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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \A':}<Rj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -2f0CAh~  
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, 0\.y0 K8  
n] &fod  
_wm"v19  
KBXdr52"  
  class filler 3?2;z+cz*u  
  { olh|.9Kdj}  
public : nPKf~|\1{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} U,)+wZJ  
} ; )\t#e`3  
eE1w<] Eg  
BHa!jw_~o  
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: j'~xe3j  
d!,V"*S  
GX(p7ZgB2  
jo+T!CUM'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lxV> rmD  
D*heYh  
aY6]NpT  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \\BblzGMR  
%]d^B |  
W)o-aX!P  
J1g `0XH  
二. 战前分析 GN(PH/fO9  
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。 <.~j:GbsE  
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 <^OGJ}G  
u6|P)8?`  
"c=\?   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lZ'NL bK  
  /* --------------------------------------------- */ Xq,{)G%9nM  
vector < int *> vp( 10 ); J/WPffqD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4,UvTw*2z  
/* --------------------------------------------- */ %5$yz|:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -&%#R_RV  
/* --------------------------------------------- */ kx*=1AfU+Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); enE8T3   
  /* --------------------------------------------- */ #*XuU8q?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); bv-s}UP0  
/* --------------------------------------------- */ NkA|T1w7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @/yef3  
|-=^5q5  
dKi+~m'w  
HS>Z6|uLY  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2wpLP^9Vr<  
1._1, _2是什么? vaS/WEY  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 J_<ENs-  
2._1 = 1是在做什么? Tgc)'8A;BN  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 cT-XF  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 c2-NXSjsW  
gVEW*8  
Gd%KBb  
三. 动工 9!}&&]Q`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >Y!5c 2~`;  
]FL=E3U  
3I@j=:(%Y  
h1q?kA  
template < typename T > +)dQd T0Fq  
class assignment 2:Zb'Mj  
  { WfL5. &  
T value; /2tgxm$}  
public : mtvfG  
assignment( const T & v) : value(v) {} P0Z1cN}  
template < typename T2 > uF/l,[0v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9Qst5n\Z  
} ; S{XV{o  
eZ8~t/8  
$2~I-[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pA&CBXio  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0L9z[2sj  
q$Gf9&ZO  
NnRR"'  
Tky\W%Ag  
  class holder `%SFu  
  { 0B7cpw>_J  
public : xxpvVb)mF  
template < typename T > H.3+5 po  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y &6vTU  
  { vc0'x4  
  return assignment < T > (t); Ei2hI  
} tsaf|xe  
} ; ~G+o;N,V  
YII1 Z'q  
qq9fZZb  
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: kC"lO'  
A%qlB[!:  
  static holder _1; Hpo7diBE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ou/JN+2A  
;-Fr^|do y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }D02*s  
而不用手动写一个函数对象。 A2LqBirkl  
vN'Y);$  
,Wtod|vx\U  
1iyd{r7|  
四. 问题分析 d}#G~O+y3v  
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"ZBSg(  
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。 >*rH Nf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mMo<C_~w&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Pp.qDkT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s4h3mypw  
UlF=,0P  
五. 问题1:一致性 }A)>sQ  
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?| =iF}41a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [+dOgyK  
v,qK= ]ty  
struct holder DY<Br;  
  { Huzw>  
  // Q%:#xG5AmE  
  template < typename T > 8JvF4'zx  
T &   operator ()( const T & r) const H~y 7o_tg  
  { s"G;rcS}#  
  return (T & )r; l;_zXN   
} ^wDZg`  
} ; $w!;~s  
:wtr{,9rZ  
这样的话assignment也必须相应改动: N&ZIsaK,j  
iF:`rIC  
template < typename Left, typename Right > BCN<l +u  
class assignment QJ1_LJ4)a  
  { u xif-5  
Left l; ,QW>M$g{  
Right r; Eo)w f=rE9  
public : 2' fg  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rWk4)+Tk  
template < typename T2 > @w:6m&KL9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NgH"jg-  
} ; bj)dYj f  
%{'hpT~h  
同时,holder的operator=也需要改动: m<]b]FQ  
PW a!7n#A  
template < typename T > ra#s!m1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const P5{|U"Y_  
  { [;O 6)W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ji %6/zV  
} QI\&D)  
@k.j6LKbc  
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。 GMD>Ih.k:9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gHCk;dmq81  
K5(:UIWx  
return l(rhs) = r; h|z{ (v  
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。 CYlZ<W'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]u~6fknm  
6uWzv~!*D  
template < typename Tp > -8F~Tffx  
class constant_t Ga o(3Y  
  { /y2upu*!  
