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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~UO}PI`C  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q<z8P;oP^  
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, Ab j7  
zYY]+)k?  
9=T;Dxn  
<Y1 Plc  
  class filler NqOX);'L0  
  { } -;)G~h/"  
public : Zxqlhq/)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Qb/:E}h]$  
} ; "Z,T%]  
4\v &8">LL  
h\3-8m  
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: ~;Y Tz  
.f-=gZ* *  
Ny/eYF#  
VWHpfm[r%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y1PyH  
C f d* Q  
~AX~z)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j_<!y(W  
~:f..|JM  
R"P-+T=7M  
R*lq7n9  
二. 战前分析 9oO~UP!ag  
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。 1kL8EPT%o  
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 \'Et)uD*  
wW)(mY?   
(Y7zaAG]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sw$uZ$$~#  
  /* --------------------------------------------- */ L{8_6s(:  
vector < int *> vp( 10 ); LOfw #+]d  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <Oh i+a%6  
/* --------------------------------------------- */ r#)1/`h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rg>2tgA  
/* --------------------------------------------- */ kln)7SzPuk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Bh cp=#  
  /* --------------------------------------------- */ ZnI15bsDx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); id5`YA$  
/* --------------------------------------------- */ gz[3xH~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); J-dB  
g([:"y?  
Q#SQ@oUzD  
$>O~7Nfst7  
看了之后,我们可以思考一些问题: !R\FCAW[x  
1._1, _2是什么? lbIPtu  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 XJ3sqcS  
2._1 = 1是在做什么? .|R4E  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 N\|z{vn  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ] T]{VB  
^&1O:G*"  
|H_WY#  
三. 动工 n^ fUKi*;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N=2T~M 1  
`}=R  
Qm[s"pM  
hd9HM5{p  
template < typename T > ztSQrDbbb4  
class assignment (M$>*O3SR  
  { c6 mS  
T value; -X$EE$:  
public : wxh\CBxG  
assignment( const T & v) : value(v) {} QtKcv7:4  
template < typename T2 > UiH7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @g5y_G{SP  
} ; ]&Y^  
5{V"!M+<  
;j1E6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `<se&IZE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment KU` *LB:  
T&]-p:mg^  
|JYb4J4Ni  
,/b!Xm:  
  class holder qq&U)-`  
  { H@xS<=:lM  
public : 3_XLx{["'  
template < typename T > s)qrlv5H  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jmr .gW  
  { .UL 2(0  
  return assignment < T > (t); P%e7c,  
} = N*Jis  
} ; * CR#D}F  
N?vb^?  
e c]kt'  
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: YQG l8E'  
Y#68_%[  
  static holder _1; ?c RF;!o"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /ie&uW y  
Ei@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \/3(>g?4  
而不用手动写一个函数对象。 0x-g0]  
TxG@#" ^g}  
e~lFjr]  
sS}:Od  
四. 问题分析 e3;D1@  
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。 a#r{FoU{M8  
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。  J3 Q_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kMch   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )f:i4.M  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2\1+M)  
'|ntwK*f  
五. 问题1:一致性 I{(!h90  
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?| lgU!D |v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BVb^xL  
LsERcjwwK  
struct holder ^ l]!'"  
  { ! s =$UC  
  // gE\ ^ vaB  
  template < typename T > C 6 \  
T &   operator ()( const T & r) const C][hH?.  
  { L4/ns@e  
  return (T & )r; n~yKq"^  
} $"/l*H\h  
} ; >E J{ *  
KUZi3\p9W>  
这样的话assignment也必须相应改动: w CLniCt  
)Ac,F6w  
template < typename Left, typename Right > H;nzo3x  
class assignment Zwc&4:5%  
  { ?;W"=I*3  
Left l; o[!o+M  
Right r; YTefEG]|q  
public : #  `E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Cb{D[  
template < typename T2 > m6e(Xk,)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :P_h_Tizv  
} ; 8+oc4~!A@n  
X^eyrqv  
同时,holder的operator=也需要改动: Ljz)%y[s  
2T2<I/")O  
template < typename T > G^)]FwTs  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a^J(TW/  
  { ]C,j80+pK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %;QK5L   
} Hl8-q!  
