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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U3_O}X+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ((`\i=-o5  
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, N4;g"k b  
YT?Lt!cl=  
]0T*#U/P  
wL~A L  
  class filler KH)-=IJ8  
  { 3!F^ vZ.  
public : U+'zz#0qN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .+S%hT,v6i  
} ; mTsyVji8  
i tNuY<"  
F_0D)H)N@  
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: Fy\q>(v.  
odca?  
*bo| F%NAz  
#W8F_/!n|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); B`)sc ~u  
FR6 W-L  
|_ED*ATR=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \},H\kK+^  
"7EK{6&jQ  
rZwSo]gp  
]h1.1@>xc  
二. 战前分析 fsPsP`|  
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。 \mLEwNhRY  
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 > }f!. i  
Vaf,  
!S&/Zp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HqsqUS3[  
  /* --------------------------------------------- */ a$?d_BX  
vector < int *> vp( 10 ); <w}^Z}fpk&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;bG?R0a  
/* --------------------------------------------- */ kwaZn~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); + a*Ic8*  
/* --------------------------------------------- */ ' *XIp:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d)U(XiK'  
  /* --------------------------------------------- */ HD#>K 7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >n/0od9  
/* --------------------------------------------- */ jNx{*2._r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @ NDcO,]  
b]?5r)GK  
e8f 7*S8  
|APOTQV  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]r!|@AWrQ\  
1._1, _2是什么? 6bs-&Vf  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 b=BNbmX  
2._1 = 1是在做什么? cQLPgE0  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 KsTGae;ds  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 d , g~.iS~  
&+02Sn3A  
6oQ7u90z*  
三. 动工 ea @ H  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: kuBtPZ  
QZ(O2!Mg  
8IL5 :7H8  
9$U>St  
template < typename T > ?r(vXq\  
class assignment 6'mZM=d  
  { ~0024B[G  
T value; %!-t7K^mFq  
public : uL7}JQ,  
assignment( const T & v) : value(v) {} }8l+Jd3"  
template < typename T2 > !7~4`D c6U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rZ.=Lq  
} ; gO*Gf2AG  
B!`.,3  
WxD$k3U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D`Vb3aNB=L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >cjxu9Vr1K  
SkipPEhA  
^"4?Q  
;W+1 H !  
  class holder SZ4y\I  
  { ;j;U9-oh  
public : X`v6gv5qj  
template < typename T > @o@SU"[?_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tculG|/  
  { -$%~EY}  
  return assignment < T > (t); O.Dz}[w  
} JSh'iYJ .  
} ; Smy J@.L"  
/;Cx|\  
|1!|SarM{B  
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: A ?~4Pe  
V#1v5mWVx  
  static holder _1; y&4im;X0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /YwwG;1  
?OO !M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M>RLS/r>d  
而不用手动写一个函数对象。 zYPvpZV/  
gi@&Mr)fS  
EG=U](8T  
9p02K@wkD  
四. 问题分析 H lFVc  
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。 *"/BD=INv}  
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。 LWM& k#i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S +73 /Vs  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :^QV,d<C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I[ZWOi\- ;  
-Vg0J6x  
五. 问题1:一致性 JK XIxw>q  
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?| N9Fu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,tBc%&.f  
G in  
struct holder #eI` l`}  
  { P!~&Ei  
  // kP~ ;dJD  
  template < typename T > 99q$>nx,w  
T &   operator ()( const T & r) const q=BAYZ\`  
  { OHF:E44k  
  return (T & )r; {\!@ k\__  
} #>$w9}gFi  
} ; U@:iN..  
