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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3vC"Q!J&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =#so[Pd  
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, {4^NZTjd@  
, #nYHD  
F~Sw-b kSf  
# KgDOCQH  
  class filler 3IyNnm=u  
  { 0Bn35.K  
public : 'jA>P\@8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k"$E|$  
} ; W&Xm_T[ Q  
IZSJ+KO  
<nk7vo?Ks  
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: e anR$I;Yj  
<_>xkQbn2  
VOkSR6  
Gv\:Agi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;^f ;<  
CBKLct>  
);!IGcgF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 < .knM  
AV]7l}-  
4T??8J-J  
LM2S%._cj;  
二. 战前分析 `P *wz<  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 N/x]-$fl  
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 Em]2K:  
5D6 ,B  
,ui=Wi1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _)XZ;Q  
  /* --------------------------------------------- */ !lxq,Whr{  
vector < int *> vp( 10 ); `)TuZP_)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J>dIEW%u  
/* --------------------------------------------- */ EGw;IFj)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vT{+Z\LL=  
/* --------------------------------------------- */ khQ@DwO*\=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h]>7Dl]  
  /* --------------------------------------------- */ Rc2JgV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (TTS-(  
/* --------------------------------------------- */ iPCDxDLN3V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K:L_y 1!T  
a\ZNNk  
c1sVdM}|  
G/N1[)  
看了之后,我们可以思考一些问题: E2i'lO\P  
1._1, _2是什么? :>K8oE  
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。 Y_= ]w1  
2._1 = 1是在做什么? *b,4qMr  
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。 h1Nd1h@-   
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。 60--6n  
yN{TcX  
Csf!I@}Z  
三. 动工 _~.S~;o!b  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]Ei*I}  
z2U^z*n{  
MRN=-|fV^  
aL^ 58My&  
template < typename T > .r~M7 I  
class assignment k@|Go )~  
  { ESmWK;7b  
T value; @bF4'M  
public : ni?5h5-  
assignment( const T & v) : value(v) {} C17$ qdV/  
template < typename T2 > 4vJg"*?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C+%6N@  
} ; PrhGp _5  
ApTE:Fm1  
b_w(F_0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 LhCwZ1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o0 |T<_  
tLzb*U8'1w  
uN@El1ouY  
9?tG?b0  
  class holder p+#]Jr  
  { 2*5pjd{Kt  
public : o@[oI\Vr!  
template < typename T > cD ?'lB-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fk2p}  
  { Y2aN<>f  
  return assignment < T > (t); 61Wh %8-  
} H (tT8Q5i  
} ; 1O2jvt7M  
Sb.%B^O  
0b}.!k9  
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: *h M5pw  
PVaqKCj:6W  
  static holder _1; 5S 4 Bz  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VQ8Q=!]  
4u= v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Kh7C7[&  
而不用手动写一个函数对象。 R1~wzy  
,}/6Za  
Gz:ell$  
Slv91c&md,  
四. 问题分析 ]([^(&2  
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。 c0Yc~&RF  
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。 \: Q)X$6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -"6Z@8=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^@f.~4P*I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 heScIe N^`  
p^)w$UL}}  
五. 问题1:一致性 [LM9^*sG2V  
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?| "t%Jj89a\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !3)WW)"!r  
6h7TM?lt  
struct holder &3 *#h  
  { r"!xI  
  // <UwYI_OX  
  template < typename T > 6 IRa$h>H  
T &   operator ()( const T & r) const @plh'f}  
  { M{g.x4M@W  
  return (T & )r; O>d [;Q  
} sAS[wcOQ  
} ; o>HU4O}  
rE%H NPO  
这样的话assignment也必须相应改动: h_5CWQSi  
2  ZyO  
template < typename Left, typename Right > oQ}K_}{>  
class assignment '"T9y=9]s  
  { ;_#<a*f  
Left l; Gn^m541  
Right r; $"ACg!=M  
public : X#tCIyK,nV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y|S>{$W  
template < typename T2 > V[0 ZNT&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &qP0-x)  
} ; bnZ H  
[l}H%S   
同时,holder的operator=也需要改动: x/0loW?q^  
}$b!/<7FD  
template < typename T > S0`u!l89(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const VIg6'  
  { |nBs(>b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U|Uc|6  
} \_x~lRqJJ  
 54#P  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 FuC \qF  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xdh%mG:?  
