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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ao7|8[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Po^2+s(fY  
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, p=405~  
AKAAb~{  
9"V27"s  
cwpDad[Kx  
  class filler x$s#';*  
  { ^i:%;oeG  
public : Ir}&|"~H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =20Q! wcu  
} ; 1p8E!c{}j  
GXHk{G@TS  
u\t ;  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 8n&",)U  
9:=a FP  
H_*]Vg  
.vT'hu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~i  &K,  
wkd591d*  
S2<(n,"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ap97Zcw  
@cjhri|vH  
VVe>}  
I1}{7-_t  
二. 战前分析 {1SxM /  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。  &`@Jy|N\  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 }"cb^3  
{yG)Ii  
Cch1"j<k$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xH' H! 8  
  /* --------------------------------------------- */ iK.MC%8?  
vector < int *> vp( 10 ); IGB>8$7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @Qx;J<{+g  
/* --------------------------------------------- */ \!YPht  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 'Y&yt"cs  
/* --------------------------------------------- */ !w/~dy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Ok*:;G@  
  /* --------------------------------------------- */ ?Rl*5GRW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^lQ-w|7(  
/* --------------------------------------------- */ O%+:fJz6wI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %9zcc)cP  
Ak9W8Z}  
, g6.d#c  
zJx<]=]  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5T;_k'qe  
1._1, _2是什么? I;xT yhUd  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 }~ +  
2._1 = 1是在做什么? n" MFC  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 z5i!GJB  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 E|5gKp-wJ  
c?opVbJB\  
h]zx7zt-  
三. 动工 \ _i`=dx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ? `w ~1  
E?FPxs  
.z{7 rH  
10 p+e_@  
template < typename T > 4 5Ql7~  
class assignment v =u|D$  
  { #~#_) \l'F  
T value; O}KT>84M  
public : ! 4s $ 93  
assignment( const T & v) : value(v) {} P, Vq/Tt  
template < typename T2 > .<j8>1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @L~y%#  
} ; jV7q)\uu^  
<&x_e-;b'  
@lmke>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rSZWmns  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment y'+^ ME$H  
9:kb0oBa?l  
3^fZUldf  
n;q7? KW8  
  class holder k?";$C}#  
  { oS`F Yy  
public : dIf Jr}ih  
template < typename T > - jyD!(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ZPMEN,Dw  
  { t7~mW$}O  
  return assignment < T > (t); 7"QcvV@p  
} %r>vZ/>a  
} ; "Srp/g]a  
BHK_=2WYz  
JRo{z{!O6  
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: .oe,# 1Qh{  
5q) Eed  
  static holder _1; YJ"gm]Pm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 KS| $_-7 u  
9u)h$VC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kB8l`| I  
而不用手动写一个函数对象。 /qp`xJ  
5(F!* 6i>  
UtWoSFZ'o!  
P_?1Rwm-45  
四. 问题分析 G?"1 z;  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 KcrF=cA  
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。 iA< EJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 L3W ^ip4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Jrffb=+b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 NKMB,b  
 r>G$u  
五. 问题1:一致性 7'o?'He-.2  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Y#Z&$&n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .6tz ^4  
;WzT"yW)T  
struct holder 'shOSB  
  { /R,/hi Kx\  
  // SZ0Zi\W  
  template < typename T > c]n4vhUa5  
T &   operator ()( const T & r) const tz)L`g/J~  
  { p"X\]g^jA>  
  return (T & )r; r&H>JCRZ<=  
} }W YY5L8^  
} ; N@)g3mX>  
9XoKOR(  
这样的话assignment也必须相应改动: 7_{x '#7  
/TB_4{  
template < typename Left, typename Right > PEBQ|k8g&  
class assignment cis ~]x%  
  { lE`ScYG  
Left l; x:@e ID  
Right r; [oYe/<3  
public : `S.;&%B\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'LX=yL]I  
template < typename T2 > UIyOn` d"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } kTnvD|3_!P  
} ; rkzhN59;  
NeWssSje  
同时,holder的operator=也需要改动: L@+j8[3BX  
"zv+|_ZAfd  
template < typename T > u&g} !Smc8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &556;l  
  { (_W[~df4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J=Jw"? f  
} Jv7M[SJ#x  
jLEU V  
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。 D@3|nS  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x~(Ul\EX  