hTLf$_|P  
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。 yg}O9!MJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ct-Bq  
YM_[   
return l(rhs) = r; cwzkA,e@  
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。 g.9C>>tj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _ $>);qIP4  
aF?_V!#cT  
template < typename Tp > vf3)T;X>  
class constant_t I(~([F2  
  {  mU4(MjP?  
  const Tp t; c.]QIIdK  
public : 0<`qz |_h  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} G^d3$7  
template < typename T > H I|a88   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const a8T9=KY^  
  { cOP'ql{"  
  return t; e#HPU  
} 5CK\Z'c~!  
} ; A_@..hX(  
?Sh]kJ O  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i_*yS+Z;  
下面就可以修改holder的operator=了 )'n@A%B  
s 7 nl  
template < typename T > G]aey>)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zy$jTqDH  
  { $jh$nMx)!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^ou)c/68aQ  
} _@B?  
yy{YduI  
同时也要修改assignment的operator() fphCQO^#vW  
h<&GdK2U+  
template < typename T2 > 4Px|:7~wT8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } a+LK~mC*  
现在代码看起来就很一致了。 ,HDhP  
ASy?^Jrs5  
六. 问题2:链式操作 GZaB z#U  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K]$PRg1| 3  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ^O7sQ7V"f=  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 j$Ndq(<tG  
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。 Nut&g"u2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >A{Dpsi\  
 Q(w;  
template < typename T > *RS/`a;,  
struct result_1 ?X|q   
  { {ax]t-ZwJ5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r*b+kSh  
} ; Fvk=6$d2  
%|H]T] s  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: O MQ?*^eA  
~`Bk CTT  
template < typename T > Ich^*z(F$  
struct   ref P,] ./m\J  
  { &Pme4IHtm  
typedef T & reference; Ti)Me-g  
} ; 5?H8?~&dz  
template < typename T > b EcN_7  
struct   ref < T &> P.Bwfa  
  { :u9'ZHkZ  
typedef T & reference; DQ+6VPc^o  
} ; *yT>  
k^ZP~.G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W6>t!1oO+  
.:&`PaMt  
template < typename T > ep"{{S5g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tco G;ir  
  { yOz6a :r  
  return l(t) = r(t); ' 8)kFR^9  
} &X:;B'   
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。 =M-=94  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F&!vtlV)  
fWJpy#/^*K  
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 toGd;2rl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?0:]% t18  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t!3s@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 O#;sY`fy_M  
最后的布局是: Y)/|C7~W  
                Add %bTuE' `b  
              /   \ pqO0M]}  
            Divide   5 h%F.h![*  
            /   \ 9 l~D}5e7  
          _1     3 6HBDs:   
似乎一切都解决了?不。 1A'eH:$  
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。 AHn!>w,  
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。 (y; 6 H  
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: stK}K-=`  
0'6ai=W  
template < typename Right > v@QnS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const MuMq%uDA"  
Right & rt) const &G_#=t&  
  { o#6QwbU25  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LTS{[(%  
} &Cb,C+q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 M7?ktK9`ma  
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。 {E%c%zzQ  
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。 I H=$ w c  
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。 kP$ E+L  
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。 ',g%L_8Sq  
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? o3+s.7 "  
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: pnSKIn  
ZMlBd}H  
template < class Action > OR6vA5J  
class picker : public Action ;SI (5rS?  
  { vrb@::sy0T  
public : xz0t8`N oN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} TO89;O  
  // all the operator overloaded 3}s]F/e  
} ; n*$g1HG6  
/UK?&+1qE  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 \h3HaNC  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: wi+Q lf  
Ox#vW6;)  
template < typename Right > G7Ck P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v#{Nh8n  
  { U - OD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -V;Y4,:c  
} }*rSg .  