  const Tp t; e> "/Uii  
public : 8'c_&\kdv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -4:L[.2  
template < typename T > 8GC(?#Kb  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5|zISK%zHS  
  { u[25U;xo  
  return t; {-X8MisI  
} P=ARttT`(  
} ; %DJxUuh  
\dpsyc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 40VdT|n$$  
下面就可以修改holder的operator=了 @r.u8e)l  
,]ALyWGuX  
template < typename T > fG;(&Dx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'MEO?]Tf.^  
  { ?V|t7^+:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); k:D;C3vJd  
} q!l[^t|;  
==d@0`  
同时也要修改assignment的operator() z;x1p)(xt  
Yjo$^q  
template < typename T2 > MguH)r` uT  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +f)Nf) \q  
现在代码看起来就很一致了。 rw*#ta O  
;dq AmBG{8  
六. 问题2:链式操作 |BysSJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =1D* JU  
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。 q*Xp"yBTo  
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。 u#tLY/KA  
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。 -#XNZy!//  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n ETm"  
XO |U4 #ya  
template < typename T > r{~K8!=oU]  
struct result_1 "WKE% f  
  { J?Kgev%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !?Tu pi  
} ; _J}vPm  
ii%n:0+zm  
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: v5i?4?-Z  
P<iS7Ys+  
template < typename T > $~,]F  
struct   ref x+h7OvW{  
  { H^s@qh)L  
typedef T & reference; >j]*=&,7  
} ; Q7PqN1jTE  
template < typename T > M5OH-'  
struct   ref < T &> w+vYD2 a  
  { d7o~$4h|  
typedef T & reference; kTQ`$V(>&  
} ; 'ad|@Bh  
Jt4T)c9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G7lC'~}  
dO Y+| P\  
template < typename T > h[d|y_)f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const IQK__)  
  { D_E^%Ea&`  
  return l(t) = r(t); K%h83tm+  
} Q"]C" ?  
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。 )F;[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5utMZ>%w_#  
hk"^3d!  
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 &Vi"m!Bf  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: MS Ui_|7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZgO7W]Z4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -0| '{  
最后的布局是: ;FYiXK%  
                Add ilv6A9/  
              /   \ p\e*eV1dxx  
            Divide   5 &,':@OQ  
            /   \ (bo{vX  
          _1     3 hB:R8Y^?H  
似乎一切都解决了?不。 Rk fr4  
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。 _:om(gL  
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。 zk]6|i$!I  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: (,\`?g  
uC G^,BQ  
template < typename Right > 1N< )lZl)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~AuvB4xe~  
Right & rt) const k}-%NkQ 9O  
  { ?Gr<9e2Eo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g#=^U`y  
} & Qghm o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ))63?_  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 lfR"22t  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ?7:"D e  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 hMw}[6m  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 nLkC-+$tM  
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? wP/rR D6  
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: &K k+RHM  
F!{N4X>%T  
template < class Action > *n?6x!A  
class picker : public Action _p{ag 1gP  
  { 'dj}- Rs  
public : Z.m.Uyz{7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} HkxFDU-K  
  // all the operator overloaded ;,*U,eV  
} ; B!< {s'  
-'k<2"z  
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。 nngL,-v#F  
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: L~ V 63K  
DC*|tHl  
template < typename Right > h bj^!0m  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {NE;z<,*:  
  { /eR@&!D '  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LnZz=  
} ~;m~)D  
W5:S+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > TO[5h Y\  
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。 wSIt"g,%  
4$.UVW\  
template < typename T >   struct picker_maker Ltcr]T(Ic  
  { V0JoUyZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Cgw#c%  
} ; L0|Vc9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nC`#Hm.V%  
  { Q8Usyc'3  
typedef picker < T > result; F>A-+]X3o  
} ; IG +nrTY0  
}Sp MHR`  
下面总的结构就有了: e5fJN)+a  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 !l6B_[!@  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 >E"FoZM=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e~rBV+f  
至此链式操作完美实现。 uK(+WA  
jopC\Z  
\/K>Iv'$  
七. 问题3 BY,%+>bc)  
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。 1[3"|  
!^q<)!9<EO  
template < typename T1, typename T2 > mMT7`r;l  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -lSm:O@'  
  { 9'//_ A,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `-ENKr]  
} lu-VBVwR  
5bmtUIj  
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: )IZ$R*Y{  
# FaR?L![Y  
template < typename T1, typename T2 > ~n"V0!:'4  
struct result_2 a3Es7R+S  
  { 0]>p|m9K^<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V^L;Nw5h  
} ; HdWghxz?)  