5 Fd]3  
return l(rhs) = r; GnLh qm"\  
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。 f.u{;W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E O}(MXS  
0xjV*0?s  
template < typename Tp > *}0Q S@FN  
class constant_t $4?%Z>'  
  { >U}~Hv]  
  const Tp t; 1k hwwoo  
public : sS0psw1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q&wMp{  
template < typename T > 9R E;50h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Xau.4&\d  
  { 1ri#hm0x\  
  return t; J 5\> 8I,a  
} x,V_P/?%  
} ; n%O`K{86  
 ,cB`j7p(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @.gCeMlOf  
下面就可以修改holder的operator=了 !7w-?1?D  
h(zi$V  
template < typename T > G(4k#jB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "C.$qk]  
  { vXf#gX!Y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B O"+m  
} Ylf6-FbF  
y3xP~]n  
同时也要修改assignment的operator() FJD*A`a  
<>R7G)w F  
template < typename T2 > Tu"yoF  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2<'gX>TW  
现在代码看起来就很一致了。 |[V(u  
Hnaq+ _]  
六. 问题2:链式操作 v:+se6HY?p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :')<|(Zy  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 N Lo>"<Xb  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 o 1b#q/  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 0 Hq$h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct CUtk4;^y#  
 "3v%|  
template < typename T > QR#,n@fE  
struct result_1 :4A^~+J  
  { Z]6D0b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Rbl(oj#  
} ; ~jPe9  
[m"X*Z F  
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: \gzNMI*  
z6Hl+nq B  
template < typename T > \0:l9;^4  
struct   ref n b{8zo  
  { 5yQgGd)  
typedef T & reference; H<>x_}&  
} ; <;Xj4 J  
template < typename T > 1]qhQd-u  
struct   ref < T &> -@QLE}~k[  
  { j jwY{jV  
typedef T & reference; mT9TSW}  
} ; r"4:aKF>  
._nhW*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7<) .luV  
+F@9AO>LF  
template < typename T > +[>m`XTq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const c-3? D;  
  { X-%*`XG'  
  return l(t) = r(t); 'Kq%t M26!  
} s*Fmu7o43  
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。 tV T(!&(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )cvC9gt  
v3[ 2!UXq  
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 a([cuh.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =A,i9Z&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [#.QDe  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 NTn-4iJy  
最后的布局是: N". af)5  
                Add U>{z*D  
              /   \ f6z[k_lLN  
            Divide   5 Dl7#h,GTc<  
            /   \ OW6i2>Or  
          _1     3 g{i( 4DHm(  
似乎一切都解决了?不。 7wZKK0;T  
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。 {5RM)J1  
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。 |i|>-|`!  
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: 1c\$ziB  
yYW>)  
template < typename Right > >`t |a  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const QYg2'`(  
Right & rt) const C`DTPoXN  
  { **oN/5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +H+OYQ>^  
} =WHdy;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 []'BrG)!  
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。 9V\5`QXu  
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。 ['{mW4i  
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。 -[G+*3Y{7  
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。 rFGbp8(2  
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? x|1OGbBK  
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: 9CxU: ;3  
 8*lVO2  
template < class Action > IY+P Yad  
class picker : public Action HD$W\P  
  { rBT#Cyl  
public : Fd0R?d  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lNqYpyvy*  
  // all the operator overloaded +1_NB;,e  
} ; s_u@8e 6_  
(Y:5u}*Y  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 s )\%%CM  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: C#+Gkzq  
N<9C V!_  
template < typename Right > 8|HuxE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3u _[=a  
  { 'tklz*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oBpHmMzA  
} /n&w|b%  
>6KuZ_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  GMrjZ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 B&VruOP0  
~4<xTP\*  
template < typename T >   struct picker_maker (~#{{Ja  
  { t[Qf|#g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Jt  ^a  
} ; ;3'ta!.c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :H@ Q`g u  
  { lmf vT}$B  
typedef picker < T > result; Il`35~a  
} ; =# <!s!  
