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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \(v_",  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;ZW}47:BS6  
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, b "3T(#2<*  
lPSDY&`P  
oVZ8p-  
@nW(KF  
  class filler ~k< 31 ez  
  { E)Epr&9S  
public : WoT z'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} FT?1Q'  
} ; _WkcJe`  
7Mb t*[n  
# ;KG6IE  
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: Nb, H8;  
\:)o'-   
>"My\o  
!/lY q;$R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jm!C^5!  
af5`ktx  
/xbF1@XtL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;. [$  
%'g-%2C?  
Kgio}y  
;{C{V{  
二. 战前分析 H_r'q9@<>  
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。 ZN]c>w[ )I  
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 >Ti2E+}[M  
.6A:t? .  
Pj5#G0i%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w0`L)f5v  
  /* --------------------------------------------- */ Pw0KQUs  
vector < int *> vp( 10 ); h+d;`7Z>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g.sV$.T2K  
/* --------------------------------------------- */ ^XB8A=xi  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); uNGxz*e  
/* --------------------------------------------- */ ] ,aAzjZ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); xW ZcSIH!  
  /* --------------------------------------------- */ KO;61y:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0\<-R  
/* --------------------------------------------- */ 93eqFCF.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8 =Lv7G%  
40sLZa)e  
,^Srd20  
%H~gN9Vn#@  
看了之后,我们可以思考一些问题: e9~4wt  
1._1, _2是什么? s7.*o@G  
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。 ; SM^  
2._1 = 1是在做什么? :NyEd<'  
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。 YD.^\E4o  
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。 :|mkI#P.  
:pu{3-n.  
4gNRln-  
三. 动工 tLXw&hFk`g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4'=N{.TtO  
._nKM5.  
>o= p5#{  
EQhV}9  
template < typename T > nY0UnlB`  
class assignment 3^UsyZS)  
  { P&^7wud-sb  
T value; ? UDvFQ&  
public : >RnMzH/9  
assignment( const T & v) : value(v) {} <vuX " 8  
template < typename T2 > 25[/'7_"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?a9k5@s  
} ; D8{HOv;d^  
W)~.o/;  
>U/g*[>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 TAoR6aE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment z$5C(!)  
$NRb'   
# Kr.!uD  
MW>28  
  class holder j]D =\  
  { ,F Vy:"FR  
public : W+S; Do  
template < typename T > 0l@+xS;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }]?G"f t K  
  { gQDK?aQX  
  return assignment < T > (t); )fL*Ws6  
} o+Z9h1z%,  
} ; iRtDZoiD'  
,LO-!\L  
B9-[wg#0G  
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: mcG$V0D <{  
]*U')  
  static holder _1; % "^XxVJ*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e.^9&Fk"N  
*v3 |  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]<LU NxBR  
而不用手动写一个函数对象。 9D w&b  
iCKwd9?)  
_q4m7C<  
='>UKy[=  
四. 问题分析 -Lb^O/  
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。 ,4,c-   
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。 2H "iN[2A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,quTMtk~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0Wm-` ZA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S$WM&9U   
gXJ^o;R>M  
五. 问题1:一致性 Zw{tuO7}K  
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?| w5jZI|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mh]$g<*m  
PlUjjJU  
struct holder mkA|gM[g7  
  { 8E[`H  
  // 1z:N$O _v  
  template < typename T > x&vD,|V!  
T &   operator ()( const T & r) const LL [>Uu?Y  
  { e6'O,\  
  return (T & )r; Th^#H  
} i8.[d5  
} ; &Qjl|2  
-P&e4sV{  
这样的话assignment也必须相应改动: i`'^ zR(`i  
H-w|JH>g  
template < typename Left, typename Right > RY< b]|  
class assignment Uk6!Sb  
  { )&Bv\Tfjt  
Left l; o |iLBh$)  
Right r; ulM&kw.4i  
public : Am  $L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F k;su,]_  
template < typename T2 > CF_!{X_k}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |hoZ:  
} ; QovC*1'  
eov-"SJB  
同时,holder的operator=也需要改动: $t}1|q|  
Y cpO;md  
template < typename T > 7bS[\5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const pnJT]?},  
  { qTF>!o #\:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3PffQ,c[~  
} UV.9 KcN.  
