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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8A]q!To  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  F%$Ws>l  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ] "vdC}  
iw;Alav"x  
Ae zXou&  
';!UJWYl  
  class filler "m)O13x  
  { .7Bav5 ;  
public : kV%y%l(6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,^66`C[G  
} ; ywtDz8!^u  
h4xdE 0  
F qyJ*W\1  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: dsoRPX']=  
'N/%SRk  
JkEQ@x  
xx#Ef@bS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]@]"bF!Dn  
m,fr?d/;  
Qnc S&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E0Xu9IW/A  
S?WUSx*N  
,\RCgc  
?UIb!k>  
二. 战前分析 OVK(:{PwS  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 LYKm2C*d  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 t~#+--(  
Ek\Zi#f<  
w5R9\<3L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YWd(xm"4  
  /* --------------------------------------------- */ kQcQi}e  
vector < int *> vp( 10 ); |EU08b]P29  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wC@ U/?  
/* --------------------------------------------- */ aa3YtNpP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); F&Z>B};  
/* --------------------------------------------- */ N.J:Qn`(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EE{%hGb  
  /* --------------------------------------------- */ sA j$U^Gp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1x 8]&  
/* --------------------------------------------- */ :udZfA\sW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "q8 'tN><  
duTSU9  
)2\a5iH  
PkO(Y!  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6n4S$a  
1._1, _2是什么? \EqO;A%<  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 p[I gnO  
2._1 = 1是在做什么? 7k3\_BHyb\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 KJ |1zCM  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #`EMK   
L>*|T[~  
-#hl& ^u$  
三. 动工 [:Y^0[2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: OTm"Iwzu@  
]z$<6+G  
fe,CY5B{  
@ZWKs  
template < typename T > JD .z}2+  
class assignment Il[WXt<S  
  { e&kg[jU  
T value; 6&cU*Io@  
public : hy rJu{p  
assignment( const T & v) : value(v) {} o! N@W  
template < typename T2 > -. G0k*[d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vOU -bF%u  
} ; TlJF{ <E  
7eyh9E!_I  
SJmri]4K  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 MDZb|1.AT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \qPrY.-  
1F-L( \oKm  
e78}  
bzTM{<]sv  
  class holder ME"/%59r  
  { V"z0]DP5~  
public : w ;O '6"  
template < typename T > hvwr!(|W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <U";V)  
  { Spb'jAKj'  
  return assignment < T > (t); v}U;@3W8U  
} 0&|-wduR=  
} ; 4ai3@f5  
L!RLw4  
%$U+?lk}  
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: 7>TG ]&  
[?A0{#5)8x  
  static holder _1; 8^~]Ym:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /$KW$NH4z  
5;+Bl@zGu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yWy9IWI["  
而不用手动写一个函数对象。 p}\!"&,^m  
43YusUv  
u=5^xpI<D  
9 (Z)c  
四. 问题分析 BC3I{Y |  
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。 <_}u5E)7(  
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。 '?nhpT^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 eL*Edl|#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 qohUxtnTK>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6 [IiJhVL  
6N ^FJCs  
五. 问题1:一致性 `%VrT`  
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?| #gP\q?5Ov  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 aO{k-44y  
on~rrSK  
struct holder fa)G$Q  
  { 2gi`^%#k]  
  // S&yCclM  
  template < typename T > `R\0g\  
T &   operator ()( const T & r) const d]<tFx>CQW  
  { sBh|y F,  
  return (T & )r; }Q*8QV  
} D n^RZLRhy  
} ; K=;p^dE  
+g*Ko@]m>  
这样的话assignment也必须相应改动: tkA '_dcIC  
Q~`n%uYg\{  
template < typename Left, typename Right > m]85F^R0  
class assignment *v6'I-#  
  { Xln'~5~)  
Left l; @?z*: 7a  
Right r; FQ_4a}UOjX  
public : h[Hw9$31  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3.Y/ZWON  
template < typename T2 > 3]T2Zp&;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t6j|q nfw  
} ; -*3wNGh {  
;s{rJG{inG  
同时,holder的operator=也需要改动: ,+0_kndR  
I~Ziq10  
template < typename T > A^G%8 )\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hW]:CIqk  
  { ~R3@GaL1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |#"<{RS+w  
} i0hF9M  
XB2[{XH,  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 VCtj8hKDr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v. !L:1@I.  