-""(>$b 2  
return l(rhs) = r; Py#TXzEcC  
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。 #gVWLm<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: SqZ .}s  
Qna*K7kv  
template < typename Tp > fr`Q 5!0  
class constant_t EiVVVmm!  
  { _& r19pY  
  const Tp t; Q/0oe())  
public : ]QGo(+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \1hQ7:f;\  
template < typename T > 6!SW]#sD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O8~RfB  
  { L{oG'aK4  
  return t; 0Oa&vx  
} -us:!p1T  
} ; b[J0+l\!"  
/=g/{&3[a>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -Jt36|O  
下面就可以修改holder的operator=了 Z!3R  
gwr?(:?  
template < typename T > <[K3Prf C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q:=jv6T#  
  { Dus!Ki~8(t  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  ozKS<<  
} l,Fn_zO  
fL*+[v4  
同时也要修改assignment的operator() I%NeCd  
S gssNv  
template < typename T2 > a#l ytp  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gq@8Z AWn  
现在代码看起来就很一致了。 }rUAYr~VZ  
iH~A7e62OZ  
六. 问题2:链式操作 7$x%A&]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1OV] W f  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 [SD mdr1T$  
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。 hM[3l1o{|  
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。 *qu5o5Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct eL.WP`Lz  
56 Z  
template < typename T > E#,\[<pc  
struct result_1 U8-OQ:2.  
  { HD& Cp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T 2_iH=u  
} ; ?#Y:2LqPC  
R x(yn  
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: ;G[0%z+*  
;WAa4r>  
template < typename T > ,.h@tN<C  
struct   ref EwmNgmYq  
  { mX!*|$bs  
typedef T & reference; eiXl"R^  
} ; :@a0h  
template < typename T > 62MQ+H  
struct   ref < T &> 0 /9 C=v  
  { \hn$-'=4  
typedef T & reference; ^;F5ymb3U  
} ; +25=u|#4r  
G"tlJ7$myQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V.6pfL  
<sw=:HU  
template < typename T > A3*(c3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NC Y2^  
  { "Q:h[)a  
  return l(t) = r(t); z`.<dNg  
} '$eJATtC  
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。 {> 8?6m-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R$66F>Jz^  
xR8.1T?8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 <EcxNj1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: D _ 1O4/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 B?yj U[/R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <1B+@  
最后的布局是: ~mwIr  
                Add QPh3(K1w^  
              /   \ Od ^Sr4C  
            Divide   5 -Sn'${2  
            /   \ LAY:R{vI  
          _1     3 _*n `*"  
似乎一切都解决了?不。 m OE!`fd  
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。 FD&^nJ_{  
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。 J#ClQ%  
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: qS"#jxc==+  
]T)<@bmL  
template < typename Right > !dU$1:7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t%J1(H  
Right & rt) const }}ic{931  
  { */_'pt  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^\kH^   
} SH#*Lc   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !s?SI=B8  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 FvYciU!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 a s('ZD.9  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 W amOg0  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 )B)f`(SA"<  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? t1"#L_<e  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: hvQXYo>TZx  
M_-L#FHX  
template < class Action > ipl,{  
class picker : public Action &:IcwD&  
  { E/*&'Osq  
public : ;ISe@ yR;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} k<CbI V  