]wDqdD y7S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &4evh<z  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 >3D1:0Sg  
Vx.c`/  
template < typename T >   struct picker_maker I)1ih  
  {  Mj1f;$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7xO05)bz  
} ; _+ 9i  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > PEEaNOk 1b  
  { A z@@0  
typedef picker < T > result; -h7ssf'u[  
} ; zAM9%W2v_  
@~s5{4  
下面总的结构就有了: dakHH@Q  
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。 @!oN]0`F;  
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。 V  H`_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I,#E`)  
至此链式操作完美实现。 i[9gcL"  
@,1_CqV  
@` Pn<_L  
七. 问题3 `lE&:)  
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。 =(hBgNH  
mD7NQ2:wA  
template < typename T1, typename T2 > `AE6s.p?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :Ef!gpS}?R  
  { zqt<[=O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); oQh;lb  
} r=3`Eb"t  
XdThl  
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: 7#+Ih-&EQ  
~Yc~_)hD  
template < typename T1, typename T2 > w^8Q~ 3|7  
struct result_2 |sr\SCx  
  { 9^g8VlQdT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r3?8nQ$  
} ; +|bmUm<2  
U@).jpN  
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? _ZavY<6  
这个差事就留给了holder自己。 &TRKd)wd  
    pD[&,gV$  
|-vyhr 0  
template < int Order > 'fK=;mM  
class holder; [sG`D-\P[  
template <> *A!M0TK?i,  
class holder < 1 > A4(L47^  
  { r6\g #}  
public : DZL(G [  
template < typename T > @F(er  
  struct result_1 :tO?+1  
  { !]s=9(O  
  typedef T & result; !QAndg{;D  
} ;  !{V`N|0  
template < typename T1, typename T2 > 5!9y nIC+>  
  struct result_2 MHWc~@R  
  { OQ2G2>p  
  typedef T1 & result; [V_mF  
} ; /Z*$k{qIR&  
template < typename T > L|APXy]>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :CM-I_6  
  { 9$v\D3<Z  
  return (T & )r; }Y.@:v j  
} 5YPIv-  
template < typename T1, typename T2 > :| k!hG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +7OE,RoQ  
  { W:n\,P  
  return (T1 & )r1; ;C o"bP's  
} )?&mCI*  
} ; o7+<sL  
bS:$VyH6  
template <> GB `n  
class holder < 2 > rkS'OC  
  { +Q_xY>ej  
public : +e>G V61  
template < typename T >  >h2qam  
  struct result_1 bZWR. </  
  { YdvXp/P:|  
  typedef T & result; X)]>E]X  
} ; !V#*(_+n  
template < typename T1, typename T2 > ?xKiN5q"6  
  struct result_2 /oe0  
  { @.cord`  
  typedef T2 & result; 6C.!+km  
} ; P[H`]q|  
template < typename T > n3J,`1*ct  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k(>J?\iNW  
  { :.H@tBi*E  
  return (T & )r; YVRE 9  
} _`QMEr?  
template < typename T1, typename T2 > jyg>'"W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sdXchVC  
  { .w\4Th#  
  return (T2 & )r2; a&[[@1OY  
} yT3K 2A  
} ; i)@vHh82  
/-<]v3J  
1:cq\Y  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Y uZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X+emJ&Z$@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7m8:odeF  
$?: -A  
return l(i, j) = r(i, j); RToX[R;1E  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0=`aXb-  
z}5'TV=^  
  return ( int & )i; 0_y&9Te  
  return ( int & )j; yF` ( GU  
最后执行i = j; P'_ aNU  
可见,参数被正确的选择了。 xop\W4s_  
`,GFiTPd  
)CL/%I,^  
35-FD{  
*Z"Kvj;>u  
八. 中期总结 /Jk.b/t.*S  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: c:z}$DK&'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y=pRenV'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qy\SOA h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E.VEW;=  
/KvpJ4  
%u|Qh/?7  
QIN# \  
Grd9yLF  
`n|k+tsC  
九. 简化 IfRrl/!nw  
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。 S9/\L6Rmf  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 DML0paOm5  
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: P#A|Pn<p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9D%~~~ %b  
  +-*/&|^等 Q"xDRQA  