Q},uM_" +  
这样的话assignment也必须相应改动: )i.\q   
ORV'dr  
template < typename Left, typename Right > );F /P0P  
class assignment M^A;tPw  
  { ##NowO  
Left l; %} Ob~m>P  
Right r; CH h6Mnw  
public : TlBu3z'P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b(g?X ( &  
template < typename T2 > V :4($  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (e{pAm  
} ; Tq.%_/@M<  
&]'< M  
同时,holder的operator=也需要改动: nr9c G/"  
F a'2i<  
template < typename T > &4l >_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9_S>G$9D  
  { Ed~2Qr\65  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lhV'Q]s@6  
} (svd~he2  
V$ss[fX  
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。 BcTV5Wcr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )%5T*}j  
=}AwA5G  
return l(rhs) = r; # OQ(oyT  
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。 7_#i,|]58  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E :Y *;  
ddD $ 4+  
template < typename Tp > s8N\cOd#i  
class constant_t ~cx/>Hu  
  { 6|:]2S  
  const Tp t; #G ZGk?  
public : ~\m|pxcj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z-+p+34ytq  
template < typename T > OW<5,h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6,|)%~VUm  
  { #zcnc$x\  
  return t; AiO29<  
} /TgG^|  
} ; ='cr@[~i  
3E361?ubM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ci ? +Sl  
下面就可以修改holder的operator=了 7MT[fA8^  
^25[%aJI  
template < typename T > LJMw-#61sj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ewtoAru  
  { nNFZ77lg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8W"~>7/>D  
} 8Mq] V v  
&?<o692  
同时也要修改assignment的operator() ,9f$a n  
i-E~ZfJ  
template < typename T2 > bgm$<;`U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pr[[)[]/  
现在代码看起来就很一致了。 HBL)_c{/O  
'qhA4W9  
六. 问题2:链式操作 g<Sa{<0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h30~2]hH  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 xXu/CGzG  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 iCIu]6  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 KutR l$,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ss&R!w9p  
QO)Q%K,  
template < typename T > 65Ysg}x  
struct result_1 , c/\'k\K)  
  { y@G5I>v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ge[+/$(1  
} ; :(Feg2c  
HQ+:0" B  
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: J+LFzl07q  
('xu2 ;<  
template < typename T > ^=wG#!#V"1  
struct   ref d7u"Z5t  
  { 8+uwzBNZ:  
typedef T & reference; ^m{kn8  
} ; R)#D{/#FW  
template < typename T > /cr.}D2O  
struct   ref < T &> . c+RFX@0  
  { pWB)N7x&  
typedef T & reference; Z| +/Wl-h  
} ; 5Y)!q?#H  
^Yn{Vi2.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c% 0h!zF  
h]c-x(+  
template < typename T > Kig.hHj@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const kN;l@>  
  { PS@` =Z  
  return l(t) = r(t); X{ZBS^M  
} C 9,p-  
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=3@IW  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l<{]%=Qg  
*#frbV?;  
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 !/['wv@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +?(2-RBd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'e\m6~u\hm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *n2Q_o  
最后的布局是: M0x5s@  
                Add pH?VM&x  
              /   \ +vLuzM-  
            Divide   5 mhp5}  
            /   \ #* S0d1  
          _1     3 QM9~O#rL  
似乎一切都解决了?不。 OsAXHjX}  
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。 us4.-L  
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。 oFHVA!lqe  
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: [FC7+ Ey^  
7~eo^/Pb S  
template < typename Right > m^O:k"+!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const * C~  
Right & rt) const .?_wcp=  
  { sxO_K^eD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (OYR, [*  
} ()(@Qcc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \h :Rw|  
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。 Yiu)0\ o  
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。 ,<|EoravH  
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。 q!""pr<n  
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。 R/b)hP ~  
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? /!JpmI  
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: /+sn -$/"i  
<jw`"L[D  
template < class Action > ?Hf^& yo  
class picker : public Action X5qU>'?`  
  { EFf<| v  
public : H4KwbTT"+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {+z+6i  
  // all the operator overloaded lV`y6{o#T  
} ; E` XUK,b  
j"_V+)SD  
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。 W}WGg|ug  
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: T {(6*^g<B  
/Rx%}~x/m  
template < typename Right > =35EG{W(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8_Y{7;<ey  
  { N ^h,[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y$Js5K@F  
} &]pW##  
[ #A!B#`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5^GUuFt5m  
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。 ^%#v AS  
%=S^{A  
template < typename T >   struct picker_maker #R305  
  { :5U(}\dL{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ',kYZay  
} ; lx U}HM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ub+>i  
  { uzho>p[ae  
typedef picker < T > result; HP. j.  