R'He(x  
return l(rhs) = r; f$R]m2  
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。 Que-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zl$'W=[rFs  
cZi/bIh  
template < typename Tp > oJEind>8O  
class constant_t {eL XVNR7R  
  { (k4>I"x)  
  const Tp t; S U04q+  
public : xwq {0jY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ; &$djP  
template < typename T > NLRgL'+F  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _O{3bIay3!  
  { JHBX'1GQa  
  return t; (V 5_q,2  
} U*b1yxt  
} ; 4@- 'p  
[BWA$5D)Ny  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 edD19A  
下面就可以修改holder的operator=了 qf-0 | w  
Tc$Jvy-G4A  
template < typename T > _NA[g:DZ&O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <'f+ nC=2  
  { `ZhDoLpH<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {oOzXc6o  
} teIUSB[  
>|IUjv2L  
同时也要修改assignment的operator() nB>C3e  
>UlAae44  
template < typename T2 > <2^XKaS`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GE?M. '!{{  
现在代码看起来就很一致了。 lfTDpKz3D  
\?EnTu.  
六. 问题2:链式操作 BeFCt;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'z\$.L  
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。 'Sk-L 5  
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。 Lgr(j60s  
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。 #u]'3en  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {&3{_Ml  
NRIp@PIF:"  
template < typename T > i?^lEqy[  
struct result_1 $Jc>B#1  
  { h=*eOxR"4^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^&8FwV]  
} ; >tGl7Ov  
&-R(u}m-F  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: mqrV:3}  
LeEv']  
template < typename T > ;Gnk8lIsb  
struct   ref NLnfCY-h  
  { ^t0Yh%V7  
typedef T & reference; pXPLTGY<R+  
} ; SobOUly5{  
template < typename T > ;;f&aujSHD  
struct   ref < T &> +0DPhc  
  { /u&{=nU  
typedef T & reference; tMbracm  
} ; K."%PdC  
 iup "P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: CQ;.}=j ,  
sW#OA\i &  
template < typename T > (:h#H[F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mto=_|gn  
  { { VK   
  return l(t) = r(t); `514HgR  
} N$I@]PL  
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。 BK *Bw,KQ<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .G/>X%X  
M dKkj[#  
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 ~[[(_C3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )\3 RR.p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J>w3>8!>7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `2I<V7SF$  
最后的布局是: k\/idd[  
                Add qi51'@  
              /   \ P&$ m2^K  
            Divide   5 e09('SON(  
            /   \ p3`odmbN  
          _1     3 *h9S\Pv>j  
似乎一切都解决了?不。 Q |1-j  
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。 4).i4]%LH  
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。 7c8A|E0\mF  
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:   mN^/  
'.$va<  
template < typename Right > hO?RsYJ.F  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h+d  \u  
Right & rt) const u&-Zh@;Q7  
  { ?7|6jTIs  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]ucz8('  
} X}5}M+'~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L kK# =v  
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。 ;}W-9=81  
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。 a9%^Jvm"  
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。 HAca'!p  
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。 UB9n7L(@c  
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? Ms61FmA4  
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: ZvVrbj&  
JlMD_pA  
template < class Action > -F338J+J24  
class picker : public Action 5JvrQGvL  
  { bf*VY&S- T  
public : ]- +%]'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ho!dtEs  
  // all the operator overloaded &:@)ro CR  
} ; aM6qYO!jA  
ba`V`0p-(  
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。 ~9Jlb-*I5  
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: h8zl\  
0 v> *P*  
template < typename Right > .z6"(?~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const bsosva+  
  { .?^a|]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9]]isE8r  
} CtO;_ ;eD'  
0; PV gO;9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > vCe]iB  
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。 ^|kqy<<X  
W? SFt z  
template < typename T >   struct picker_maker uKF)'gj  
  { | f}1bJE+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; jMUN|(=Y  
} ; ~u^MRe|`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [G#PK5C  
  { W! =X _  
typedef picker < T > result; .W*"C  
} ; ]8~{C>ch$  
.KeZZLH  
下面总的结构就有了: }Kt1mmo:`  
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。 @ )< 3Z  
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。 \#%1t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0<4Nf]i  
至此链式操作完美实现。 Mv%"aFC  
+J;T= p  
|9*8u>|RC  
七. 问题3 J&w'0  
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。 x<gP5c>zm  
Xub<U>e;b  
template < typename T1, typename T2 > q7kE+z   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i+XHXpk  
  { kh5VuXpe  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ih\=mB  
} q!!gn1PT(T  
k[<Uxh%  
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: LEn+0^hX  
U_.9H _G  
template < typename T1, typename T2 > \&#IK9x{  
struct result_2 0E^6"nt7N  
  { :SJxG&Pm=~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6U(M HxY  
} ; nd3n'b  
gT0N\oU"  
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? efUa[XO  
这个差事就留给了holder自己。 TRzL":  
    + rN&@}Jt.  