5 ZPUY  
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。 x~eEaD5m%J  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nDy=ZsK  
koZp~W-  
return l(rhs) = r; p04+"  
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。 aM!#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G - WJlu  
I_7EfAqg(  
template < typename Tp > +~O{ UGB=  
class constant_t LP /4e`  
  { fM.|#eLi  
  const Tp t; k^jCB>b  
public : s#ZH.z@J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P.DWC'IBN  
template < typename T > ?F{xDfqw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^j}sS!p  
  { {m:R v&T  
  return t; W^Y0>W~  
} gQ#T7  
} ; 3~rc=e  
G9Tix\SpF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Hc|U@G  
下面就可以修改holder的operator=了 *pp1Wa7O  
DU8LU*q'  
template < typename T > S '+"+%^tj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const k1zt|  
  { U{(07GNm#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); aS G2K0  
} ts>}>}@vc  
8ZfIh   
同时也要修改assignment的operator() ^MV%\0o  
c F]3gM  
template < typename T2 > =lQ[%&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5AU3s  
现在代码看起来就很一致了。 ;(6lN<i U  
|3ETF|)?  
六. 问题2:链式操作 $t'I*k^N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |Eu~= J7@  
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。 vI}S6-"<  
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。 k]pD3.QJ  
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。 ;jI"|v{vnS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "\?G  
W=]",<  
template < typename T > z-gG(  
struct result_1 ~W{h-z%q  
  { v*'\w#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [S+-ovl  
} ; ^?[<!VBI  
cLC7U?-  
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: NI:N W-!  
VTfaZ/e.  
template < typename T > L-{r*ccIW  
struct   ref olh3 R.M<  
  { #)}bUNc'  
typedef T & reference; |/s2AzDD  
} ; { ][7Np!y  
template < typename T > DNBpIC5&6  
struct   ref < T &> 'PYqp&gJ  
  { w8I&:"^7<  
typedef T & reference; |9Ks13?Ck  
} ; ,8nZzVo  
9Ib(x0_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: SJ^?D8  
iDc|9"|Tf3  
template < typename T > <OSvRWP)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2!?z%s-S  
  { X.9MOdG70  
  return l(t) = r(t); eH/\7)z  
} tN> B$sv  
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。 z ]N~_9w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T<k1?h^7  
N==_'`O1Q0  
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 ^ZWFj?`\UV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: V_622~Tc/[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 W+C_=7_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8;&S9'ci  
最后的布局是: g@VndAp  
                Add _rdj,F8  
              /   \ 0(9@GIT  
            Divide   5 Am0C|(#Xm  
            /   \ q*TKs#3  
          _1     3 g_c)Ts(  
似乎一切都解决了?不。 bv>lm56  
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。 jZ,[{Z(N   
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。 h!CX`pBM  
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: i9k]Q(o  
}_l -'t  
template < typename Right > o 0ivja  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \+Ln~\Sv  
Right & rt) const zb}+ m#q  
  { Sb4PCt  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \OT)KVwO  
} ^6y4!='ci  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k|Yv8+XT  
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。 f.)F8!!  
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。 Mr,y|   
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。 <;E[)tv  
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。 m{dyVE  
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? (jMAa%  
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: ^J~A+CEf"W  
TM}'XZ&  
template < class Action > ?i EXFYJG  
class picker : public Action (,c?}TP  
  { A-C)w/7  
public : ]O=S2Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -<JBKPtA  
  // all the operator overloaded [*{\R`M  
} ; +xBK^5/x  
#Y>%Dr&  
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。 VSpt&19  
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: TKu68/\)  
BRXb<M^;_  
template < typename Right > KSB_%OI1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Yj7= T%5  
  { Q>a7Ps@~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /,N!g_"Z  
} >dvWa-rNUT  
s?x>Yl %  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'BdmFKy1  
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。 ^!p<zZ  
+[8Kl=]L  
template < typename T >   struct picker_maker Y!1^@;)^  
  { Q] yT  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C6V&R1"s  
} ; 0"qim0%|DF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !eAdm  
  { !:O/|.+Vmf  
typedef picker < T > result; OV("mNh  
} ; 6SBvn%  
p@7i=hyt`p  
下面总的结构就有了: ;.Oh88|k  
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。 Xtu`5p_Qv  
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。 tGO[A#9a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H"q`k5R  
至此链式操作完美实现。 n &\'Hm  
}#W`<,*rL.  