=#%e'\)a  
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? #3u8BLy$Q  
这个差事就留给了holder自己。 =K8`[iH  
    Q1eiU Y6  
y L&n)   
template < int Order > >wcsJ {I  
class holder; FIU( 2  
template <> ci3{k"  
class holder < 1 > qLYv=h$,  
  { Vg[U4,  
public : `q_7rrkO  
template < typename T > RSmxwx^  
  struct result_1 MiOSSl};  
  { zi*D8!_C  
  typedef T & result; e4CG=K3s  
} ; L4kYF~G:4  
template < typename T1, typename T2 > r="X\ [on  
  struct result_2 5+3Z?|b  
  { ?wwY8e?S  
  typedef T1 & result; fXL>L   
} ; l@#X]3h!  
template < typename T > NJl|/(]v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :^iR&`2~  
  { sOJ"~p  
  return (T & )r; -QS_bQG%  
} ,rX!V=Z5  
template < typename T1, typename T2 > e`}|*^-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "t_]Qu6  
  { i@B5B2  
  return (T1 & )r1; a+]=3o  
} TS3 00F  
} ; E?08=$^5%  
uvA}7L{UO  
template <> 8KoPaq   
class holder < 2 >  KQW  
  { iv;;GW{2  
public : $/wr?  
template < typename T > `hH1rw@7<  
  struct result_1 'inWV* P*g  
  { I/^Lr_\  
  typedef T & result; ?'_iqg3  
} ; N pRC3^  
template < typename T1, typename T2 > ,9+@\  
  struct result_2 mbS &>  
  { ',1rW  
  typedef T2 & result; xOu cZ+  
} ; 7?hC t  
template < typename T > ^u Z%d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]m}>/2oSs  
  { j@9nX4Z  
  return (T & )r; (4c<0<"$  
} NU 6P  
template < typename T1, typename T2 > PiH#9X B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z.R^@@RqJ  
  { -@#AQ\  
  return (T2 & )r2; $6oLiYFX;  
} D %5 0  
} ; MCYrsgg}  
^Y'>3o21f  
fYCAwS{  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Y,&)%Eo<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "ht2X w  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %|,j'V$  
o^AK@\e:^Z  
return l(i, j) = r(i, j); {=R=\Y?r&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s}HTxY;  
vO&1F@  
  return ( int & )i; w93yhV?  
  return ( int & )j; >)VrbPRuA  
最后执行i = j; %l5J  
可见,参数被正确的选择了。 bo@1c0  
Y}Qu-fm  
'vCFT(C-  
lR-4"/1|y  
^Nc\D7( l  
八. 中期总结 "dkvk7zCP  
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: P|64wq{B8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]*v%(IGK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2#py>rF(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Zo&U3b{Dy  
,Ma$:6`f  
ixU1v~T  
5qFqH  
,':?3| $c  
UDxfS4yI  
九. 简化 Z/2#h<zj  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 #%E~I A%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fw-LZ][  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Y%Saz+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 T T29 LC@  
  +-*/&|^等 EJN}$|*Av  
2. 返回引用。 * DU86JL`  
  =,各种复合赋值等 L-$GQGk{  
3. 返回固定类型。 gI T"nG=a4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xe_c`%_  
4. 原样返回。 M(5lSu  
  operator, U${dWxC  
5. 返回解引用的类型。 AC 3 ;i  
  operator*(单目) %"{SGp  
6. 返回地址。  /pV^w  
  operator&(单目) X4 xnr^  
7. 下表访问返回类型。 R{Cj]:Ky  
  operator[] iao_w'tJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QCMt4`% 'u  
  operator<<和operator>> RD,` D!  