-)E nr6  
template < int Order > fMl uVND  
class holder; `2l j{N  
template <> 3D^!U}E  
class holder < 1 > mnm 7{?#[  
  { IDn$w^"  
public : mi'3ibCG  
template < typename T > ~/m=Q<cV  
  struct result_1 u?%FD~l:uU  
  { /+JHnedK  
  typedef T & result; ,We'A R3X  
} ; -.t/c}a#  
template < typename T1, typename T2 > ]X\p\n'@j  
  struct result_2 'MK"*W8QRM  
  { ?&_u$Nn  
  typedef T1 & result; sp8P[W1a  
} ; rF\L}& Sw  
template < typename T > 4Gor*{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~9ynlVb7)r  
  { \6L,jSoBl  
  return (T & )r; X')t6DQ(I  
} }BN!Xa  
template < typename T1, typename T2 > GJj}|+|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k\<8h%  
  { :/XWk %  
  return (T1 & )r1; N;mJHr3[F  
} 5v_vv'~  
} ; }-N4D"d4o  
5=hMTztf!!  
template <> n"g)hu^B  
class holder < 2 > 3](At%ss  
  { aNDpCpy  
public : vlVHoF;&  
template < typename T > .8]buM5_G  
  struct result_1 ArVW2gL  
  { uWDWf5@  
  typedef T & result; 4`zK`bRcK#  
} ; 5iZx -M  
template < typename T1, typename T2 > hn[lhC  
  struct result_2 Y{7)$'At  
  { mPJ@hr%3  
  typedef T2 & result; s0\}Q=s[  
} ; =Ohro '   
template < typename T > T o$D [-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sa w  
  { c@|f'V4  
  return (T & )r; )zAATBb4.  
} &hu3A)%  
template < typename T1, typename T2 > ,R[<+!RS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6(8zt"E  
  { ZO8r8 [  
  return (T2 & )r2; 'BX U '  
} D $&6 8  
} ; .g>0FP  
XE($t2x,M  
W4&Itj  
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> >。 [pX cKN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w:h([q4X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: MHQM'  
ZfVw33z  
return l(i, j) = r(i, j); OfPv'rW{x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;U[W $w[  
7-("pp YX=  
  return ( int & )i; @d_9NOmNT  
  return ( int & )j; QP7N#mh  
最后执行i = j; G]RFGwGt  
可见,参数被正确的选择了。 :V~ AjV  
AsO)BeUD  
*0/%R{+S  
+ux170Cd3  
}e-D&U  
八. 中期总结 Nn{/_QG  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ZmaGp* Wj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F0KNkL>&g  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S.|%dz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '<1Q;3Ho  
eCwR }m?_  
M5c *vs  
RU+F~K<  
bo[[<j!"I  
!laOiH  
九. 简化 Idr|-s%l6'  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 23'Ac,{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `q+Ug  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ni-4 ~k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `g'z6~c7n  
  +-*/&|^等  EHda  
2. 返回引用。 \= Wrh3  
  =,各种复合赋值等 T^H`$;\  
3. 返回固定类型。 M 9/J!s  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7-c3^5gn{  
4. 原样返回。 fX}dQN~z  
  operator, 8g6G},Y0  
5. 返回解引用的类型。 c{!XDiT]P  
  operator*(单目) <v$yXA  
6. 返回地址。 >qci $  
  operator&(单目) H#B97IGT  
7. 下表访问返回类型。 T9]:, z  
  operator[] ju(QSZ|;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 e`;U9Z  
  operator<<和operator>> s3oQ( wC %  
-_fh=}.n+"  
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。 hA387?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^spASG -o  
zwdi$rM5  
template < typename Left > #& &  
struct value_return ?o_ D#gG*  
  { CChCxB  
template < typename T > B/b S:  
  struct result_1 #i| AE`  
  { z>O=. Ku6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Cm[^+.=I  
} ; (kZ2D  
T<~?7-O"  
template < typename T1, typename T2 > {WN??eys,  
  struct result_2 !z?;L_Lb  
  { %<;PEQQ|C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7A4_b8  
} ; 6"_ytqw7  
} ; ;p/$9b.0:  
^:,I #]  
b[ .pD3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2JLXDkZ  
+4m~D`fqt[  
下面我们来剥离functor中的operator() AJR`ohh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~+bSD<!b  
OjBg$f~0F  
return l(t) op r(t) E~'QC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wsyAq'%L  
