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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda JXF@b-c  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t>(}LV.  
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, NT [~AK9M  
LD)P. f  
xw&N[ y5  
[e`6gGO  
  class filler THDyb9_g  
  { dht*1i3v  
public : U_C 1GT-|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ioS(;2F  
} ; RE75TqYW  
r4Jc9Tv d  
Y**|e4  
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: +`~6Weay  
y8=H+Y  
*Nh[T-y(s  
qCgoB 0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); SpX6PwM  
kG$U  
vTUhIFa{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 dn@_\5  
"~/O>.p  
$23dcC*hI  
'nh^'i&0.  
二. 战前分析 :Z5Twb3h  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ^N:bT;;$nZ  
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 Q !G^CG  
6'1m3<G_  
d;O4)8 >  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O;?Nz:/q  
  /* --------------------------------------------- */ uu+)r  
vector < int *> vp( 10 ); %.VFj7J  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); T:(c/ >  
/* --------------------------------------------- */ whvvc2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I9;,qd%<T  
/* --------------------------------------------- */ `E2HQA@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $^j#z^7  
  /* --------------------------------------------- */ /L? ia  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rRzc"W}K+  
/* --------------------------------------------- */ OtFGo 8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &i?>mt  
,$<="kJk  
wW+@3bPl  
$ z 5  
看了之后,我们可以思考一些问题: r:Rk!z*  
1._1, _2是什么? }:a:E~5y  
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。 jQrw^6C  
2._1 = 1是在做什么? EgT?Hvx:  
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。 @Lf-=9  
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。 IG=#2 /$  
:J6lJ8w ?  
$c<NEt_\  
三. 动工 U[t/40W}P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bL]NSD  
|Y&&g=7  
yRv4,{B}X>  
G2BB]] m3  
template < typename T > hO] vy>i;  
class assignment s'Wu \r'  
  { n!$zO{P  
T value; ];8S<KiS~  
public : .DG`~Fpk  
assignment( const T & v) : value(v) {} _[t:Vme}v  
template < typename T2 > 7@uhw">mX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?,0 a#lG  
} ; *$yU|,  
's_[ #a;Vp  
q aZQ1<e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p]erk  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $Cx?%X^b  
Gj H$!P=.  
Ny2. C?2  
ni`uO<\U  
  class holder {ZIEIXWb2  
  { R7ze~[oF  
public : J_rb3  
template < typename T > JOFQyhY0>m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^^Te  
  { #)PAvBJ;m  
  return assignment < T > (t); >JckN4 v  
} 5l[&-: (Lh  
} ; ,Vr-E  
WCUaXvw  
xfK@tLEZ-1  
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: {k8R6l1  
hxe X6  
  static holder _1; oo2CF!Xy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xka&,`z  
H=v=)cUe[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]m<z  
而不用手动写一个函数对象。 >&%#`PKT  
VtnVl`/]  
Bx 9v2x.  
d.Ep#4  
四. 问题分析 :^H2D=z@  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 vMYL( ]e  
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。 v1}9i3Or#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~6Pv5DKq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8$`$24Wx  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^n~bx *f  
1'4?}0Dok  
五. 问题1:一致性 +LwwI*;b  
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?| [D_s`'tg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =}UcYC6l  
=k^ d5  
struct holder |e{ ^Yf4  
  { 7 tQ?av  
  // 8@A}.:  
  template < typename T > SQs+4YJ  
T &   operator ()( const T & r) const n4InZ!)  
  { %i5tf;x6i  
  return (T & )r; '@dk3:3t  
} C8t;E`  
} ; e82xBLxR%  
=M9;`EmC  
这样的话assignment也必须相应改动: A"i $.dR{  
MnTJFo"  
template < typename Left, typename Right > R@~=z5X( Q  
class assignment h,|. qfUk  
  { >["X( %&w  
Left l; *b8AN3!  