JgEPzHgx  
下面总的结构就有了: ">@]{e*  
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。 `O5w M\Z  
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。 [RoOc)u  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 VG_ PBG(  
至此链式操作完美实现。 AAb3Jf`UW  
& =)HPzC  
 At @H  
七. 问题3 qs 6r9?KP  
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。 Cjc>0)f&.  
+`}QIp0  
template < typename T1, typename T2 > dG2k4 O  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Arc6d5Q  
  { aA7}>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3"FvYv{  
} }>]V_}h  
P%2aOsD0  
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: 8iA[w-Pv  
}OL?k/w  
template < typename T1, typename T2 > IOhJL'r  
struct result_2 UuPXo66F ]  
  { L 7VDZCV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $KHw=<:)/  
} ; 7@oM?r7td  
z@Pv~"  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? l|R BO+}  
这个差事就留给了holder自己。 KPHtD4  
    K2|2Ks_CS  
@cRR  
template < int Order > lY -2e>  
class holder; 3dheT}XV?p  
template <> A#k(0e!O  
class holder < 1 > !?)ky `S3  
  { Di) %vU  
public : 3b{ 7Z 2  
template < typename T > wz`\R HL  
  struct result_1 JbX"K< nQ  
  { Mu: y9o95  
  typedef T & result; }:+SA  
} ; 1K{u>T  
template < typename T1, typename T2 > G5A:C(r  
  struct result_2 EdcbWf7  
  { QiKci%=SX  
  typedef T1 & result; x$hhH=  
} ; Bm"-X:='  
template < typename T > SbLm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3EkCM_]  
  { +{#65 z  
  return (T & )r; OEi u,Y|@l  
} /~~A2.=.  
template < typename T1, typename T2 > fVJlA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4|U$ON?x  
  { ! [3  /!  
  return (T1 & )r1; 5-*hAOThg  
} @I"&k!e<2  
} ; X<8?>#  
]w,:T/Z}  
template <> !WS Y75  
class holder < 2 > #ME!G/  
  { T3wQRn  
public : \3"jW1Wb  
template < typename T > NTWy1  
  struct result_1 aC90IJ8^  
  { P K+rr.k]  
  typedef T & result; .q90+9Ek=  
} ; ]y0bgKTK  
template < typename T1, typename T2 > epN!+(v  
  struct result_2 JkShtLEr  
  { 2NMg+Lt8v  
  typedef T2 & result; p~'iK4[&6  
} ; >V%lA3  
template < typename T > 6;:z?Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8NnGN(a*D  
  { (n{x"rLy/  
  return (T & )r; ~ k"r  
} ^yLhL^Y  
template < typename T1, typename T2 > ThvgYv--B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _sqj~|K  
  { &L[i"1a  
  return (T2 & )r2; +$}3=n34)  
} Bo,>blspw  
} ; 9| g]M:{  
4bs<j  
TUBpRABH  
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> >。 ?kIyo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Kpg?' !I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ty8>(N(~  
w!dgIS$  
return l(i, j) = r(i, j); 'Z*`~,Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +0ALO%G;G"  
_`I}"`2H  
  return ( int & )i; l"zA~W/  
  return ( int & )j; 5,\-;  
最后执行i = j; c>Tf@A og>  
可见,参数被正确的选择了。 DaS~bweMw  
f\;w(_  
Z=9<esx  
nR]*RIp5  
wrQ0 2?  