} ; q^( [ & +  
G}BO!Z6  
下面总的结构就有了: ut& RKr3  
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。 FFR_1Vf  
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。 cEve70MV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -7'>Rw  
至此链式操作完美实现。 [% |i  
_s|C0Pt  
j@ UIN3  
七. 问题3 -AD3Pd|Y[  
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。 opte)=]J  
Ct|iZLh`j  
template < typename T1, typename T2 > k U*\Fa*E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4 FGcCE3  
  { 4}W*,&_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Xv]O1fcI  
} g>/,},jv[x  
Wl;F]_|*(  
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: eMPi ho  
]hS4'9lD  
template < typename T1, typename T2 > tL 3]9qfj  
struct result_2 3"6lPUS  
  { *]W{83rXQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $ze%! C  
} ; vbmi_[,U  
-% 5*c61  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? O<Ht-TN&  
这个差事就留给了holder自己。 #=OKY@z/  
    (05/}PhB`  
+]Po!bN@@  
template < int Order > 3-lJ]7OT  
class holder; ",w@_}z:  
template <> U;`N:~|p#  
class holder < 1 > g.SFl  
  { -3_-n*k!  
public : V~+Oil6sa  
template < typename T > g&`e2|[7  
  struct result_1 &UEr4RK;I  
  { 8l~] }2LAs  
  typedef T & result; i`z1if6O  
} ; -ce N}Cb3  
template < typename T1, typename T2 > Urm&4&y  
  struct result_2 ;8'hvc3i$  
  { =!GUQLS{  
  typedef T1 & result; 4;<?ec(dc  
} ; p3&/F=T;)  
template < typename T > |j^^ *z@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &-:ZM0Fl  
  { l<ag\ d  
  return (T & )r; S*Qip,u  
} )iNM jg  
template < typename T1, typename T2 > ='`z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )M<"YI)g  
  { Pv17wUB  
  return (T1 & )r1; ^ r-F@$:.  
} e=<knKc Q  
} ; !g  #  
Ew5(U`]  
template <> GbUw:I  
class holder < 2 > Iojyku\W.  
  { H!?Av$h`  
public :  0w>V![  
template < typename T > ]P;uQ!  
  struct result_1 )h]~< fU  
  { ;R|i@[(J  
  typedef T & result; 2&MIt(\-  
} ; )e(Rf!P{  
template < typename T1, typename T2 > Ls< ";QJc  
  struct result_2 L.ScC  
  { HY0q!.qog  
  typedef T2 & result; 4y\qJw)~U  
} ; Yz(k4K L  
template < typename T > 4QC"|<9R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7?!A~Seo|  
  { B>Tfyo  
  return (T & )r; \X.CYkgK  
} #S)] `YW  
template < typename T1, typename T2 > nr7#}pzo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rH*1bDL  
  { I,TJV)B  
  return (T2 & )r2; 5$f vI#NO<  
} ~A@T_ *0  
} ; zx` %)r  
,)/gy)~#  
}<R,)ZV^G  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 'NJGez'b ,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .c__<I<G<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: mN^w?R41m  
qTSyy=  
return l(i, j) = r(i, j); ,;;7+|`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \ #<.&`8B  
sZe$?k|  
  return ( int & )i; KaVNRS  
  return ( int & )j; s?Lx\?T  
最后执行i = j; s%M#  
可见,参数被正确的选择了。 paKur%2u  
O[}{$NXw  
7egE."  
?,s]5   
+cH,2^&  
八. 中期总结 L& =a(  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: =MR.*m{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (=A61]yB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 y yPQ^{zD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {!RDb'Zp  
>+ ,w2m@0  
')R+Z/hG.  