[{'` |  
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。 7eZ,; x  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .`iOWCS  
lKwIlp  
template < typename Left > o2&mhT  
struct value_return , @(lYeD"  
  { z!?xz  
template < typename T > $1/yc#w u  
  struct result_1 |"\A5v|1  
  { 4fp}`U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y+lZT4w  
} ; _?mu2!X  
V\4'Hd  
template < typename T1, typename T2 > SmC91XO  
  struct result_2 kOeW,:&65  
  { EtKy?]i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; M/>^_zG  
} ; KN_3]-+B  
} ; X8y&|uH  
7oK!!Qd^w  
PWmFY'=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Pe~[qETv  
X`#vH8  
下面我们来剥离functor中的operator() 7'CdDB6&.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 08cC rG  
>pUR>?t"  
return l(t) op r(t) CKy' 8I9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8)/d8@  
return op l(t) J?LetyDNr]  
return op l(t1, t2) oyK'h9Wt1  
return l(t) op <U$x')W  
return l(t1, t2) op <Y9e n!3\  
return l(t)[r(t)] GK~uoz:^O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Wi)Y9frE  
q\/ph(HF  
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 zF/RKh  
单目: return f(l(t), r(t)); 5{L~e>oS9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]]V|[g&aJ  
双目: return f(l(t)); (gQP_Oa(  
return f(l(t1, t2)); Z<@0~t_:?p  
下面就是f的实现,以operator/为例 -LhO </l  
J<yt/V]  
struct meta_divide o7;lR?  
  { lvY[E9I0  
template < typename T1, typename T2 > ?^n),mR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) T1_O~<  
  { 4hz T4!15  
  return t1 / t2; P XKEqcQR  
} l1l=52r   
} ; jEVDz  
g1Ed:V]_  
这个工作可以让宏来做: -U.>K,M  
9sJ=Nldq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q V)>+6\  
template < typename T1, typename T2 > \ UQ c!"D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; FC@h6 \+a  
以后可以直接用 ?(0=+o(`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qILb>#  
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 C3)*Mn3%P  
(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。。。) xhK8Q  
-Aaim`06bv  
0"}J!c<g  
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 kOdXbw9v  
WPI<SsLd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > . |%n"{  
class unary_op : public Rettype HCfme<'  
  { %D1 |0v8}  
    Left l; Swa0TiT(  
public : /#jH #f[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6I2` oag  
eu={6/O  
template < typename T > `Y O(C<r-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pm&hv*D  
      { : e1kpQ  
      return FuncType::execute(l(t)); V^Y'!w\LGI  
    } 2[j(C  
/9ctmW1!<  
    template < typename T1, typename T2 > U}@xMt8@l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *IX<&u#  
      { 5.1z9[z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <yl%q*gls  
    } z_93j3 #  
} ; O,6Wdw3+-3  
MH=7(15R  
7-:R{&3Lm:  
同样还可以申明一个binary_op l^F ?^kP  
dq,j?~ _}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Yw] 7@  
class binary_op : public Rettype v{d$DZUs  
  { V6Mt;e)C  
    Left l; @`$'sU  
Right r; J0V`sK  
public : k/P.[5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *4/FN TC  
3xg9D.A  
template < typename T > qv& Bai[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *5IB@^<  
      { G/*;h,NbNr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); DA1?M'N  
    } B*Q9g r  
e:%|.$4OG  
    template < typename T1, typename T2 > H2H`7 +I,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *Nm$b+  
      { ^/_Yk.w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /~M H]Gh  
    } o^XDG^35`  
} ; SQ_Je+X  
Q$uv \h;  
Kci. ,I  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 G54J'*Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gg >QXui  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |lt]9>|  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ,AmwsXN"F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >`r3@|UY  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。  0:f]&Ng  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Xu8I8nAwl  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 7:,f|>  
下面是修改过的unary_op s$).Z(6  
'IG@JL'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _0(%^5Y  
class unary_op 1W\E`)Z}]  
  { m>%b4M  
Left l; !$A/.;0$  
  vfc:ok1  
public : s3HVX'   
-8xf}v~u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Wl |5EY  
d2V X\  
template < typename T >  V\o7KF  
  struct result_1 V:$+$"|  
  { s bj/d~$N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H T|DT  
} ; Keozn*fzI  
'C/yQvJ  
template < typename T1, typename T2 > GL=}Vu`(*  
  struct result_2 /M_$4O;*@  
  { 8LbwEKl  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )\|+G5#`  
} ; ]QhTxrF"  
W7^[W.  