八. 中期总结 1oc@]0n  
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: J@o_-\@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7{Lp/z%r  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o:'@|(&<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor KpBOmXE  
5e3p9K`5  
gvFJ~lL  
S{m:Iij[;  
/3#h]5Y"T  
0GlQWRa  
九. 简化 sWmqx$  
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。 \G#_z|'dN  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5X>K#N  
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: %[, R Q">v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h`dHk]O  
  +-*/&|^等 ^g |j4N  
2. 返回引用。 ;hPVe _/  
  =,各种复合赋值等 %iB,hGatE  
3. 返回固定类型。 %+htA0aX  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) GorEHlvVh  
4. 原样返回。 v#lrF\G5  
  operator, ZZw2m@T>  
5. 返回解引用的类型。 fH@cC`  
  operator*(单目) IL`LI J:O  
6. 返回地址。 =xQPg0g  
  operator&(单目) v%r/PHw  
7. 下表访问返回类型。 O>N/6Z  
  operator[] {)iiu  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3:O|p[2)L  
  operator<<和operator>>  aGOS 9  
PR/>E60H  
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。 '>ASr]Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /d+v4GIB  
kbL7Xjk  
template < typename Left > deQ {  
struct value_return b# Dd  
  { vz(=3C[  
template < typename T > o|u4C{j  
  struct result_1 9OFH6-;6`\  
  {  &.(iS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; LF `]=.Q  
} ; JMk2OK {0  
8[.&ca/[  
template < typename T1, typename T2 > dt@~8kS  
  struct result_2 NT2XG& $W>  
  { 4X",:B}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ])G| U A.  
} ; qzNXz_#+u  
} ; ySI}Nm>&=  
A;5_/ 2  
H s$HeAp;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n*ROlCxV  
_u""v   
下面我们来剥离functor中的operator() ,na}' A@a`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: yN)(MmX'1  
2}7_Y6RS*  
return l(t) op r(t) _k : BY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) '4 It>50b  
return op l(t) ePZ Ai"k  
return op l(t1, t2) 'gXD?ARW  
return l(t) op Y4w]jIv  
return l(t1, t2) op Yn$: |$  
return l(t)[r(t)] JB%_&gX)v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] MLlvsa0  
V FM!K$_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: |Eh2#K0x4G  
单目: return f(l(t), r(t)); ~Ad2L*5S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !4`:(G59  
双目: return f(l(t)); }z#M!~  
return f(l(t1, t2)); Q>$lf.)  
下面就是f的实现,以operator/为例 1ni72iz\  
FA>.1EI  
struct meta_divide n&o"RE 0~0  
  { t*; KxQ+'?  
template < typename T1, typename T2 > am !ssF5s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2D:,(  
  { H)h^|A/vO  
  return t1 / t2; 7x77s  
} `\|@w@f|;  
} ; |QF_E4ISD  
]%I\FefT  
这个工作可以让宏来做: i#^YQCy  
N34-z|"q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4DDBf j  
template < typename T1, typename T2 > \ E|>-7k")  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j!kJ@lbP  
以后可以直接用  zR'EQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0'THL%lK  
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 <KK.f9^o(  
(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。。。) x_I*6?  
#_x5-?3  
Xn?.Od(  
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 "wcw`TsK  
 3s| :7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D"-Wo}"8O'  
class unary_op : public Rettype D5oYcGc  
  { 9BpxbU+L;  
    Left l; /F9Dg<#a  
public : j!NXNuy:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  @;KYvDY  
<wb6)U.  
template < typename T > -"S94<Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0:71Xm  
      { 0:n"A,-p  
      return FuncType::execute(l(t)); "f<gZsb  
    } R2?s NlF  
)iiaT~ ]  
    template < typename T1, typename T2 > I^( pZ9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x:4R?!M.  
      { 7]{t^*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wkPjMmW+!  
    } CbW[_\  
} ; [&4+ <Nl'  
'_V9FWDZ  
]" e'z  
同样还可以申明一个binary_op KQb&7k .  
V_ , `?>O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uYWgNNxdmo  
class binary_op : public Rettype }y+Qj6dP  
  { ZA. S X|m  
    Left l; 1ig*Xp[  
Right r;  oJ*,a  
public : ` L 1+j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N8df1>mW  
aNY-F)XWa  
template < typename T > ykJ+LS{+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JNXzZ4U  
      { %7 yQ0'P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,u^{zYoW  
    } rv(N0p/  
aem gGw<  
    template < typename T1, typename T2 > R`DzVBLl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kr~n5WiAZ  
      { boCi*]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R4VX*qkB  
    } 5@r6'Z  
} ; u-y?i`  
,SNrcwv  
Ipq0 1 +  
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 |\b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xM!9$v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $0K@= 7ms  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 %XeN_ V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .)+c01  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 {4A,&pR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 gED|2%BXb  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 1\UU"  
下面是修改过的unary_op ilVi  
jSHFY]2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6;:D!},'c  
class unary_op Li|~%E1  
  { Zzg zeT+bv  
Left l; {DKZ ~  
  )-1e} VF(U  
public : YLTg(*  
n.a2%,|v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H"^9g3 U  
f OR9N/  
template < typename T > %{4 U\4d@'  
  struct result_1 :<B_V<  
  { EV Z1Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; axt;}8  
} ; ]S]W|m7=.Z  
8rS;}Bt  
template < typename T1, typename T2 > e(a,nZF.  