->Z9j(JU  
\r %y^G  
),{v  
九. 简化 q+iG:B/Z  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 1O#]qZS}]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,LE15},  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 87!D@Xn  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 / esdtH$=  
  +-*/&|^等 iGq%|o>  
2. 返回引用。 )Ehi 8  
  =,各种复合赋值等 vYFtw L`  
3. 返回固定类型。 5!QT }Um  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [T |P|\M  
4. 原样返回。 J\@|c.ws  
  operator, mkE_ a>  
5. 返回解引用的类型。 1.9bU/X  
  operator*(单目) _0cCTQE  
6. 返回地址。 ,(u-q]8   
  operator&(单目) n;@.eC,T/  
7. 下表访问返回类型。 jKh:}yl4  
  operator[] @V?T'@W7D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 nxWm  
  operator<<和operator>> /^]/ iTg  
Ln'y 3~@  
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。 8Y]% S9.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |,bP` Z  
zG0]!A  
template < typename Left > m?< ^b_a}  
struct value_return ^h$^j  
  { 3"BSP3/ [l  
template < typename T > u^O!5 'D%  
  struct result_1 `@q\R-`  
  { 0BwxPD#6bv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  )[S#:PP  
} ; aD(3.=[R  
.5"s[(S  
template < typename T1, typename T2 > &6^ --cc  
  struct result_2 E^iShe  
  { GE8.{P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; YQ$LU \:  
} ; {Gr"lOi*@  
} ; A`--*$8\  
UX2@eyejQ7  
n^q%_60H   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait BM~6P|&qD  
qeW.~B!B  
下面我们来剥离functor中的operator() 4Q!|fn0Sv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fikDpR  
k|czQ"vaI  
return l(t) op r(t) dB)-qL8,2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) QuP)j1"X  
return op l(t) !|W.YbS  
return op l(t1, t2) D^QL.Du,  
return l(t) op .Y|wG<E  
return l(t1, t2) op  y!dw{Lz  
return l(t)[r(t)] V|hwT^h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d A'0'M  
B^!-%_q  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: P5H_iH  
单目: return f(l(t), r(t)); P(s:+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g[R4/]K^$  
双目: return f(l(t)); J )^F  
return f(l(t1, t2)); FWB *=.A9  
下面就是f的实现,以operator/为例 K^6d_b&  
o[1#)&  
struct meta_divide Qqi?DW1)-  
  { g${JdxR:  
template < typename T1, typename T2 > qqJghV$Oj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ek.@ 0c  
  { Sgr. V)  
  return t1 / t2; k dWUz(  
} Go!{@ xx>  
} ; U{KnjoS  
x#5vdBf  
这个工作可以让宏来做: oeZUd}P  
H0!$aO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C(9"59>{]y  
template < typename T1, typename T2 > \ mlCBstt{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8{]nS8i  
以后可以直接用 IRdR3X56  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) QFnpp\K  
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 pGfGGY>i%  
(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。。。) J2 /19'QE  
u;]xAr1  
ZW9OPwV  
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 ;X a N  
_g fmo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yoJ.[M4q  
class unary_op : public Rettype R8:5N3Fx  
  { 0 )cSm"s  
    Left l; BVj(Q}f8  
public : o<iU;15  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $5/d?q-ts{  
Z:<an+v|5  
template < typename T > &PH:J*?C}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \EU^`o+  
      { zfE8=d8U  
      return FuncType::execute(l(t)); A^p{Cq@E  
    } a??8)=0|}  
}3_b%{  
    template < typename T1, typename T2 > G&Dl($  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4Ngp  -  
      { ?]D))_|G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _{; _wwz  
    } \v6lcAL-  
} ; g`Cv[Pq?at  
W7b m}JHn  
~@Q ]@8Tv\  
同样还可以申明一个binary_op Vs{\ YfF  
n}[S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0ug&HEl_w  
class binary_op : public Rettype Z)$@1Q4P?1  
  { zRD-[Z/-  
    Left l; 'fGKRd|)  
Right r; "OK[uug  
public : $ ,]U~7S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DpvHIE:W  
3(\D.Z  