Right r; <%?!3 n*  
public : c"lblt5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4t,f$zk  
template < typename T2 > _qa9wK/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z;~7L*|  
} ; S\L^ZH?[2  
:Lu 9w0>f  
同时,holder的operator=也需要改动: #5%ipWPHb  
O;+ sAt  
template < typename T > U%)-_ *`z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =*{Ii]D  
  { k&lfxb9pd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1+ 9!W  
} ]FEDAGu  
Q8D#kAYw  
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。 oy\U\#k   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .<4U2h  
r T_J6F5J  
return l(rhs) = r; rT(b t~Z  
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。 EGVS8YP>h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: LK+67Y{25  
@{{6Nd5  
template < typename Tp > IoZ _zz0  
class constant_t bF'Jm*f  
  { &} r-C97  
  const Tp t; qs {wrem  
public : >|aVGY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} w@WPp0mny  
template < typename T > Fv<3VKueK[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _N:GZLG  
  { 5Nl?Km~  
  return t; <w3_EO  
} !v. <H]s)  
} ; gH yJ~  
[ji')PCAi;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?Ta<.j  
下面就可以修改holder的operator=了 x Nb7VUV7  
qSt\ 6~  
template < typename T > L)c]i'WZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a66Ns7Rb  
  { (_]D\g~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); XhUVDmeUMb  
} XtqhK"f%  
,\T7{=ZG\!  
同时也要修改assignment的operator() q $PO. #  
{F;"m&3Lt  
template < typename T2 > {r%T_BfY  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '^`iF,rg  
现在代码看起来就很一致了。 wZVLpF+7  
_Kbj?j  
六. 问题2:链式操作 Ca -.&$f  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7(d#zu6n  
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。 @r=,: 'Mt  
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。 '<$*N  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 1zgM$p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;3XOk+  
3wg1wl|  
template < typename T > 6O_l;A[=1  
struct result_1 D$+g5u)  
  { 86);0EBX  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; | {Q}:_/q  
} ; ~OWpk)Vq  
(8~D ^N6Z  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: DMOP*;Uk  
p-xG&CU  
template < typename T > +8Y|kC{9"  
struct   ref ]=PkgOJD  
  { h>F"GR?U_(  
typedef T & reference; q4v:s   
} ; Rg^ps  
template < typename T > !%[fi[p  
struct   ref < T &> hj}PL  
  { Nt\0) &b  
typedef T & reference; "'C5B>qO  
} ; 9h/Hy aN  
~E/=nv$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -@ra~li,yQ  
^7a@?|,q8  
template < typename T > I^HwXp([  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ri\\Yb  
  { "L!U7|9J  
  return l(t) = r(t); 'uF75C  
} :| !5d{8S8  
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。 Sp2DpGs~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9Y@ eXP  
a?xZsR  
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 PEMBh?)g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n5z|@I`S_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5WvsS( 9H  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )7p(htCz5  
最后的布局是: 'j-U=2,n  
                Add jYvl-2A'  
              /   \ mZG n:f}=  
            Divide   5 G1\F7A  
            /   \ vCXmu_S4^>  
          _1     3 V(8,94vm  
似乎一切都解决了?不。 mT #A?C2  
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。 E]}_hZU  
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。 t1G__5wp  
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: pXvys] @  
nSRNd A  
template < typename Right > Zl{9G?abCT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tfD7!N{  
Right & rt) const v^)B [e!  
  { x6^Y&,y9kU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bDm7$ (  
} F`GXho[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %'X~9Pvi  
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。 :K5?&kT  
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。 wWSo+40  
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。 )U7fPKQ  
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。 1wm`a  
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? /='Q-`?9  
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: 81C;D`!K  
?z2!?  
template < class Action > BMqr YW  
class picker : public Action wa~zb!y<  
  { /]U;7)  
public : =z]rZSq*o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} uGF{0 )0g  
  // all the operator overloaded D/JSIDd  
} ; }+Q4s]  
b^&azUkMN  
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。 C"$~w3A k  
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;S"}b*,_  
JU.!<  
template < typename Right > $ 7W5smW/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xcn~KF8  
  { z>\l%_w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dwQ1~  
} q]?)c  
H%etYpD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > SF9NS*mr  
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。 9X,iQ  
IUDH"~f  
template < typename T >   struct picker_maker ~Uey'Xz  
  { ijUu{PG`X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;^u,[d  
} ; _C (fz CK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :U *8S\$  
  { n#}~/\P6  
typedef picker < T > result; ~( 0bqt3c  
} ; u{h67N  
D9NQ3[R 9  
下面总的结构就有了: 5gII|8>rQ  
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。 9D Nd} rXO  
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。 Bs`{qmbC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =mF"D:s*  
至此链式操作完美实现。 KeRC8mYp  
xm1'  
#"lb9. _ M  
七. 问题3 j*[P\Cm  
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。 v+[S${  
!>D[Y  
template < typename T1, typename T2 > ZNM9@;7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |TP,   
  { TET=>6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lM}-'8tt?  