  struct result_2 hKN ;tq,  
  { C P&u  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lEwQj[ k  
} ; `:~Wu/Ogr  
GRYw_}Aa  
template < typename T1, typename T2 > "ldd&><  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4v _Hh<%  
  { ,aUbB8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0fBwy/:  
} SPdEO3  
hp/pm6  
template < typename T > ogQfzk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z}0xK6  
  { gsEcvkj*  
  return OpClass::execute(lt(t)); LFxk.-{=  
} +%,oq ]<[,  
LI3L~6A>  
} ; )P b$  
h9im S\gfr  
jlF3LK)9q  
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 }riM-  
好啦,现在才真正完美了。 G%l')e)9Gq  
现在在picker里面就可以这么添加了: {_*G"A 9  
sT!?nn3O`  
template < typename Right > ?)(/SZC0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X[tB^`  
  { Kf[.@_TD<1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %5zIh[!1$  
} ]nebL{}5  
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。 _<mY|  
w.J$(o(/  
`W@jo~ y<  
L-}Uj^yF  
pGR3  
十. bind C@:X9NU  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 fgj$ u  
先来分析一下一段例子 tw<Oy^ i  
ak_y:O|  
O%>*=h`P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ge?or]T1S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z8ivw\|M8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tKe-Dk9  
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。 9)S3{i6w  
我们来写个简单的。 286reeN/e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <+q`Dk  
对于函数对象类的版本: B[7,Hy,R  
yF6AI@y  
template < typename Func > nIlTzrf6  
struct functor_trait Xp06sl7 M  
  { oLX[!0M^  
typedef typename Func::result_type result_type; `@1e{ ?$  
} ; KGc.YUoE  
对于无参数函数的版本: J %A=  
]9w8[T:O  
template < typename Ret > %{rb,6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >jmHe^rH  
  { PknKzrEG:>  
typedef Ret result_type; MS#*3Md&y  
} ; ;P juO  
对于单参数函数的版本: {j`8XWLZZN  
L;M@]  
template < typename Ret, typename V1 > s1::\&`za  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )i:*r8*~  
  { U*yOe*>  
typedef Ret result_type; QP50.P5g  
} ; dwUDhQt3Q  
对于双参数函数的版本: +UX~'t_'v  
<+ [N*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > B?^~1Ua9Zv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > J;wBS w%1  
  { Q=DMfJ"  
typedef Ret result_type; l"`VvW[  
} ; _e>N3fT  
等等。。。 i4k [#x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Btzes.  
8pr toCB  
template < typename Func > ^;s/4  
struct func_return C%E~9_w  
  { J| wk})?  