return op l(t) rd!4u14  
return op l(t1, t2) Nm,9xq  
return l(t) op SZm&2~|J  
return l(t1, t2) op `HJRXoLySW  
return l(t)[r(t)] KImazS^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] f)%8*B  
EmubpUS;  
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: H\@@iK=  
单目: return f(l(t), r(t)); iBy &#^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @#KZ2^  
双目: return f(l(t)); A"R5Fd%6pc  
return f(l(t1, t2)); Q:sw*7"F  
下面就是f的实现,以operator/为例 Qr$Ay3#k  
\KT}T  
struct meta_divide ?s5hck hh  
  { _!?iiO  
template < typename T1, typename T2 > ucgp=bye  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <R @w0b>  
  {  v{ *#  
  return t1 / t2; @G:aW\Z  
} {G(N vf,K]  
} ; LFT)_DG7(  
1"P^!N  
这个工作可以让宏来做: [SX>b"L  
Q R<q[@)F  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |XoW Z,K  
template < typename T1, typename T2 > \ cuW&X9\m,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R3ru<u>k&  
以后可以直接用 !pG_MO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) wSd o 7Lb  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Zm~oV?6  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) euc|G Xs  
pv9Z-WCix$  
yttIA/  
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 f*& 4d  
l=?G"1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5 Yf T  
class unary_op : public Rettype n#lZRwhq  
  { szW85{<+  
    Left l; w5tcO%+k1  
public : sGs_w:Hn  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,z+7rl  
X23#y7:  
template < typename T > CBvvvgIo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :Lze8oY(D}  
      { zxffjz,Fe:  
      return FuncType::execute(l(t)); oz[: T3oE>  
    } `bx}!;{lx  
_6k ej#o8  
    template < typename T1, typename T2 > 7C"&f *lEi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J5 2- qR/  
      { n~|sMpd,M1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >;}q  
    } >p;cbp[ht  
} ; Bp>Z?"hTe  
z.%K5vrO>  
s 8 c#_  
同样还可以申明一个binary_op ueD_<KjE=  
Q"2J2211  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _bm8m4Lk  
class binary_op : public Rettype m^M sp:T,  
  { =2rkaBFC  
    Left l; z1R_a=7  
Right r; G&2`c\u{  
public : Kk?C   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [9U: :  
?1kXV n$  
template < typename T > Q"+)xj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nxd<#p  
      { Hk8pKpn3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'l7ey3B%  
    } 1x8zub B  
'W2B**}  
    template < typename T1, typename T2 > =Mby;wQ?|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8'}D/4MUr  
      { Ga M:/.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j{?ogFfi  
    } MaS"V`NI  
} ; ,VdNP  
-cL{9r&X  
,K>q{H^  
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 [')C]YQb=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]8;2Oh   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dbG5Cf#K\  
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。 jMV9r-{*+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! io1hUZ  
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。。。 sJ !<qb5!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 z 7 s&7)a  
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) P1>?crw  
下面是修改过的unary_op a58]#L~  
:)eU)r"s4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @?!&M c2  
class unary_op L$ki>._i\  
  { zHu w[  
Left l; FIEA 'kUy  
  zS<idy F`  
public : - D&d1`N4  
l =Is-N`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} G%#M17   
kx.8VUoM V  
template < typename T > IL&;2%  
  struct result_1 :% m56  
  { lKyeG(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k0^t$J W  
} ; >9i%Yuy](  
t[=teB v<  
template < typename T1, typename T2 > ^EF VjGM  
  struct result_2 oa q!<lI  
  { 3^-yw`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /)/>/4O  
} ; 7S.E,\Tws  
>'g>CD!  