template < typename T > qbeUc5`1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const __Ksn^I   
      { -y$6gCRY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (AtyM?*  
    } kyvl>I0q@  
jLt3jN  
    template < typename T1, typename T2 > pc0{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J ffaT_"\  
      { jq*`| m;Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !rr,(!Ip?O  
    } V`#2jDz  
} ; r *6S1bW  
Tn1V+)  
isd-b]@:Lc  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |k90aQO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 B+U:=591  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) tkcs6uy  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 5!fYTo|G>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! OVDuF&0  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 rG6G~ |mS  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 < A8>To<  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) >~rlnRX  
下面是修改过的unary_op o}114X4q;  
QJ4$) Fr(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "QNQ00[T`>  
class unary_op Vez8 ~r3  
  { ;J,(YNI 1  
Left l; 2<I=xWwFA  
  ;[R6rVHe{  
public : gh ?[x.U  
G Ixs>E'X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *$-X&.h[  
{<gv1Yht  
template < typename T > rY45.,qWs  
  struct result_1  XyE$0i~t  
  { ga%\n!S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N=<`|I  
} ; i83~&Q=  
Ld}?daPj  
template < typename T1, typename T2 > !P=Cv=  
  struct result_2 3PU_STSix  
  { ,.QJ S6Yv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A5yVxSF  
} ; /ki-Tha  
}`<&l  
template < typename T1, typename T2 > dz([GP'-*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j9[I6ko5'  
  { '?veMX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q*>)W{H&)  
} {V QGfN  
1$vGQ  
template < typename T > l5Bm.H_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8eS(gKD  
  { T[|#DMg$F  
  return OpClass::execute(lt(t)); Ldz]FB|  
} ~hvj3zC5xz  
(^}t  
} ; +112{v=!i  
}b(h D|e  
JfN5#+_i  
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 O0qG 6a  
好啦,现在才真正完美了。 <@ .e.H  
现在在picker里面就可以这么添加了: "?3=FBp&  
?CQE6ch  
template < typename Right >  Ol }5ry  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G)?*BH  
  {  lrv-[}}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); N^rpPq  
} )sm9%|.&  
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。 C{J5:ak  
PF`uwx@zH  
_C/|<Ot:  
kBR=a%kG  
IEy$2f>Ns  
十. bind dP8qP_77A~  
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。 #Zm`*s`  
先来分析一下一段例子 Ww-x+U\l  
 ydzsJ+dx  
crIF5^3Yby  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4P3RRS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 KY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k={D!4kKz  
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。 &gXL{cK'%  
我们来写个简单的。 @GKDSS4jv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,zoHmV1Wd+  
对于函数对象类的版本: lm4A%4-db  
s9wzN6re  
template < typename Func > $\P/ %eP  
struct functor_trait =T[P  
  { q0+N#$g#  
typedef typename Func::result_type result_type; 8UjIC4'  
} ; nnPT08$  
对于无参数函数的版本: bPFGQlmIO  
%0-oZL  
template < typename Ret > }'P|A  
struct functor_trait < Ret ( * )() > YdCl  
  { ExO#V9DaW  
typedef Ret result_type; wMCMrv:  
} ; F7=9> ,  
对于单参数函数的版本: h~#F2#.  
w]gLd  
template < typename Ret, typename V1 > ~},H+A!?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nr]=O`Mvh  
  { Hj >fg2/  
typedef Ret result_type; Hi[lN7ma8  
} ; oi0O4J%H  
对于双参数函数的版本: t[!,puZc#  
@TALZk'%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L8D=F7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > js"Yh  
  { Jzf+"%lv  
typedef Ret result_type; ']2Vf] dB  
} ; p_Xfj2E4c  
等等。。。 co\?SgE35  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \/1~5mQ+  
0t!ZMH  
template < typename Func > Q+Nnj(AQY  
struct func_return ByjfPb#  
  { rrU(>jA!  