>6l;/J  
七. 问题3 ,rB9esxic  
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。 8Z4?X%  
P-OPv%jyi  
template < typename T1, typename T2 > &QOWW}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *&dW\fx  
  { )y/DGSd  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f{^M.G@  
} ?%xhe  
teOBsFy/I  
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: }L$Xb2^l  
0fPHh>u  
template < typename T1, typename T2 > ,8=`*  
struct result_2 yw* mA1v  
  { Ng'ZAG;O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _L4<^Etfm  
} ; 4%!{?[$  
X=p3KzzX  
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? &J^4Y!gt  
这个差事就留给了holder自己。 ^/DII`A  
    ,P@/=I5  
L;--d`[  
template < int Order > v :+8U[x  
class holder; 7moElh v  
template <> LE<u&9I\  
class holder < 1 > ~6-"i0k  
  { P"bknXL  
public : m/<F 5R  
template < typename T > txml*/zL  
  struct result_1 x>^3]m  
  { &vFqe,Z  
  typedef T & result; uh5Pn#da^  
} ; K(Q]&&<  
template < typename T1, typename T2 > <K,% y(]  
  struct result_2 %0NkIQ`C  
  { zY1s7/$ i  
  typedef T1 & result; 5w,Z7I8  
} ; Q$3\ /mz  
template < typename T > ."IJmv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KM/U?`6>:  
  { A{aw< P|+  
  return (T & )r; b'7z DZI]  
} H}sS4[z  
template < typename T1, typename T2 > 0i5y(m&7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '_.q_Tf-^  
  { <Qcex3  
  return (T1 & )r1; <'}b*wUB  
} qY$*#*Q  
} ; ?E+:]j_  
M[YTk=IM#  
template <> QE 45!Z g  
class holder < 2 > *2,e=tY>  
  { 3!.H^v?  
public : 't|Un G  
template < typename T > .~.``a  
  struct result_1 pHen>BA[  
  { }XX~ W}M(\  
  typedef T & result; 4d^ \l!  
} ; MX!u$ei  
template < typename T1, typename T2 > "U% n0r2  
  struct result_2 axK6sIxx  
  { + mfe*'AU  
  typedef T2 & result; Uvjdx(fY[a  
} ; RgB6:f,  
template < typename T > 'yPCZ`5H(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .3lGX`d{  
  { Mw"xm9(Q  
  return (T & )r; pg~zUOY  
} e2AN[Ar  
template < typename T1, typename T2 > Pz]bZPHn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7?=43bZl  
  { U1,~bO9  
  return (T2 & )r2; 0?lp/|K  
} ~L%Pz0Gg  
} ; M}Nb|V09  
$!YKZ0)B'0  
OUEI~b1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7FmbV/&c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qwq/Xcv  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: . i{>Z  
AbUDn\0$  
return l(i, j) = r(i, j); )7&42>t  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~ X-)_zH  
p?+lAbe6H  
  return ( int & )i; Sa3I?+  
  return ( int & )j; B{7Kzwh;  
最后执行i = j; 1.# |QX  
可见,参数被正确的选择了。 "?apgx 6  
]\ CU9J|H8  
T4OguP=  
tg.|$n  
%55@3)V8Rf  
八. 中期总结 <eB<^ &nd  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _W)`cr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4$yV%[j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TZ?Os4+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g%`i=s&N%  
d"#gO,H0  
Y,k(#=wg  
-Y*VgoK%  
u~s Sk  
iO!27y  
九. 简化 tIq>Oojdx  
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。 "pt+Fe|@c;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Dt.0YKF  
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: 1 6"#i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3`8dii  
  +-*/&|^等 yGU .AM  
2. 返回引用。 7#QLtU  
  =,各种复合赋值等 OnZF6yfN=3  
3. 返回固定类型。 b,nn&B5@{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) OE_ QInb<  
4. 原样返回。 Lj}>Xy(7<  
  operator, ;W]D ~X&  
5. 返回解引用的类型。 &!ED# gs  
  operator*(单目) ?2{bKIV_  
6. 返回地址。 _|N}4a  
  operator&(单目) 3pvYi<<D'  
7. 下表访问返回类型。 !X^Hi=aV  
  operator[] :6XguU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /\na;GI$  
  operator<<和operator>> M70c{s`w5  
94\t1fE  
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。 2ck 4C/ h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y[2Wt%2\6  
&e5(Djz8t  
template < typename Left > (=1)y'.  