  // all the operator overloaded mF|KjX~s  
} ; A0U9,M  
^6R(K'E}  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 U*E)y7MY  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: \G7F/$g  
awvP;F?q|  
template < typename Right > $COjC!M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \v5;t9uBZ  
  { H0sTL#/L\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E`V\/`5D  
} ^]'_Qbi]}  
esQ$.L  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > NdSuOkwwt  
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。 Ej 5_d  
bk;uKV+<  
template < typename T >   struct picker_maker 5V\",PA W  
  { JAP(J~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @SpP"/)JY  
} ; ZTz07Jt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ; :q  
  { tq3Rc}  
typedef picker < T > result; %>_6&A{K,d  
} ; @\XeRx;  
_ZFEo< `'  
下面总的结构就有了:  o kA<  
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。 P\<:.8@$S  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 (_<,Oj#*S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 t89Tt@cf  
至此链式操作完美实现。 t|i<}2  
'L-DMNxBr  
M@<9/xPS  
七. 问题3 {>9ED.t  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 *B}O  
3 V>$H\H  
template < typename T1, typename T2 > e0(aRN{W  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v=0G&x=/  
  { m&gB;g3:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X<Z(,B  
} 3X11Gl  
x.wDA3ys  
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: `>`b;A4  
zBTW&  
template < typename T1, typename T2 > : ?BK A0E  
struct result_2 y%; o  
  { z\A ),;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S#v3%)R  
} ; jBOl:l,+  
n=C"pH#  
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? m,!SD Cq  
这个差事就留给了holder自己。 i,a"5DR8  
    geqP.MR  
G$MEVfd"  
template < int Order > `o295eiY(b  
class holder; 9J?s:"j  
template <> vr'cR2  
class holder < 1 > dzPewOre*  
  { K)~aH  
public : (IVhj^dQm  
template < typename T > ) y;7\-K0  
  struct result_1 matna  
  { c>{QTI:]  
  typedef T & result; '!8-/nlv1  
} ; ],S {?!'1  
template < typename T1, typename T2 > 9jqsEd-SW  
  struct result_2 BLO ]78  
  { O^row1D_  
  typedef T1 & result; lV %1I@[M  
} ; C-;w}  
template < typename T > uW[[8+t|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yg3nT:K_Y&  
  { ^PezV5(  
  return (T & )r; PC<_1!M]  
} @r/~Y]0Ye5  
template < typename T1, typename T2 > ]lBCK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C` ky=  
  { >20dK  
  return (T1 & )r1; -|KZOea  
} 6X%g-aTs  
} ; )3:0TFS}}k  
>>$`]]7  
template <> 3dj|jw5  
class holder < 2 > v /c]=/  
  { `w\P- q  
public : 9yC22C:  
template < typename T > |oXd4  
  struct result_1 ZDbe]9#Xh  
  { @|c])  
  typedef T & result; QR'#]k;>%  
} ; vBl:&99[/  
template < typename T1, typename T2 > pF8 #H~  
  struct result_2 xi(\=LbhY  
  { o5?Y   
  typedef T2 & result; [%N?D#;  
} ; {ptHk<K:)  
template < typename T > @e GBF Ns  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aYb97}kI  
  { DJ:'<"zH7  
  return (T & )r; qz>R"pj0g  
} GgG #]a!_f  
template < typename T1, typename T2 > Tgr,1) T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uoI7' :Nv  
  {  Q}L?o  
  return (T2 & )r2; yW= +6@A4  
} C$1W+(  
} ; 71{jedT  
A+0-pF2D  
r.\L@Y<  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 X&?s:A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n%7?G=_kj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: uwSSrT  
LsuOmB|^  
return l(i, j) = r(i, j); (jDz[b#OPz  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) lt&(S)  
SULFAf<  
  return ( int & )i; KaNs>[a8  
  return ( int & )j; ^x: lB>  
最后执行i = j; bPU i44P  
可见,参数被正确的选择了。 r_#dh  
lFyDH{!  