template < typename T1, typename T2 > S>nf]J`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  \s^4f#  
  { + X0db  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jx[g;7~X  
} 3`U^sr:[%  
W)p?cK`  
template < typename T > xI( t!aYp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,WgEl4  
  { f*E#E=j  
  return OpClass::execute(lt(t)); T'${*NVn  
} dk[MT'DV  
/P koqA,  
} ; D\-D ~G]x  
W0;MGBfb  
|Q*OA  
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 ||^+(  
好啦,现在才真正完美了。 G/y;o3/[Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: (!"&c* <  
i=AQ1X\s  
template < typename Right > SEXmVFsQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W`gzMx  
  { JSu+/rI1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9D,/SZ-v  
} C<yjGt VD  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 "?r_A*U  
9?.  
$c1xh.  
Y wu > k  
:`<ME/"YE  
十. bind o3,}X@p  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 2!Sl!x+i\'  
先来分析一下一段例子 Y"UB\_=  
u=f}t=3  
D V=xqC6}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nk.j7tu  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wHE1Jqpo  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i>{.Y};  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =BroH\  
我们来写个简单的。 Ac8t>;=&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,}a'h4C  
对于函数对象类的版本: vTq [Xe"  
?AYb@&%  
template < typename Func > Kw87 0n<  
struct functor_trait yP0XA=,Y  
  { 0+3{fD/  
typedef typename Func::result_type result_type; 6)[gF 1  
} ; u`Abko<D  
对于无参数函数的版本: ':#DROe!  
:)DvZxHE@  
template < typename Ret > ZIs=%6""&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Apbgm[m|{  
  { e!oL!Zg  
typedef Ret result_type; ]*TW%mY  
} ; xV>sc;PEb  
对于单参数函数的版本: {pz7ADK<  
0;Z] vl/|  
template < typename Ret, typename V1 > `L7Cf&W\l8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |{9&!=/qf  
  { }II)<g'  
typedef Ret result_type; Tu&W7aoX5  
} ; <m0m8p"G  
对于双参数函数的版本: Rg%Xy`gS  
DsCbMs=Y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > tJ9gwx7Pg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vE C#W43l  
  { -muP.h/  
typedef Ret result_type; {+jO/ZQu5  
} ; @Zw[LIQ*  
等等。。。 mu$rG3M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _WN\9<  
0;tu}]jnN  
template < typename Func > >Y=qSg>Ik  
struct func_return d5#z\E??  
  { 04#<qd&ob@  
template < typename T > jQ3&4>gj  
  struct result_1 BDT"wy8  
  { K:b^@>XH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #+(@i|!ifo  
} ; N ,nvAM  
6[\1Nzy>  
template < typename T1, typename T2 > \JDxN  
  struct result_2 C=8IQl[^e  
  { `*y%[J,I#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3v>w$6  
} ; ih(Al<IS  
} ; +c' n,O~3  
!112u#V  
 I|. <  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~mC>G 4y$a  
Dn:1Mtj-  
template < typename Func, typename aPicker > _71&".A  
class binder_1 FXh*!%"*  
  { j9f[){m`  
Func fn; jKb4d9aX  
aPicker pk; eqk.+~^  
public : 'tJxADK  
BMItHn].  