struct value_return U4Z[!s$  
  { N;uUx#z  
template < typename T > MR`:5e  
  struct result_1 1%%'6cWWu  
  { WzjL-a(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; yQ9ZhdQS  
} ; Mtm/}I  
pe9@N9_5  
template < typename T1, typename T2 > d')-7C  
  struct result_2 gw"~RV0  
  { l71 gf.4g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9Gca6e3  
} ; - a y5  
} ; O`WIkBV!  
>&OUGu|  
#/|75 4]]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ['z!{Ez  
n|Pr/ddL   
下面我们来剥离functor中的operator()  ?>af'o:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &-M]xo ^  
f|U0s  
return l(t) op r(t) baee?6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +iy7e6P  
return op l(t) ` @8`qXg  
return op l(t1, t2) X APYpBgm  
return l(t) op ~4\,&HH  
return l(t1, t2) op P"1 S$oc  
return l(t)[r(t)] [8"ojhdV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #Z\ O}<  
Cp#)wxi6[y  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: A3HF,EG  
单目: return f(l(t), r(t)); {XgnZ`*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5o#Yt  
双目: return f(l(t)); FW8-'~  
return f(l(t1, t2)); rz%<AF Z  
下面就是f的实现,以operator/为例 \ p4*$  
-?<4Og[^  
struct meta_divide X eoJ$PfT  
  { 9XX>A*  
template < typename T1, typename T2 > K^zDNIQU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k6!4Zz_8  
  { (DDyK[t+VX  
  return t1 / t2; *XbI#L%>  
} w(j^ccPD  
} ; ubYG  
'xnnLCm.  
这个工作可以让宏来做: N L'R\R  
HRB[GP+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fTq C:r|st  
template < typename T1, typename T2 > \ o%[U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z)pz,  
以后可以直接用 2Vk\L~K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F2 ~%zNe  
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 g%xGOA  
(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。。。) )4R:)-"f  
k6"KB  
[BM*oEFPB*  
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 \'Z<P,8~  
 )zq.4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [mUBHYD7OI  
class unary_op : public Rettype y#v"GblM  
  { <YFY{VC(  
    Left l; ]3B%8  
public : <?h%k"5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ; |L<:x/  
~ttY(w CV  
template < typename T > g> S*<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4f^C\i+q  
      { pI;NL [  
      return FuncType::execute(l(t)); TeQNFo^_8  
    } 6Pn8f  
p'n4)I2#  
    template < typename T1, typename T2 > 4v'A\~ZU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^V3v{>D>  
      { ceT&Y{T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K93p"nHN  
    } ]"~51HQZ  
} ; X"q!Y#)  
k~3.MU  
in-C/m#  
同样还可以申明一个binary_op Q;u SWt<{  
U__(; /1;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nkDy!"K  
class binary_op : public Rettype |3hY6aty  
  { =Z G:x<Hg  
    Left l; S/[E 8T"  
Right r; *[+)7  
public : %Sk@GNI_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c+dg_*^  
Bi3+)k>u7  
template < typename T > /`npQg-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "YU{Fkl#j  
      { |=a}iU8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &o3K%M;C?  