template < typename T > P7}w^#x  
  struct result_1 L?u {vX  
  { S<]k0bC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ',hoe  
} ; GThGV"  
ruagJS)+  
template < typename T1, typename T2 > TgV-U  
  struct result_2 X#axCDM-  
  { AT t.}-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7x`$ A  
} ; Aa1#Ew<r  
} ; iOa<=  
<6]Hj2  
MDa[bQ NM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 FsUH/Y y  
0*:n<T9  
template < typename Func, typename aPicker > 5%(  
class binder_1 9hK8dJw  
  { rMG[,:V  
Func fn; < *iFVjSI(  
aPicker pk; }k AE  
public : k7:ISj J  
R5MN;xG^  
template < typename T > J-=fy^S5  
  struct result_1 =:T"naY(  
  { b^i$2$9_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; UV%o&tv|<  
} ; + ,]&&  
\W_ Dz*N  
template < typename T1, typename T2 > uF%N`e^S  
  struct result_2 "nJMS6HJ[  
  { fc:87ZR{K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dG3?(}p+  
} ; Wsd_RT}ww  
3 |e~YmZx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +:#g6(P]  
k!qOE\%B  
template < typename T > WZA1nzRc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [PrJf"Z "  
  { N+R{&v7=F%  
  return fn(pk(t)); ~Gg19x.#uW  
} fiAj# mX  
template < typename T1, typename T2 > pOy(XUV9O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <6N3()A)%1  
  { -K^(L #G  
  return fn(pk(t1, t2)); *JW.ca}  
} f:t5`c.  
} ; @uxg;dyI~  
'+|uv7|+v  
_ Axw$oYS  
一目了然不是么? +ZwTi!W  
最后实现bind l9 rN!Q|  
Sr6iQxE  
<p_2&& ?  
template < typename Func, typename aPicker > u7wZPIC{_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wGz_IL.D  
  { CwEb ?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \bSakh71  
} 3z 5"Ckzb  
v<} $d.&*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 HBa6Y&)<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Mm^6*L]  
e+MsFXnB8  
十一. phoenix K!88 Nox(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j;rxr1+w  
T6,6lll  
for_each(v.begin(), v.end(), /3`fO^39Ta  
( zt )WX9  
do_ 1$c[G}h  
[ L-3wez;hm  
  cout << _1 <<   " , " `? f sU  
] OdJ=4 x>  
.while_( -- _1), ,S3uY6,  
cout << var( " \n " ) 7mS_Cz+cB  
) 6}mSA@4&  
); HtI>rj/\ x  
B{_-k  
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: Q mz3GH@wg  
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 8g 2'[ci$q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !:dhK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Mw $.B#  
x8h=3e$  
BG@[m  
template < typename Cond, typename Actor > ^t)alNGos  
class do_while 5NYYrA8,^  
  { ^d/,9L\U  
Cond cd; oth=#hfU^  
Actor act; !% yd'"6Dl  
public : o,y {fv:ki  
template < typename T > E@ !~q  
  struct result_1 Q%RI;;YyA  
  { ;hU~nj+{  
  typedef int result_type; kv/mqKVr  
} ; d[Rs  
@$d_JwI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} r)t-_p37  
]a=Bc~g91  
template < typename T > lF1ieg"i M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'WQ<|(:{  
  { E@$HO_;&  
  do fxk6q$'  
    { syLpnNx=  
  act(t); mMV -IL  
  } P&]PJt5  
  while (cd(t)); Ej64^*  
  return   0 ; wpPCkfPyL  
} ns[Q %_  
} ; 6P*2Kg`  
j*)K> \  
)OcG$H NK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0xg6  
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。 \?.Tq24  
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。 eMC0 )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。 r6eApKZ>f6  
下面就是产生这个functor的类: VjVL/SO/  
VWa;;?IK  
G_a//[p  
template < typename Actor > ?rgk  
class do_while_actor /?P="j#u  
  { R+O[,UM^I~  
Actor act; wsNM'~(  
public : y7CrH=^jc  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} l6EDl0~r  
+b]+5!  
template < typename Cond > 0Bpix|mq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _n+./ B  
} ; kdry a  
"Aq-H g  
e:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "~lGSWcU  
最后,是那个do_ x p#+{}  
wN ![SM/+  
yXx}'=&!0  
class do_while_invoker 3;J)&(j0  
  { oLXQ#{([  
public : _ %HyXd  
template < typename Actor > ~^Y(f'{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |H4/a;]~  
  { OW12m{  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5b9>a5j1;  
} $iA`_H`W  
} do_; *?`:=  
i+V4_`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5!PU+9Kh  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 rtz%(4aS  
最后来说说怎么处理break和continue [yF4_UoF  
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。 S/ Y1NH  
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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