} iF":c}$.  
_x1W\#  
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: /CMgWGI  
l U8pX$  
template < typename T1, typename T2 >  @;$cX2  
struct result_2 $v[mIR  
  { S89j:KRXH%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %p$XK(6  
} ; vd(S&&]o1  
*S"RU~1_  
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? dP(.l}O  
这个差事就留给了holder自己。 %8h=_(X\7  
     <7SE|  
I.G[|[. Do  
template < int Order > zi3v, Kq  
class holder; iETUBZ  
template <> X7AxI\h  
class holder < 1 > WcoA)we  
  { ACi,$Uq6R  
public : hczDu8  
template < typename T > </D.}ia  
  struct result_1 }Hq3]LVE  
  { Ez"*',(  
  typedef T & result; ZI;*X~h  
} ; (,jsZ!sl  
template < typename T1, typename T2 > l@* $C&E  
  struct result_2 :" Otsb7  
  { s]O Z+^Z  
  typedef T1 & result; rks"y&&Nc  
} ; oA@M =  
template < typename T > y<w_>O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %8|lAMTY7/  
  { -gk2$P-  
  return (T & )r; VFx[{Hy  
} li v=q  
template < typename T1, typename T2 > /*{'p!?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |>.MH  
  { }e/vKW fT  
  return (T1 & )r1; `4snTM!v&  
} IN<nZ?D#  
} ; Xwdcy J!  
 6?*Do  
template <> 0kj5r*qA  
class holder < 2 > ,[6Rmsk  
  { d'ZB{'[8p  
public : T#i;=NP"  
template < typename T > x {Utf$|  
  struct result_1  nOd;Zw  
  { XHj%U  
  typedef T & result; M!5=3>Z  
} ; Dy,MQIM|!  
template < typename T1, typename T2 > 8s2y!pn7Q  
  struct result_2 U5wh( vi  
  { Zi+FIQ(  
  typedef T2 & result; Gf3-%s xA  
} ; :wXiz`VH  
template < typename T > %J9u?-~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !-^oU"  
  { u"V,/1++\  
  return (T & )r; > ^zNKgSQ  
} q[W6I9  
template < typename T1, typename T2 > Khi;2{`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6E K<9M  
  { 5,##p"O(  
  return (T2 & )r2; -dO8Uis$  
} IqFcrU$4  
} ; I&#:/|{:5  
A+8)VlE\  
"{qnm+G  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 L(K 5f7\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5I1YB+$}e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: nRB3VsL  
 R*2N\2  
return l(i, j) = r(i, j); }xt^}:D  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?!U.o1  
C]8w[)d[`;  
  return ( int & )i; <=GZm}/]N  
  return ( int & )j; E;s_=j1f  
最后执行i = j; MnqT?Cc4$j  
可见,参数被正确的选择了。 A03io8D6  
HVoP J!K3  
P?f${ t+  
hBnUpYec  
g[1>|Ax`'  
八. 中期总结 ]?H12xz  
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: i6k6l%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2^ ]^Yc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CN ( :  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0Zwx3[bq6K  
xtD(tiqh.;  
T=u"y;&L  
p*42 @1,  
}(!Uq  
HQ9tvSc  
九. 简化 2"Wq=qy\J  
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。 q MrM^ ~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ul /m]b6-  
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: F7O*%y.';  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4]m{^z`1  
  +-*/&|^等 dWkQ NFKF  
2. 返回引用。 'A.5T%n-  
  =,各种复合赋值等 e,p*R?Y{[  
3. 返回固定类型。 [(_,\:L${  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,)*[Xa_n  