gYc]z5`  
Oti*"dV\::  
wc4BSJa,19  
八. 中期总结 j,+]tHC-  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ]$[sfPKA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ujX; wGje  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 V^5d5Ao  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Km8aHc]O~  
D![v{0er  
:]m.&r S,  
0\ = du  
Tn#Co$<  
p2i?)+z  
九. 简化 +SH{`7r  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 F#sm^%_2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dWvVK("Wj  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: '|zrzU=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5FoZ$I  
  +-*/&|^等 hu.o$sV3;  
2. 返回引用。 ZP<<cyY  
  =,各种复合赋值等 .+/d08]  
3. 返回固定类型。 d}[cX9U/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v\Uk?V5T  
4. 原样返回。 4 V')FGB$  
  operator, Kf[d@ L  
5. 返回解引用的类型。 rR> X<  
  operator*(单目)  S=(O6+U  
6. 返回地址。 o[Jzx2A<  
  operator&(单目) Go)$LC0Mi  
7. 下表访问返回类型。 }|kFHodo  
  operator[] k||t<&`Ze  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S' j g#*$  
  operator<<和operator>> T$xB H  
;/j2(O^  
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。 >CqzC8JF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: E[]5Od5#  
No'?8+i  
template < typename Left > ecghY=%  
struct value_return vA1Yya B  
  { E+]9!fDy<  
template < typename T > N>!:bF  
  struct result_1 H4w\e#|  
  { k2U*dn"9U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?BnU0R_r]  
} ; cQU;PH]  
-Z"4W  
template < typename T1, typename T2 > N]A# ecm  
  struct result_2 "La;$7ds  
  { r!mRUw'u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?l0Qi  
} ; YA4D?'  
} ; * j%x  
'+PKGmRW  
`<C<[JP:o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9{toPED  
6Yj{% G  
下面我们来剥离functor中的operator() lM6pYYEq=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Gmz^vpQ]t  
0@ Y#P|QF  
return l(t) op r(t) AG N/kx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) to'7o8Z  
return op l(t) +3)r szb72  
return op l(t1, t2) 'r?ULft1  
return l(t) op ~zqb{o^pT  
return l(t1, t2) op ?l0eU@rwQ  
return l(t)[r(t)] E7:xPNU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =:- fK-d  
@Jzk2,rI  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: K3yQ0k |  
单目: return f(l(t), r(t)); !GqFX+!Ju  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,@`?I6nKy  
双目: return f(l(t)); HEF e?  
return f(l(t1, t2)); g'(bk@<BP  
下面就是f的实现,以operator/为例 fE-R(9K  
6_Fr\H  
struct meta_divide P8tdT3*6/  
  { : uncOd.  
template < typename T1, typename T2 > m9 h '!X<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) oJ74Mra  
  { 35<A :jKS  
  return t1 / t2; r )F;8(  
} h.jJAVPi  
} ; 4l$OO;B  
|kYlh5/c d  
这个工作可以让宏来做: >HP `B2Q H  
b(iF0U>&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )kpEcMlR  
template < typename T1, typename T2 > \ N~v6K}`}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u^" I3u8$  
以后可以直接用 \Z[1m[{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d1<";b2Jt^  
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 -50DGA,K6  
(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。。。) ;CYoc4e  
<^5!]8*O  
2{-29bq  
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 bdg6B7%Q  
^#9385  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X0lPRk53(  
class unary_op : public Rettype u_(~zs.N]  
  { ;tjOEmIiU  
    Left l; "o5]:]h)  
public : [jMN*p?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hsC T:1i  
(Xd8'-G$m  
template < typename T > ujU,O%.n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fc~G*Gz~Z|  
      { nf.Ox.kM)  
      return FuncType::execute(l(t)); -@pjEI  
    } cHjQwl  
)PX VR T  
    template < typename T1, typename T2 > -'! J?~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 77P\:xc  
      { <J/ =$u/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ma.84~m  
    } i?x gV_q;  
} ; mMAN* }`O  
I |Oco?Q"  
}Q\%tZC#T  
同样还可以申明一个binary_op q~ H>rC(\  
wZqYtJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oz) [ -  
class binary_op : public Rettype "H-s_Y#  
  { cS ~OxAS  
    Left l; 3:)z+#Uk6  
Right r; ARKM[]  
public : NXW*{b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u,^CFws_  