    } BxK^?b[E8  
N#C1-*[C  
    template < typename T1, typename T2 > Q@@v1G\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _7T@5\b:;  
      { H ?M/mGP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); o*g|m.SjL  
    } }!>=|1 fY  
} ; &PWB,BXv  
<plC_{Y:wu  
D]s]"QQ8  
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 M$Zo.Bl$(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 U`|0 jJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v%{.A)  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 %wptZ"2M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! k0-G$|QgIp  
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。。。 ra N)8w}-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qmy%J  
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) 1xE]6he4{T  
下面是修改过的unary_op Mg,:UC:  
+;}#B~:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > L I>(RMv  
class unary_op )~6zYJ2  
  { k>jbcSY(z<  
Left l; _ee dBpV  
  7Q w|!  
public : 6x)$Dl  
!R-z%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} F}GPZ=T;  
YC_5YY(k  
template < typename T > !QI\Fz?  
  struct result_1 bI.t <;  
  { ^D`v3d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W1B)]IHc  
} ; 9[c%J*r   
6r: ?;j~l  
template < typename T1, typename T2 > vIl+#9L0  
  struct result_2 1?*  
  { 0 [?ny`Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VQ5nq'{v  
} ; *'Y@3vKE  
|t iUej  
template < typename T1, typename T2 > &N~ZI*^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UO*Ymj 1  
  { jn >d*9u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^.k |SK`U  
} BBG3OAyg_  
Io4(f  
template < typename T > @yXfBML?]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ofYlR|  
  { p Dx-2:}  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZQ^r`W9_ +  
} C98]9  
(/-hu[:  
} ; 3kcTE&1^  
:c9U>1`g&  
!zj0/Q G\  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug :l7U>~ o  
好啦,现在才真正完美了。 lv vs%@b>  
现在在picker里面就可以这么添加了: rqP FU6  
7QKr_  
template < typename Right > / N) W2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @';B_iQ  
  { b^D$jY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); X|0R= n]  
} b"!Q2S~  
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。 "YdEE\  
8:BIbmtt5  
?pgG,=?  
XNQAi (!GS  
,QzL)W7  
十. bind 7\*FEjRM]  
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。 wC `+  
先来分析一下一段例子 /kt2c[9  
`(A5f71MfM  
PP:(EN1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pfu1 O6R  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  (x^BKnZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >5s6u`\  
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。 OpM(j&  
我们来写个简单的。 I;VuW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,rJXy_  
对于函数对象类的版本: !T](Udf  
=@k%&* Y?  
template < typename Func > 3^s/bm$g  
struct functor_trait Bs?7:kN(  
  { 1]orUF&_  
typedef typename Func::result_type result_type; N2.AKH  
} ; :Mm3 gW)  
对于无参数函数的版本: zIP6\u  
,g%&|FAP  
template < typename Ret > \J+*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8NaqZ+5x  
  { ,`ZYvF^%  
typedef Ret result_type; +)2s-A f-  
} ; `tjH<  
对于单参数函数的版本: T \w?$ s  
[]a[v%PkG  
template < typename Ret, typename V1 > Ag F,aZU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > JQ4{` =,b  
  { gTA%uRBa  
typedef Ret result_type; 3 %.#}O,(  
} ; 1hcjSO  
对于双参数函数的版本: Or !+._3i  
.U T@p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V& C/Z}\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u%~igt@x  
  { +cD!1IT:  
typedef Ret result_type; 6N)!aT9eo  
} ; 3O7!`Nm@  
等等。。。 $Of0n` e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy NPFpq,P>  
vN3Zr34  
template < typename Func > BD`2l!d  
struct func_return WVY\&|)$  
  { S"Zp D.XX  
template < typename T > ]p_@@QTC  
  struct result_1 5jUYN-$GO  
  { i1S>yV^l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +3KEzo1=)  
} ; uYE`"/h,1e  
z{Mr$%'EY  
template < typename T1, typename T2 > 0ez(A  
  struct result_2 B'^:'uG  
  { L#vI=GpL,r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &ZL3{M  
} ; tK&' <tZh  