2. 返回引用。 jT QN(a9Y  
  =,各种复合赋值等 *OE>gg&?Nh  
3. 返回固定类型。 ~ C_2D?  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g=v[@{9Pw  
4. 原样返回。 E\}Q9, Z$  
  operator, kr1^`>O5  
5. 返回解引用的类型。 lgAE`Os  
  operator*(单目) W\DJXM]b  
6. 返回地址。 &zP\K~Nt  
  operator&(单目) >W8PLo+i  
7. 下表访问返回类型。 oDA'}[/  
  operator[] JR_c]AQYu  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L?y,xA_  
  operator<<和operator>>  [7)#3  
zgpPu4t  
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。  -gS/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]}0+7Q  
/ dn]`Ge)  
template < typename Left > R91u6r#  
struct value_return 3^ &pb  
  { t;ga>^NA"  
template < typename T > s{j3F  
  struct result_1 zwHTtE  
  { p/s5[>N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CV7.hF<  
} ; z!j`Qoh?V9  
wA)R7%&  
template < typename T1, typename T2 > XlNB9\"5  
  struct result_2 s*}d`"YvH  
  { 0$49X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; PsD]gN5"  
} ; sAc)X!}  
} ; 0P53dF  
BQ&h&57K  
gzdgnF2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8|Y^z_C  
~yf5$~Z  
下面我们来剥离functor中的operator() MN)<Tr2f  
首先operator里面的代码全是下面的形式: mKq9mA"(E  
veE8 N~0N.  
return l(t) op r(t) 7,LT4wYH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }#u}{  
return op l(t) Bp6Evi  
return op l(t1, t2) -XY]WWlq  
return l(t) op &c@I4RV|q  
return l(t1, t2) op ?,),%JQ  
return l(t)[r(t)] pV-.r-P  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C ILk  
T +4!g|Y  
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: O "h+i>|l  
单目: return f(l(t), r(t)); B'0Il"g'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,wEM  
双目: return f(l(t)); $fvUb_n  
return f(l(t1, t2)); =XS'V*  
下面就是f的实现,以operator/为例 "Ii!)n,  
:3Jh f$  
struct meta_divide ,zyrBO0 Eq  
  { 0UB'6wRVo  
template < typename T1, typename T2 > Tp6ysjao  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) JT-Zo OZ  
  { r#~6FpFVK^  
  return t1 / t2; bU,& |K/  
} u1kbWbHu(  
} ; |Z/ySAFM  
ff hD+-gTU  
这个工作可以让宏来做: (6+0U1[Iz  
C ]XDDr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QBo^{],  
template < typename T1, typename T2 > \ wIiT :o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tw')2UGg  
以后可以直接用 Yb\36|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) : R&tO3_F  
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 d16 PY_  
(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。。。) \d;Ow8%d/  
LMDa68 s  
yI;Qb7|^  
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 )G|U B8]  
Mt:(w;Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `'QPe42  
class unary_op : public Rettype t8[:}[Jx  
  { [6tQv<}^  
    Left l; pL-$Np] V  
public : ={oO9.9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X[[=YCi0  
m1hf[cg  
template < typename T > *\>2DUu\`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }bTMeCgI  
      { #>V;ZV5"  
      return FuncType::execute(l(t)); _ 8>"&1n  
    } w$!n8A qs  
/L 4WWQ5  
    template < typename T1, typename T2 > RinRQd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const btE+.V  
      { / u{r5`4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M>#{~zr  
    } M@3H]t?  
} ; zYNJF>^<  
U|QDV16f  
]9:G3vq  
同样还可以申明一个binary_op '37b[~k4  
:[&X*bw[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /_|1,x-Kx  
class binary_op : public Rettype T_dd7Ym'8  
  { \NqC i'&  
    Left l; (65p/$Vh  
Right r; 2S4z$(x3  
public : V_QVLW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k|D!0^HE[  
.,,73"  
template < typename T > .wSAysiQ|P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v> 5F[0gE  
      { G Xl?Zg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [`lAc V<  
    } ;rKYWj>IR  
Y(f-e,  
    template < typename T1, typename T2 > xd3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2o/`8+eJu  
      { Fqv5WoYVf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qr 9 F  
    } %ab79RS]C  
} ; #u$z-M !  