l2D*b93  
template < typename T > bJ ~H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y t(D  
      { 9]4Q@%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); sPH 2KwEv  
    } 3SVGx< ,2  
F-&tSU,  
    template < typename T1, typename T2 > T[oC='I+O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u#0snw~)/  
      { ]}2)U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w0Qtr>"  
    } BEdCA]T  
} ; O'<V[Y} 6  
O)'CU1vMb  
A_xC@$1e<  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 #N|\7(#~u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 OF-k7g7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~tDYo)hH8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 RRL{a6(?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @!8aZB3odt  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 TEtmmp0OD  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8q2a8I9g  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) mQ"~x]  
下面是修改过的unary_op HW@wia  
eg0_ <  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > iq#{*:1  
class unary_op "+HJ/8Dd1  
  { afm\Iv[*  
Left l; LEb$Fd  
  s,z~qL6&  
public : 19 !?oeOU  
*1|7%*!8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ACszx\[K3  
,06Sm]4L,  
template < typename T > 9vI~vl l  
  struct result_1 w"hd_8cO  
  { BU`X_Z1)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -f+#j=FX  
} ; odv2(\  
S 'a- E![  
template < typename T1, typename T2 > kDmm  
  struct result_2 .u-a+ac<  
  { Y;i=c6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @8d 3  
} ; m1$tf ^  
5'2kP{;  
template < typename T1, typename T2 > KC/O EJ`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {6i|"5_j  
  { #;[G>-tC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [vg&E )V  
} oC0ndp~+&  
56V|=MzX]  
template < typename T > HD j6E"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #]` uH{  
  { fBSa8D3}`  
  return OpClass::execute(lt(t));  a"Qf  
} 4~fYG|a  
NL2 1se  
} ; %M6 OLq!K  
K;F1'5+=D  
01cBAu   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Q\Ek U.[I  
好啦,现在才真正完美了。 SUS=sR/N  
现在在picker里面就可以这么添加了: D An2Pqf  
J8ni}\f  
template < typename Right > 4cjfn'x  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fdl.3~.C  
  { c(Q@5@1y:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dCC*|b8h  
} & 3#7>oQ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 MAh1tYs4D  
I)rnF  
qng ~,m  
y`I>|5[ `  
+%dXB&9x|Z  
十. bind \xYVnjG,  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 4Aj~mA  
先来分析一下一段例子 SNj-h>&Mha  
lF}[ YL  
nY'V,v[F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @16GF!.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rN0<y4)!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sJ6.3= c  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 F8pA)!AH  
我们来写个简单的。 =uP? ?E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: t"=5MaQk-  
对于函数对象类的版本: )+ .=z  
yRXML\Ge  
template < typename Func > mjeJoMvN)H  
struct functor_trait b3A0o*  
  { R1];P*>%gZ  
typedef typename Func::result_type result_type; BT7{]2?&V  
} ; VD=H=Ju  
对于无参数函数的版本: p-4$)w~6i  
mixsJ}e  
template < typename Ret > PTe L3L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *X0>Ru[  
  { |{9<%Ok4P  
typedef Ret result_type; abo=v<mR  
} ; .}IW!$ dq  
对于单参数函数的版本: !XPjRdq  
W[2]$TwT  
template < typename Ret, typename V1 > Xa[k=qFo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =j.TDv'^nd  
  { Af3|l  
typedef Ret result_type; 3$?6rMl@y  
} ; cBxGGggB  
对于双参数函数的版本: O<S.fr,  
#&Hi0..y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > IuwE&#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !"^Zr]Qt+\  
  { vJWBr:`L  
typedef Ret result_type; s9Hxiw@D  
} ; y:'Ns$+  
等等。。。 1wFu3fh@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5B=uvp|Y  
CsZ~LQ=DB  
template < typename Func > s6H.Q$3L  
struct func_return a?[[F{X9^  
  { Iz0$T.T  
template < typename T > Q'OtXs 80  
  struct result_1 EBy7wU`S  
  { $1yy;IyR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]az(w&vqg2  
} ; { 4J.  
U1 _"D+XB  
template < typename T1, typename T2 > T^v763%  
  struct result_2 .a4,Lr#q.  