4. 原样返回。 )uOtQ0  
  operator, #GlFm?/6K/  
5. 返回解引用的类型。 cL*oO@I&_  
  operator*(单目) 4hxP`!<  
6. 返回地址。 S-o )d  
  operator&(单目) P HOngn  
7. 下表访问返回类型。 { "Cu)AFy  
  operator[] Hy\q{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `.O$RwC&7B  
  operator<<和operator>> *9r(lmrfj  
/iM1   
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。 G \MeJSt*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: K;"oK  
 0LL65[  
template < typename Left > HP_h!pvx  
struct value_return %La7);SeY  
  { 7glf?oE  
template < typename T > ^`lrKk  
  struct result_1 }JST(d&  
  { TA/hj>rV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b3[[ Ah-  
} ; [Z2[Iy  
j0+D99{R  
template < typename T1, typename T2 > e#k rr  
  struct result_2 1)h<)  
  { K JOb1MM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #tHYCSr]  
} ; @]#[TbNo  
} ; 0aY\(@  
cq?,v?m  
&l ]F&-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +u=VO#IA#  
QOUyD;0IW  
下面我们来剥离functor中的operator() !2HF|x$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M0lJyz J  
r`<e<C  
return l(t) op r(t) k6z ]-XG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;}f {o^]'  
return op l(t) |-{e!&  
return op l(t1, t2) bws}'#-*  
return l(t) op zE1=P/N  
return l(t1, t2) op QnBWZUI  
return l(t)[r(t)] &F :.V$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ; % KS?;%[  
@.a59kP8X  
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: mD% qDKI  
单目: return f(l(t), r(t)); C.#Ha-@uz  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3]9wfT%d  
双目: return f(l(t)); ,7s+-sRG  
return f(l(t1, t2)); ZG1TR F "  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^pu8\K;~  
w<THPFFF"  
struct meta_divide P3W3+pwq  
  { Ig?9"{9p  
template < typename T1, typename T2 > *a\x!c"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) q:M'|5P  
  { D`[@7$t  
  return t1 / t2; nM &a2Z,T  
} e<=Nd,v4;  
} ; g|| q 3  
cE`qfz  
这个工作可以让宏来做: %7`eT^  
W f8@ B#^{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $v2t6wS,"  
template < typename T1, typename T2 > \ f ]_ki  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2^`k6V!  
以后可以直接用 _~yd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) EX!`Zejf  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xbw;s}B  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) q>K3a1x  
XaE*$:   
Z-4/xi7  
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 Q6URaw#Yt`  
)i.pE ]!+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w{_g"X  
class unary_op : public Rettype qTbc?S46pt  
  { _]ZlGq!L  
    Left l; j~.tyxOq#  
public : 0S>L0qp  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} J,:;\Xhl  
CF-tod  
template < typename T > l?_Fy_fBt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rrEf<A}  
      { R#y"SxD()  
      return FuncType::execute(l(t)); /DHV-L  
    } L1G)/Vkw  
vpT\ CjXHZ  
    template < typename T1, typename T2 > tN)t`1_j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^+d]'$  
      { tK uJ &I~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~@Bw(!  
    }  `5(F'o  
} ; Yc6.v8a  
u.n'dF-  
S?JGg.)  