`vSsgG  
){:aGGtko  
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 -Me\nu8(RF  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A.b#r[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^xwFjQXx  
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。 (Wqhuw!u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (YOgQ)},  
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 .ty-X]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Q/9b'^UJ  
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) [}p.*U_nw  
下面是修改过的unary_op @gc"-V*-/  
EoeEg,'~F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4o3GS8  
class unary_op `N|CL  
  { `^kST><  
Left l; ?r<F\rBT7*  
  %"zJsYQ!  
public : Biwdb  
wrU[#g,uvr  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -wfV  
}TW=eu~  
template < typename T > 'r%oOZk)z  
  struct result_1 jxaoQeac  
  { v2{s2kB=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |Y11sDa9h  
} ; [\1l4C  
vNbA/sM  
template < typename T1, typename T2 > mtHz6+  
  struct result_2 $@)d9u cd  
  { U^&Cvxc[[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #8jd,I% L  
} ; 3)a29uc:U  
MavO`m&Cg  
template < typename T1, typename T2 > (SK5pU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const beE%%C]X  
  { K~-XDLh5Nu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @ `D6F;R  
} s_!Z+D$K  
9,CC1f  
template < typename T > . $YF|v[=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N~jQ!y  
  { .<%M8rcj  
  return OpClass::execute(lt(t)); ud D[hPJd  
} H@' @xHv  
UAZ&*{MM^  
} ; hJsC \C,^  
,v_r$kh^  
/g''-yT7#  
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 ASw |sw  
好啦,现在才真正完美了。 Zd ,=  
现在在picker里面就可以这么添加了: V bOLTc  
{2^ @jD  
template < typename Right > 5i#w:O\cz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ai18]QD-  
  { XH$|DeAFM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d A{Jk  
} V JL;+  
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。 QL18MbfqP  
)fc"])&8  
yW?%c#9D  
bU`yymf{L  
|9]K:A  
十. bind $:II @=  
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。 #9VY[<  
先来分析一下一段例子 #/<Y!qV&  
PSS/JFZ^  
!p2,|6Y`y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D(U3zXdO  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Fjt,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $ n[7  
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。 :-" jK w  
我们来写个简单的。 z|)1l`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [Od9,XBa  
对于函数对象类的版本: .fY<"2g  
l>Ja[`X@  
template < typename Func > ^!_7L4&y  
struct functor_trait ':)j@O3-  
  { PJ:5Lb<  
typedef typename Func::result_type result_type; $ywh%OEH  
} ; +N:6wZ7<f  
对于无参数函数的版本: b2%bgs  
]},Q`n>$  
template < typename Ret > J&65B./mD9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yc=#Jn?S  
  { n4T2'e  
typedef Ret result_type; \'tz|  
} ; F6]!?@  
对于单参数函数的版本: 4~YQ\4h=  
Prz +kPP  
template < typename Ret, typename V1 > :k(t/*Nl3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1'm`SRX#e  
  { {<4?o? 1 g  
typedef Ret result_type; 6@;L$QYY-V  
} ; _|wY[YJ[  
对于双参数函数的版本: ikG9l&n  
4eL54).1O  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1"B9Z6jf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @ZR4%A"X4  
  { 8!Mzr1:  
typedef Ret result_type; ,xe@G)a  
} ; %aE7id>v6  
等等。。。 (`.qG &6p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^1yTL5#:Vw  
<&EO=A  
template < typename Func > "|r^l  
struct func_return s1 ^mk]  
  { !vVjZ  
template < typename T > c0Ro3j\p  
  struct result_1 q=% C (  
  { Y1aF._Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `=$jc4@J  
} ; Z6([/n  
^npS==Y]!.  
template < typename T1, typename T2 > $F`<&o  
  struct result_2 q '{<c3&  
  { /0&:Yp=>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  )P9{47  
} ; {G1aAM\Hz  
} ; 4[CBW  
\g:qQ*.  
fy=C!N&/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Fp6[W5>(-  
+'Y( V&  
template < typename Func, typename aPicker > +;wqX]SD&  
class binder_1 = EChH@3  
  { XvkI +c  
Func fn; ;n7|.O]*  
aPicker pk; R ms01m>Y  
public : s.I1L?s1w?  