template < typename T1, typename T2 > Xx"<^FS[zC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G@.MP| 2  
  { x2rAB5r6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7 !$[XD  
} s{-gsSmE  
MF8-q'upyT  
template < typename T > =j62tDS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _p^ "l2%D/  
  { {uj_4Ft  
  return OpClass::execute(lt(t)); vd{QFJ  
} 9<6q(]U  
-}#HaL#'K  
} ; ")T\_ME  
LWyr  
g w" \pD  
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 N-gYamlQ  
好啦,现在才真正完美了。 uMJ \  
现在在picker里面就可以这么添加了: /]_t->  
<7M-?g:vj  
template < typename Right > y3zP`^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ix5&B6L8  
  { L=l&,ENy  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }(oeNP M8  
} s V_(9@b  
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。 "j@\a)a  
r 3W3;L   
4f([EV[6dK  
lH}KFFbp  
$KK~KEZ2  
十. bind uh )S;3|  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 '+`[)w  
先来分析一下一段例子 c+ oi8G  
TmsIyDcD~  
/|IPBU 5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vrkY7L3\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /ad9Q~nJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rO'DT{Yt  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 x4oWZEd  
我们来写个简单的。 =]Vz= <  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |A%9c.DG.  
对于函数对象类的版本:  lN,?N{6s  
j]Jgz<  
template < typename Func > BAf$ty h  
struct functor_trait 8]ZzO(=@{  
  { j3gDGw;  
typedef typename Func::result_type result_type; UEU/505  
} ; =dmr ,WE  
对于无参数函数的版本: T5(S2^)o  
iwotEl0*{  
template < typename Ret > Vw;Z0_C  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '<R>cN"  
  { R4m {D  
typedef Ret result_type; 5*AXL .2ih  
} ; Zt`Tg7m  
对于单参数函数的版本: 4:`D3  
D 2X_Yv  
template < typename Ret, typename V1 > qt@L&v}~j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > JvpGxj  
  { ]~({;;3o-  
typedef Ret result_type; m`/Nl<  
} ; 9iA rBL"  
对于双参数函数的版本: rbZbj#  
@5Xo2}o-Q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > KdkA@>L!;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '5e,@t%y  
  { c3$T3Lu1  
typedef Ret result_type; mj~:MCC  
} ; LeKovt%  
等等。。。 H@Dpht>[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "Ms;sdjg}&  
W>K^55'  
template < typename Func > XKoY!Y\  
struct func_return J2YQdCL  
  { %;PpwI  
template < typename T > fB+L%+mr8  
  struct result_1 y&/IJst&aq  
  { C($l'jd&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !"rPSGK*  
} ; xa>| k>I  
c{z$^)A/  
template < typename T1, typename T2 > ;]{ee?Q^ld  
  struct result_2 B,%Vy!o  
  { dY*q[N/pO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "mlQ z4D)5  
} ; @60D@Y  
} ; 2w 2Bc+#o  
d#k(>+%=Q  
*l2`- gbE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l/eF P  
@~3--  
template < typename Func, typename aPicker > O$Rz/&  
class binder_1 d9N[f>  
  { !?2)a pM  
Func fn; h>N}M}8  
aPicker pk; GG} %  
public : 8y;Rw#Dz  
]c.w+<  
template < typename T > wQ}r/2n|^  
  struct result_1 RBX<>*  
  { .E4* >@M5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E5k)~P`|  
} ; z _!ut  
B`*,L\LZ*  
template < typename T1, typename T2 > swKkY`g  
  struct result_2 +v Bi7#&  
  { Y G+|r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q;M\fBQO}&  
} ; \Wbmmd}8  
TT$A o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ys[Li.s:  
}F`|_8L*v)  
template < typename T > 9d(\/ 7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V Z(/g"9  
  { YOCEEh?  
