  
qraSRK5  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 :*I# n  
Y\D!/T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n`#tKwWHYx  
class unary_op : public Rettype H=<S 9M  
  { '=39+*6?  
    Left l; I@T8Iv=  
public : Z_$%.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C^O VB-  
tI`Q/a5@  
template < typename T > BBaQ}{F8>2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const APvDP?  
      { FtpK)9/4  
      return FuncType::execute(l(t)); I4'5P}1yp  
    } J=\HO8E6>  
5&QJ7B,!  
    template < typename T1, typename T2 > pV9IHs}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &q3"g*q  
      { FEW14 U'O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); VrHv)lUr  
    } ,kiv>{  
} ; x6BuF_.   
3-[q4R  
lNz7u:U3  
同样还可以申明一个binary_op _t iujP  
:y+2*lV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *F+KqZ.2  
class binary_op : public Rettype g,Lq)'N;O  
  { P2NQHX  
    Left l; ^|/TC!v]M  
Right r; A#K14Ayr  
public : VQ(jpns5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gT3_RUF  
};mA^xO]j  
template < typename T > p#&h=,W}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y0Fb_"}  
      { &:;:"{t}Do  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~FZ&.<s  
    } h:W;^\J:-  
riUwBiVa?2  
    template < typename T1, typename T2 > >W%EmnLK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A}BVep@D  
      { ]%hn`ZJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s6H]J{1F  
    } RM]\+BK  
} ; :{PJI,  
r(6Y*<  
GOj-)i/_  
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 x/NfZ5e0X  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O(#)m>A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &T+atL`N  
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。 :yL] ;J  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ed]=\Key  
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。。。 i@C].X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]}Mj)J"m  
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) p09HL%~R  
下面是修改过的unary_op `n.5f[wC  
~d o9;8v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V3 9g,=`b%  
class unary_op 61Bwb]\f/|  
  { }d[ kxo  
Left l; bbtGXfI+SB  
  18)'c?^.  
public : )#EGTRdo  
g%ndvdb m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yd^ {tQi  
k|v3.< -  
template < typename T >  j?A/#  
  struct result_1 &D >G8  
  { Nu0C;B66  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "$~':) V"  
} ; N"pc,Q\xU  
H~oail{EQ  
template < typename T1, typename T2 > xj<Rp|7&  
  struct result_2 Um }  
  { .\\DKh%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _mzW'~9wN  
} ; O#n8=B4  
^7>3a/  
template < typename T1, typename T2 > [8.c8-lZ^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fsmN)_T  
  { \6S7T$$ 1m  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &X`C%h  
} a_[Eh fE  
\(J8#V  
template < typename T > sWQfr$^A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `uq8G  
  { A ;G;^s  
  return OpClass::execute(lt(t)); j>*S5y.{  
} =4vy@7/  
8&;UO{  
} ; _ ?TN;  
a[v0%W ]u  
wJg1Y0nh  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~{*7"o/  
好啦,现在才真正完美了。 O ~(pg  
现在在picker里面就可以这么添加了: ' WMh8)  
g6W)4cC8a  
template < typename Right > 2{M^,=^>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A]y`7jJ  
  { \Lq h j  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ".f ;+wH  
} yxonRV$&  
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。 B6=ebM`q  
> pgX^  
@(l^]9(V\  
h-g+g#*  
7t3X)Ah  
十. bind ~)*,S^k(C.  
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。 .\ K_@M  
先来分析一下一段例子 cD@(/$wt  
r}Ohkr  
T} `x-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /TE_W@?^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 w^(<N7B3T  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2C2fGYu  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 |yvQ[U~PQ  
我们来写个简单的。 (VS5V31"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &9/O!3p)  
对于函数对象类的版本: #1J &7F1  
:#2Bw]z&z  
template < typename Func > YX%[ipgB  
struct functor_trait 832v"k CD  
  { 85lCj-cs  
typedef typename Func::result_type result_type; KgV3j]d  
} ; =5aDM\L$&  
对于无参数函数的版本: V=)_yIS  
ckV`OaRw4  
template < typename Ret > /`9sPR6e  
struct functor_trait < Ret ( * )() > QFfK0X8cC  
  { KuWWUjCE  
typedef Ret result_type; #btLa\HJ  
} ; EJ@?h(O  
对于单参数函数的版本: h1:aKm!  
uB |Ss  
template < typename Ret, typename V1 > m_hN*v Py  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $`APHjijN  
  { d#6`&MR  
typedef Ret result_type; Xf0M:\w=M  
} ; jQk*8   
对于双参数函数的版本: pqUCqo!m\  
`J]fcE%T0R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a-y+@#;2_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 33jovK 2  
  { >Wh}f3C  
typedef Ret result_type; "mX\&%i6\p  
} ; ~SQ?BoCI[  
等等。。。 N03G>fZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R,)}>X|<  
?/TSi0R  
template < typename Func > rJFc({ 0  
struct func_return qNI, 62  
  { )q 0.0<f  
template < typename T > M@h|bN  
  struct result_1 CQwL|$)]Y  
  { G,TM-l_uw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qe#P?[  
} ; qs|mj}?  