lPcVhj6No%  
template < typename T > 5v>{Z0TE[6  
  struct result_1 qwNKRqT  
  { G9y12HV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; dMs39j  
} ; (06Vcqg  
;ko[(eFN@  
template < typename T1, typename T2 > MLD>"W  
  struct result_2 &;h~JS=  
  { p1VahjRE-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fByh";<`P  
} ; l88a#zUQDN  
&c<}++'h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @FdCbPl$  
JfP\7  
template < typename T > <X I35\^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ic0v*Y$  
  { 51ajE2+X&  
  return fn(pk(t)); U_}A{bFG  
} sAD P~xvU  
template < typename T1, typename T2 > |CZnq-,C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Oz#EGjz  
  { 78a-3){  
  return fn(pk(t1, t2)); VkTlPmr  
} qv0 DrL,3  
} ; |1QbO`f/F  
R0hc tT1j  
4`UL1)A]  
一目了然不是么? C>:/(O  
最后实现bind MCi`TXr  
eb.cq"C  
io9xI3{  
template < typename Func, typename aPicker > :B*vkwT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jqX@&}3@  
  { zOiY0`=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /\-2l+y>J  
} =,C9O  
3u?`q%Y-e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y3KcM#[  
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。 ra9cD"/J &  
s=nVoc{Yt  
十一. phoenix ,h@R' f !  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: mP)3cc5T  
{KU.  
for_each(v.begin(), v.end(), r{q}f)  
( `j}_BW_  
do_ _Vo)<--+I  
[ 'Wf?elB+  
  cout << _1 <<   " , " 1A?\BJ"  
] 5U)ab3 :  
.while_( -- _1), aW=By)S!Y  
cout << var( " \n " ) yWv<A^C &  
) )@<HCRQ'q  
); pyg!rf-  
YH'$_,8peM  
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: F%PwIB~cy  
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 0HHui7Yy>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 uOG-IHuF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 43J\8WBn@  
$c@w$2  
83  i1  
template < typename Cond, typename Actor > Z@uTkqG)  
class do_while q6C6PPc  
  { eC>"my`  
Cond cd; 8:P*z  
Actor act; Z p7yaz3y  
public : N>A{)_k3  
template < typename T > '9*5-iO  
  struct result_1 c7+Djqs  
  { aE7u5 PM  
  typedef int result_type; %ezb^O_6v  
} ; ggm2%|?X  
*3_f &Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} e}'#Xv  
<$ i"zb  
template < typename T >  cS D._"P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ocIt@#20 K  
  { #cj\~T.,,  
  do .1.J5>/n  
    { 9^ >M>f"  
  act(t); 9TVB<}0G  
  } SUH mBo"}  
  while (cd(t)); o~v_PD[S  
  return   0 ; :W.jNV{e\F  
} 0T9@,scY  
} ; Dd!Sr8L[  
ex` xkZ+  
*'9)H 0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gEr4zae  
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。 Si?$\H*:  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 <i_> y~v`  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 x],8yR)R  
下面就是产生这个functor的类: On{~St'V  
DR k]{^C~  
xab]q$n]k  
template < typename Actor > H+4=|mkQ  
class do_while_actor M"=8O>NZ2  
  { _4P;+Y  
Actor act; Q7,EY /  
public : xn(+G$m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} b!i`o%Vb  
e#>tM  
template < typename Cond > p= !#],[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6m4Te|  
} ; rr|"r  
j~M#Ss-H8  
OSp?okV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9pWi.J  
最后,是那个do_ #F_'}?09%  
 f>.4-a?  
q1YLq(e  
class do_while_invoker blJIto '  
  { DdBxqkh  
public : n!GWqle  
template < typename Actor > 8@E8!w&~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *;<e '[Y7f  
  { 2q)T y9  
  return do_while_actor < Actor > (act); hP?7zz$*j  
} 7^ 4jcfJH  
} do_; g[/^cJHQ  
O$a#2p&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *"1~bPl  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ; ;<J x.  
最后来说说怎么处理break和continue l`SK*Bm~<  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 ./$ <J6-J  
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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