同样还可以申明一个binary_op vN_ 8qzWk  
e, 2/3jO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YZ:C9:S6X  
class binary_op : public Rettype m}D;=>2$  
  { Q;z!]hjBM  
    Left l; {0a\<l  
Right r; Vh=U/{Rp1  
public : HEc.3   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FAc^[~E  
jK[*_V  
template < typename T > hW!n"qU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const noz1W ]  
      { Y d~J(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Q1yXdw  
    } | X#!5u  
stW G`>X  
    template < typename T1, typename T2 > s~>1TxJe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NySa%7@CD  
      { #U w X~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8EdaxeDq  
    } .=-a1p/  
} ; [lSQMoi3  
fdwP@6eh  
+G"YQq'b  
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 |w#~v%w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 QT!>izgc U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v{"yrC  
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。  R:Ih#2R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F1-C8V2H  
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。。。 u&TXN;I,p  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t54?<-  
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) 2,g4yXws5  
下面是修改过的unary_op [.Fq l+  
[7 r^fD A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > tq'ri-c&b  
class unary_op /uR/,R++  
  { k#\j\t-  
Left l; [S~Bt78d%r  
  l.g.O>1   
public : ~9#x=nU:+V  
;P;c!}:\b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :qB|~"9O  
a(?)r[=  
template < typename T > ?GhMGpd Mq  
  struct result_1 ?D)$O CS  
  { {{M/=WqC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E6O!e<ze^  
} ; O8" t.W  
o%;ly  
template < typename T1, typename T2 > ~a_X 7  
  struct result_2 n=$ne2/  
  { .<fdX()e,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q}<QE:-&E  
} ; yVGf[ ~X  
@Y.r ,q  
template < typename T1, typename T2 > a 8Xwz@ M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |=,jom  
  { ns\I Y<Yo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Hsv)] %p  
}  qbS6#7D  
IDos4nM27]  
template < typename T > yk5K8D[tV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m`q&[:  
  { ew dTsgt'  
  return OpClass::execute(lt(t)); L%\Wt1\[  
} iOb7g@=  
0#uB[N  
} ; )wD/<7;  
_ gYj@ %  
_Ds,91<muQ  
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 y`7<c5zD  
好啦,现在才真正完美了。 6dz^%Ub  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ac|dmu  
%t!S 7UD  
template < typename Right > .o C! ~'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YtWw)IK  
  { !plu;w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); OQ wO7Z  
} O_.!qk1R  
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。 OyK#Rm2A=  
eu_ZsseZ  
]sVWQj  
I"lzOD; eI  
8{i}^.p  
十. bind ?r8hl.Z>  
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。 X?< L<:.  
先来分析一下一段例子 Qyx~={ .C~  
k_1@?&3  
lic-68T  
int foo( int x, int y) { return x - y;} HOPy&Fp  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x@bqPZ t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r[;d.3jtP  
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。 X;)/<:mX  
我们来写个简单的。 yx4pQL7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: g:y4C6b  
对于函数对象类的版本: `0M6<e]C  
9Sd?,z  
template < typename Func > G![4K#~NM  
struct functor_trait ~a`  xI  
  { CX\XaM)l  
typedef typename Func::result_type result_type;  ^QJJ2jZ  
} ; VzHrKI  
对于无参数函数的版本: H6j t[  
x lqP%  
template < typename Ret > o'(BL:8s  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,>kVVpu  
  { Ng W"wh  
typedef Ret result_type; ty[p5%L1  
} ; } -;)G~h/"  
对于单参数函数的版本: a`f@&A`z  
g%[:wjV;  
template < typename Ret, typename V1 > /w5*R5B{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Qb/:E}h]$  
  { 5n}<V-yJ*m  
typedef Ret result_type; {y6h(@I8\  
} ; 4\v &8">LL  
对于双参数函数的版本: to&,d`k=-  
{!qnHv\S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~;Y Tz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l*&N<Yu  
  { "qR, V9\  
typedef Ret result_type; S!z3$@o  
} ; J+ S]Qoz  
等等。。。 rQ]JM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u)o-H!a  
QQV8Vlv"  
template < typename Func > lA/-fUA  
struct func_return vBF9!6X.  
  { e_KfnPY   
template < typename T > M_ %-A  
  struct result_1 ug ;Xoh5w  
  { 0^u Ut-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~:f..|JM  
} ; R"P-+T=7M  
ZBY2,%nAo  
template < typename T1, typename T2 > WfG +_iP?  