template < typename T > hPz=Ec<zW  
  struct result_1 ',]Aj!q  
  { DOFW"SpE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sk 8DW  
} ; WW6-oQs_#*  
q&9]4j  
template < typename T1, typename T2 > k%Tp9x$  
  struct result_2 2TB'HNTFx  
  { |"%OI~^%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >iK LC  
} ; 7_jt =sr  
} ; mM?,e7Xhs  
3 i>NKS  
eE .wnn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <=6F=u3PtU  
1oiSmW\  
template < typename Func, typename aPicker > M,ybj5:6  
class binder_1 hPG@iX|V  
  { )l m7ly8a|  
Func fn; 45[,LJaMd  
aPicker pk; ~J~R.r/  
public : ?F$#t6Q  
G;wh).jG5  
template < typename T > N Czabl  
  struct result_1 @@\px66  
  {  HRbv%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <<gW`KF   
} ; #Q["[}flVv  
"O$WfpKX  
template < typename T1, typename T2 > OIw[sum2  
  struct result_2 bw/mF5AsW  
  { qHyOaK Md  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Uea2WJpX  
} ; 8;<aco/62  
q\jq9)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e2V;6N  
ft@#[Bkx  
template < typename T > ,+h<qBsV@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H l(W'>*oL  
  { .L1[Rv3  
  return fn(pk(t)); KI*b We  
} seAEv0YWz  
template < typename T1, typename T2 > <Pe'&u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #"TYk@whWf  
  { jZmL7 V  
  return fn(pk(t1, t2)); e&ZH 1^O  
} 1TfFWlf[B  
} ; =Xid"$  
jg%mWiKwK7  
Oi~Dio_?  
一目了然不是么? Z vC?F=tH  
最后实现bind ZR)M<*$  
iKaS7lWH  
1lA? 5:  
template < typename Func, typename aPicker > D8E^[w!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nI(w7qhub  
  { uhaHY`w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ywt9^M|z;  
} n|Y}M]u,  
G#NbLj`h  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v5?)J91  
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。 KkzG#'I1  
zZ51jA9x  
十一. phoenix qJl DQc-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J%q)6&  
"9Q_lVI|Q  
for_each(v.begin(), v.end(), fn7?g  
( 6kR3[]:16v  
do_ Dh#5-Kf%  
[ ei1;@k/  
  cout << _1 <<   " , " b"td]H3h  
] pV:44  
.while_( -- _1), fh1-]$z`~  
cout << var( " \n " ) DW7Jk"\GH  
) As^eL/m2L  
); ;F%EW`7  
B2_fCSlg  
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: 5BLBcw\;  
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 I`g&>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i~<.@&vt  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &"Cy&[  
x2b t^!t.  
Ag(JSVY  
template < typename Cond, typename Actor > E/1:4?1 S  
class do_while +m~3InWq  
  { SjA'<ZX>TM  
Cond cd; $ 6r> Tc](  
Actor act; &:g1*+  
public : l;aO"_E1m  
template < typename T > )N3/;U;  
  struct result_1 sUxEm}z  
  { QJx<1#  
  typedef int result_type; .p'McCV=  
} ; <5FGL96  
0R]'HA>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YF;2jl Nm  
4@ny%_/  
template < typename T > J=O_nup6C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `tKs|GQf  
  { 23bTCp.d  
  do A~0yMww:$  
    { k"/}9[6:U5  
  act(t); x @9rc,by  
  } fL'Ci;.;+  
  while (cd(t)); "18cD5-#  
  return   0 ; RR/?"d?&  
} 4Uwcc):f  
} ; v`7~#Avhz  
~ `{{Z&  
{=3'H?$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !{g>g%2!  
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。 ~@}n}aV'!  
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。 @qA11C.hq  
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。 pVjOp~=U  
下面就是产生这个functor的类: pd.pY*B<[  
tgeXX1Eq!  
Z{F^qwne  
template < typename Actor > 3Dj>U*fP  
class do_while_actor mv/ Nz?  
  { 3|URlz  
Actor act; @lh]? |*[  
public : Y31e1   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >oAXS\Ts  
Q+U" %   
template < typename Cond > Ogh,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \K Kt& bKL  
} ; bNvc@oo  
ej(< Le\  
J/Ch /Sa  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |NFDrm  
最后,是那个do_ >pq=5Ha&  
HMKogGTTo  
x IL]Y7HWM  
class do_while_invoker  Qk.[#  
  { 9!Fg1 h=  
public : [ 4PiQyr  
template < typename Actor > q((%sWp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const X:(t,g*7  
  { iE ,"YCK  
  return do_while_actor < Actor > (act); ZNDjk  
} QbWeQ[V{  
} do_; )fke;Y0  
j4#S/:Q<7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qUQP.4Z95  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '|&?$g(\h  
最后来说说怎么处理break和continue r|953e  
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。 ZRa~miKyM  
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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