. 7zK@6i  
template < typename T1, typename T2 > |M8WyW  
  struct result_2 A"`foI$0  
  { %cCs?ic  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w0|gG+x jS  
} ; 79nG|Yj|\  
} ;  ~UyV<  
}YjX3|8zL=  
y[>;]R7'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  XEC(P  
Av?2<  
template < typename Func, typename aPicker > \2nUa ;  
class binder_1 )Y]{HQd  
  { !(q sD+  
Func fn; t^`O{m<  
aPicker pk; DKfE.p)  
public : wx\v:A  
Z?pnj8h-&  
template < typename T > 7uT:b!^f[  
  struct result_1 a UxGzMZ  
  { Kh(ZU^{n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .U"8mP=&  
} ; tyfTU5"x  
1mfs 4  
template < typename T1, typename T2 > {*[\'!d--.  
  struct result_2 994` ua+  
  { %Rz&lh/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~ns7O  
} ; T(AVlI6  
S5KEXnjm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hj  
]BtbWKJBqe  
template < typename T > z>jUR,!GT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 53c0 E  
  { ?|WoIV.  
  return fn(pk(t)); !iH-#B-  
} 4&xZ]QC)O5  
template < typename T1, typename T2 >  DVah  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XQ%?  
  { 4 SHU  
  return fn(pk(t1, t2)); Rop'e8Q  
} ZIPl7tTw  
} ; _ ):d`O e  
[vMvV4,  
RaWG w  
一目了然不是么? lrWV#`6!+  
最后实现bind @mE)|.f  
<c)+Fno[E_  
rEHkw '  
template < typename Func, typename aPicker > fbWFLS m;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) L f"i !  
  { xY+VyOUs  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); XW -2~?$  
} X/z6"*(|/  
s7g(3<(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /CuXa%Ci^  
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。 p/JL9@:'  
=8r 0 (c  
十一. phoenix  %ObLWH'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: AS E91T~  
>ELlnE8  
for_each(v.begin(), v.end(), }"|"Q7H  
( e{X6i^% m_  
do_ Dfps gY)/?  
[ YY&l?*M<  
  cout << _1 <<   " , " |} {B1A  
] Ubh{!Y  
.while_( -- _1), 1QcT$8HA  
cout << var( " \n " ) gXonF'  
) R)F;py8)I  
); >w-;Z>3Q@  
'" X_B0k  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !(n4|Wd  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor V[}4L| ad  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >N;F8v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ypeiy `.  
U~} U\_  
HDda@Jy  
template < typename Cond, typename Actor > {fha`i  
class do_while [zL7Q^~  
  { 6ZKsz5:=  
Cond cd; JJltPGT~Oa  
Actor act; :(a]V"(&Eq  
public : e1>aTu@  
template < typename T > ! iptT(2  
  struct result_1 !L;\cl  
  {  ] GHt"  
  typedef int result_type; [/ !;_b\X  
} ; UPc<gB  
6`0mta Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Rw6; Z  
zaFt*~@X  
template < typename T > sp7*_&'J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %&->%U|'  
  { L lw&& K  
  do %/c+`Wd/l$  
    { b+6"#/s  
  act(t); oEx\j+}@n  
  } y.=/J8->  
  while (cd(t)); ]c<qM_HWg  
  return   0 ; 26dUA~|KJ  
} S@}1t4Ls:  
} ; "]m+z)lWd  
Vo9F  
dWX stb:[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). cXR1grz  
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。 (]RM6i7  
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。 SG?Nsp^%`B  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 7}GK%H-u  
下面就是产生这个functor的类: /^$UhX9v  
5aBAr  
A%Xt|=^_  
template < typename Actor > Yz4_vePh+5  
class do_while_actor e/*$^i+S  
  { |.F  
Actor act; op"$E1+  
public : !" JfOu  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} yMZHUd  
QDTBWM%  
template < typename Cond > 8>7RxSF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b1gaj"]  
} ; Fhv2V,nZ<  
L>!8YUz7p$  
T"p(]@Ng  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]Ni;w]KE  
最后,是那个do_ 6oinidB[l  
!Oj)B1gc6&  
K. %U  
class do_while_invoker '`|A I:L  
  { FVB;\'/  
public : \eGKkSy  
template < typename Actor > @)>D))+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uK ("<u|  
  { sow d`I~  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4J|t?]ij|E  
} B-*E:O0y  
} do_; SVa6V}"Iv  
FZ|CqD"#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yoRU_%xA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N7%TYs  
最后来说说怎么处理break和continue >tG+?Y'{  
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。 ? b[n|^wS  
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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