  struct result_2 @Bhcb.kbq  
  { },JJ!3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *kqC^2t  
} ; t? 6 et1~  
} ; >jIn&s!}  
_&S#;ni\c  
FibZT1-k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {9V.l.Q  
O]@#53)Tz  
template < typename Func, typename aPicker > d *gv.mE  
class binder_1 <n#X~}i)  
  { a oU"  
Func fn; W~D_+[P|_  
aPicker pk; u|Mx}  
public : +D]raU  
[{u3g4`}  
template < typename T > |M5#jVXj  
  struct result_1 >Q=^X3to  
  { Q#H"Se  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  w0=  
} ; \#dacQ2E@  
jLVD37 P^  
template < typename T1, typename T2 > =%IyR  
  struct result_2 6Nn+7z<*&z  
  { 8t*sp-cy|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; At=d//5FFP  
} ; H#;*kc a4  
C,l,fT  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =tt3nfZ9  
q: FhuOP  
template < typename T > vZTXvdF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^-k"gLg  
  { P o@;PR=  
  return fn(pk(t)); =r ^_D=  
} UiH7  
template < typename T1, typename T2 > N2A6C$s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '0q$qN  
  { *qO) MpG{  
  return fn(pk(t1, t2)); `<se&IZE  
} KU` *LB:  
} ; T&]-p:mg^  
|JYb4J4Ni  
LiT%d  
一目了然不是么? A2M( ad  
最后实现bind d8jH?P-"  
-9= DDoO  
OriYt  
template < typename Func, typename aPicker > 9c)#j&2?H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;n(f?RO3X  
  { Fk3(( n=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P%e7c,  
} = N*Jis  
,*6K3/kW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 l|gi2~ %Y  
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。 e c]kt'  
YQG l8E'  
十一. phoenix Y#68_%[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: klm>/MXI`  
>bZ-mX)j\0  
for_each(v.begin(), v.end(), Ei@  
( o(jLirnk  
do_ [%dsq`b#  
[ fS4W*P[B3  
  cout << _1 <<   " , " sS}:Od  
] Io3-\Ff  
.while_( -- _1), $Xlr@)%  
cout << var( " \n " ) !X-\;3kC0  
) C'$}{%Cc@$  
); 'A:Y&w"r  
:\"0jQ.y|  
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: G'/G DN^j  
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 +M I{B="7.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4DCh+|r  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _< .VP  
OU,FU@6,7w  
X<;.  
template < typename Cond, typename Actor > \]Ah=`  
class do_while S^p b9~  
  { ,jg #^47I  
Cond cd; nA,=g'7S  
Actor act; SQcic]Ep  
public : xc}[q`vK  
template < typename T > ch0^g8@Q[  
  struct result_1 (X"5x]7]  
  { P knOeW"j  
  typedef int result_type; (?1$  
} ; KZ7B2  
?tjEXg>ny  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z U[pn)pe  
-@w,tbc$  
template < typename T > :V+rC]0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }/1^Lqfnz  
  { GE!nf6>Km  
  do /C!~v!;e  
    { 9S]pC?N]E  
  act(t); U U_0@V<  
  } LvG$J*  
  while (cd(t)); % E1r{`p  
  return   0 ; UDi(7c0.  
} ]w6 F%d  
} ; 3?FY?Q[  
'W_NRt:  
nb/q!8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #0<pRDXj  
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。 2PSExK57  
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。 GCN-T1HvA2  
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。 Vp]7n!g4l  
下面就是产生这个functor的类: +-'F]?DN'  
R|qrK  
[m:cO6DM,  
template < typename Actor > _1gNU]"  
class do_while_actor _ $>);qIP4  
  { aF?_V!#cT  
Actor act; vf3)T;X>  
public : geyCS3 :p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Lbz/M _G  
@QmN= X5  
template < typename Cond > h7E?7nR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; SnFyK5  
} ; ZiuD0#"!  
C%yH}T\s  
As)?~dV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GqCBD-@4v.  
最后,是那个do_ F(`|-E"E;  
np^&cY]  
b_ ZvI\H  
class do_while_invoker a.%ps:  
  { fU$Jh/#":  
public : P I"KY@>H  
template < typename Actor > ^x O](,H  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const rwj+N%N  
  { >WLX5i&  
  return do_while_actor < Actor > (act); NHyUHFY  
}  }cMkh  
} do_; h<&GdK2U+  
)Q`Ycz-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =a,qRO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x]wi&  
最后来说说怎么处理break和continue `e'wW V  
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。 FA,n>  
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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