  { o[Ffa# sE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |A&;m}(Mt  
} ; 8$IKQNS  
} ; jVff@)_S  
Kg%9&l  
1K Vit{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JduO^Fit  
J"aw 1  
template < typename Func, typename aPicker > ZHTi4JY  
class binder_1 LG[N\%<!H  
  { .S//T/3O]Q  
Func fn; s"jvO>[  
aPicker pk; M}8P _<,  
public : #9,8{ O"  
g+#<;Gbpe  
template < typename T > h>pu^ `hk  
  struct result_1 Xg dBLb  
  { /4x\}qvU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q y qOtRk  
} ; Kd:l8%+  
M<-Q8 a~  
template < typename T1, typename T2 > ebBi zc=  
  struct result_2 Y 9$jJ1V  
  { ~1O|4mssS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \F|)w|v  
} ; '+9<[]  
24J c`%7,=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} p9"dm{  
UT;%I_i!'  
template < typename T > }#ink4dK:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t3)6R(JC  
  { lOm01&^"E  
  return fn(pk(t)); H_&to3b(  
} MG?,,8sO  
template < typename T1, typename T2 > m)A:w.o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9&sb,^4  
  { 0YiTv;mq;  
  return fn(pk(t1, t2)); \Oq2{S x\  
} ;EBKzB  
} ; {o~TbnC  
B $u/n  
_=HaE&  
一目了然不是么? |dR}S!fmG  
最后实现bind 3Q,&D'];[  
k8?._1t  
z"f@iJX?2  
template < typename Func, typename aPicker > U'=8:&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h$8h@2%  
  { 6{6hz 8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'V]C.`9c  
} qA>#;UTp  
{Z2nc)|7C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 CcQc!`YC  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 q/@2=$]hH3  
<tvLKx  
十一. phoenix (.UU40:t  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n.g-%4\q  
8:0/Cj  
for_each(v.begin(), v.end(), h *R@ d  
( r^5%0_F]  
do_ bTJ<8q  
[ p8'$@:M\  
  cout << _1 <<   " , " qur2t8gnxq  
] lie,A  
.while_( -- _1), P*KIk~J  
cout << var( " \n " ) t+v %%N_  
) NgTB4I 8P  
); +,,(8=5 g  
-Cyo2wk  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: {py%-W  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor xX-r<:'tmi  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Krae^z9R  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ao\P|K9MyL  
%,WH*")  
GL?b!4xx  
template < typename Cond, typename Actor > @)d_zWE  
class do_while LK DfV  
  {  .2&L.  
Cond cd; p3vf7eqn  
Actor act; W5Jw^,iPd  
public : #1-WiweO  
template < typename T > K 4GuOl  
  struct result_1 uH*6@aYPo  
  { _0+X32HjJ  
  typedef int result_type; GST#b6S  
} ; @_kF&~  
x3i}IC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lpXGsK H2  
hJ(vDv%  
template < typename T > Z[Tou  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i.^ytbH  
  { U)G.Bst  
  do a <C?- g|  
    { JOuyEPy  
  act(t); opH!sa@U  
  } *;@wPT  
  while (cd(t)); 3RaW\cWzg  
  return   0 ; _^W;J/He  
} U;W9`JT<.f  
} ; nF'YG+;|@  
P!]uJ8bi  
_tHhS@   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Mz&/.A  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 l:'#pZ4T  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 0!,uo\`  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 =.z;:0]'n  
下面就是产生这个functor的类: KRL.TLgq)  
j{lurb)y  
%M`48TW)  
template < typename Actor > fHd[8{;P:  
class do_while_actor :|n[zjK/S  
  { {.2\}7.c  
Actor act;  2yJ{B   
public : '^TeV=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :EOai%i  
Jw _>I  
template < typename Cond > 'Ou C[$Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qHZDo[  
} ; s|WwB T  
P] *x6c^n  
U> lf-iI2B  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1dLc/, |  
最后,是那个do_ (T*$4KGV  
OK]QDb  
6C2~0b   
class do_while_invoker ]JkEf?;.  
  { u{DEOhtI4  
public : }`gOfj)?i  
template < typename Actor > KhND pwO"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K.xABKPVc  
  { cTGd<  
  return do_while_actor < Actor > (act); %g@?.YxjT  
} 7 0?iZIK _  
} do_; WnG 2\(U  
p=:Vpg<!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ZGZNZ}~#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n1PptR  
最后来说说怎么处理break和continue e%cTFwX?n  
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。 3SIq od;%  
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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