  return fn(pk(t)); $.G 7Vt  
} Dl,QCZeM  
template < typename T1, typename T2 > S,Y|;p<+^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %uW  =kr  
  { *@U{[J  
  return fn(pk(t1, t2)); hHs/Qtq  
} #6`5-5Ks;  
} ; P3M$&::D-  
6{Wo5O{!\  
04a ^jjc  
一目了然不是么? aSL`yuXu  
最后实现bind 1+l8%G=hB  
rIyH/=;  
;b~ S/   
template < typename Func, typename aPicker > _;lw,;ftA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) tFN >]`Z  
  { dzVi ~wt_&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U|^xr~q!f-  
} +-9vrEB  
g=*jKSZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5&]5*;BvJ  
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。 mH*ldf;J;=  
=ily=j"hK  
十一. phoenix 20:F$d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Lvk}%,S8t  
*$f=`sj  
for_each(v.begin(), v.end(), s**<=M GK  
( 36d nS>4  
do_ j\>LJai"  
[ .l}Ap7@  
  cout << _1 <<   " , " H4/wO  
] @AyteHK  
.while_( -- _1), \Mf>X\}  
cout << var( " \n " ) PEMkx"h +  
) 9 {4yC9Oz>  
); G6SgVaM  
+pofN-*%  
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*ITs!~Z  
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 fF Q|dE;cF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 TlG>)Z@/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N&9o  1_}  
T j$'B[cv  
!avol/*  
template < typename Cond, typename Actor > +WX/4_STV  
class do_while VPLf(  
  { @]\fO)\f  
Cond cd; '&>"`q  
Actor act; ^-o{3Q(w  
public : G0FzXtu)q  
template < typename T > %mI0*YRma  
  struct result_1 'yo@5*x7  
  { FX:`7c]:9  
  typedef int result_type; /dnwN7Gf  
} ; Q>niJ'7WF  
Gnc`CyN:H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} sdp&D@  
2e48L677-  
template < typename T > Zxk~X}K\P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ffKgVQux  
  { s%[F,hQRk  
  do |/.J{=E0K  
    { 5Qgu:)}  
  act(t); 2"/MM2s  
  } ?K1B^M=8  
  while (cd(t)); cNll??j  
  return   0 ; `oRyw6Sko  
} 3?OQ-7,  
} ; sXLW';Fz  
^FCXcn9  
:X2_#qW#C  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }{0}$#z u  
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。 F72#vS j  
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。 d^=BXC oC  
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。 fN vQ.;  
下面就是产生这个functor的类: RTtKf i}  
C{)1#<`  
C6+ 5G-Z  
template < typename Actor > O\}C`CiC  
class do_while_actor yD[d%w  
  { Cq5.gkS<  
Actor act; Mf5j'n  
public : kHM Jh~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g[xoS\d  
0uy'Py@2<  
template < typename Cond > # :+Nr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Y,]Lk<Hm3  
} ; _~FfG!H ^X  
?0qVyK_1  
s 6Wp"V(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 BR|!ya+_2  
最后,是那个do_ S"bN9?;#u  
nz 10/nw  
R'c*CLaiE  
class do_while_invoker  5"%.8P  
  { Iu'9yb  
public : <,vIN,Kl8/  
template < typename Actor > f-U zFlU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kBUkE-~  
  { D?Oe";"/  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;`AB-  
} U32$ 9"  
} do_; 7H H  
~E}kwF  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %0\@\fC41  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Sv=YI  
最后来说说怎么处理break和continue bW yimr&B  
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。 FvT&nb{  
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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