template < typename T > hCob^o  
  struct result_1 lu;gmWz  
  { L b-xc]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wo9`-o6  
} ; S~U5xM^s  
OlX#1W]  
template < typename T1, typename T2 >  TUq ,  
  struct result_2 2hY"bpGW   
  { k_`YVsEYP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lw _@(E]E  
} ; aj]pN,g@N  
KN'twPFq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \ 0.!al0  
Uj^Y\w-@Z  
template < typename T > Q} |0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EOXuc9>G  
  { <vd}oiB@  
  return fn(pk(t)); 85BB{ T;  
} }c=YiH,o  
template < typename T1, typename T2 > EpK7VW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R~BFZF>:  
  { _7<G6q2(  
  return fn(pk(t1, t2)); {EJ+   
} <SiJA`(7  
} ; Lw`}o`D  
uTvf[%EHW  
N`O0jH{  
一目了然不是么? >N"=10  
最后实现bind )3^#CD  
d(^3S>V|q  
~h$ H@&5  
template < typename Func, typename aPicker > MbeK{8~E%l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (@Eb+8Zd  
  { 6kO+E5;X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wlpcuz@  
} 0s6eF+bs  
/4$ c-k  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1w#vy1m J  
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。 h9QQ8}g  
7%W@Hr,%F  
十一. phoenix ihD|e&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: '![VA8  
G0(A~Q"  
for_each(v.begin(), v.end(), e}iv vs2  
( $]MOAj"LH  
do_ U04)XfO;]  
[ !, {-q)'D  
  cout << _1 <<   " , " -BH T'zq1S  
] \~.elKw<U  
.while_( -- _1), n<Ki.;-ZE  
cout << var( " \n " ) O@>{%u  
) at(gem  
); (I;lE*>  
A_+*b [P  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: R)Dh;XA  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor T#a6X;9P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 S"/gZfxer  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :Yn{:%p  
\wV ?QH  
tD])&0"(  
template < typename Cond, typename Actor > - XB[2h  
class do_while A:*$rHbzl  
  { Lbu,VX  
Cond cd; Vk%W4P"l  
Actor act; j#${L6  
public : &Q t1~#1  
template < typename T > R^rA.7T  
  struct result_1 n6{nx[%7N7  
  { BR tT 7  
  typedef int result_type; xLw[ aYy4  
} ; 7eG@)5Uy  
,.V=y%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aZCxyoh+  
D!D}mPi[  
template < typename T > 1~[GGl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~e=KBYDBu  
  { S9 @*g3  
  do 5K00z?kD2V  
    { M] W5 %3do  
  act(t); '8b=4mrbH  
  } _#w5hX cu  
  while (cd(t)); a]4|XJ_  
  return   0 ; j2jUrl  
} uKo4nXVtp  
} ; mWuhXY^Q  
D1EHT}  
t}gK)"g  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). s "l ^v5  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 F>at^6^  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ]CgZt' h{  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ar@ysBy  
下面就是产生这个functor的类: M+lI,j+  
uR82},r$m  
to)Pl}9QkK  
template < typename Actor > &sGLm~m#  
class do_while_actor Zk0?=f?j  
  { ?{>5IjL)en  
Actor act; \?AA:U*  
public : kaVYe)~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} HK<oNr.d52  
hYh~[Kr^@^  
template < typename Cond > 6H:EBj54?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; r`C t/]c  
} ; XNkQ0o0  
7` t,   
? \NT'CG  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 E9j(%kQ2  
最后,是那个do_ j{P3o<l&`  
0vM,2:kf*  
;+Mr|vweTC  
class do_while_invoker DkBVk+  
  { e3kdIOu5  
public : IE&G7\>(yO  
template < typename Actor > Yq:TW eZD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const e{0O "Jd`  
  { RueL~$*6.~  
  return do_while_actor < Actor > (act); dZ\T@9+j+  
} Y'o.`':\~  
} do_; iD2>-yf  
:#UN^"(m}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? dNz!2mbO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |R(rb-v  
最后来说说怎么处理break和continue r'u[>uY  
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。 Fi"TY^-E;  
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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