} ; 5uxBK"q  
/z BxJT0  
rXA*NeA3v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u]vQ>Uu  
me OMq1  
template < typename Func, typename aPicker > k?2k'2dy  
class binder_1 !9xp cQ>  
  { 0_CN/5F  
Func fn; i\W/C  
aPicker pk; ` AY_2>7  
public : -eX5z  
C+|b1/N-  
template < typename T > T0&f8  
  struct result_1 @xB*KyUW  
  { sJ]taY ou  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; It{;SKeo  
} ; [,TkFbDq"J  
JwJ7=P=c  
template < typename T1, typename T2 > }d<}FJ-,  
  struct result_2 ve\X3"p#  
  { lkBdl#]9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V{<xf f  
} ; /% kY0 LY  
hUYd0qEbEt  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H<^/Ati,|  
<n(*Xak{a  
template < typename T > |Pg@M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?wO-cnl  
  { 6 ~ >FYX  
  return fn(pk(t)); e^O(e  
} kYLM&&h  
template < typename T1, typename T2 > 8>7& E-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "_`F\DGAZu  
  { $^@)  
  return fn(pk(t1, t2)); wQRZ"ri,  
} L:9F:/G  
} ; &LbJT$}V  
?:w1je7  
E8-P"`Qba  
一目了然不是么? K# Jk _"W  
最后实现bind F{UP;"8'  
J9=m]R8T  
3;a<_cE*@  
template < typename Func, typename aPicker > }Q";aU0^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u;`U*@  
  { /tUy3myJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hcyM6:}  
} -=(!g&0  
*k19LI.5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hXA6D)   
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。 ]8T!qS(UJd  
DG?"5:Zd  
十一. phoenix Ps 8%J;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: CP6LHkM9  
Qci4J  
for_each(v.begin(), v.end(), {uHU]6d3qy  
( =KR NvW  
do_ f aLtdQi  
[ b?Ki;[+O  
  cout << _1 <<   " , " Mb]rY>B4  
] ahPoEh  
.while_( -- _1), ?.YOI.U^  
cout << var( " \n " ) sq;s]@~  
) :hM/f  
); G>q(iF'  
Ud!4"<C_  
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: 7[.6axL  
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 SI=yI-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P><o,s"v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +-G<c6 |  
wR^R M(1  
-e8}Pm "  
template < typename Cond, typename Actor > Hbpqyl%O>  
class do_while /"B?1?qc,=  
  { 6qaulwV4t  
Cond cd; 0fYj4`4=n  
Actor act; W>O~-2  
public : 39=1f6I1  
template < typename T > :duo#w"K  
  struct result_1 gmm|A9+tv  
  { >Bgw}PI  
  typedef int result_type; X@f "-\  
} ; $ mI0Bk  
\.3D~2cU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} tQylT0'[+o  
~I} &V T  
template < typename T > $5*WLG&AK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z"AQp _  
  { rSJ9 v :  
  do [B|MlrZ  
    { M{*Lp6h  
  act(t); |gU(s  
  } p1|f<SF')  
  while (cd(t)); o9H^?Rut  
  return   0 ; nG;8:f`  
} xQ@^$_  
} ; |JVk&8 ?8  
_~T!9  
1u6^z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _-#'j2  
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。 ka3u&3"  
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。 vo#UtN:q  
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。 D`VM6/iQR  
下面就是产生这个functor的类: ph-ATJ"  
^Y iJV7  
%b"\bHH  
template < typename Actor > Mv6 -|O  
class do_while_actor dS<C@(  
  { $t6e2=7  
Actor act; 19j+lCSvH  
public : 1+U  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m`FN IY  
Zib)P&  
template < typename Cond > />9O R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ba/Yl  
} ; u,w:SM@*(  
`4~H/'%QB  
n;:rf7hGY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 - h9?1vc7  
最后,是那个do_ wy}k1E'M  
%!PM&zV  
9t#S= DP  
class do_while_invoker 2!$gyu6bpG  
  { yd?x= |  
public : &w1P\4?G  
template < typename Actor > mljh|[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4-[J@  
  { I:d[Q s  
  return do_while_actor < Actor > (act); :=[XW?L%x  
} iX4Iu3  
} do_;  z~>pVs  
|K|h+fgG6*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g'|MA~4yB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (bh95X  
最后来说说怎么处理break和continue p f_mf.  
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。 T.qNCJmB  
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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