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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7 Y>`-\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 DGZY~(]  
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, +'qX sfc  
L0mnU)Q}C  
sK%Hx`  
51M^yG&M  
  class filler 99Yo1Q 0  
  { ~d%;~_n  
public : )ozcr^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ff}a <w  
} ; +e8>?dkq  
!UMo4}Y  
&u1g7# #  
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: u[i7:V%  
7ITl3>  
1.0!H.>q  
CC>fm 1#i\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >U~|R=*  
Dq zA U7  
.?0>5-SfY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q|u8CX  
\_*MJ)h)X  
-[pCP_`)u  
HD:%Yv  
二. 战前分析 |N$?_<H  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 <P^hYj-swh  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 mheU#&|  
1n`1o-&l-  
.^LL9{?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D=~B7b:  
  /* --------------------------------------------- */ 1U7,X6=~  
vector < int *> vp( 10 ); (eRKR2% q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); WR a+zii,  
/* --------------------------------------------- */ Itr7lv'5xx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e*P=2*]M  
/* --------------------------------------------- */ A }-&C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \POnsM)+l  
  /* --------------------------------------------- */ \|~?x#aA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !FB \h<6  
/* --------------------------------------------- */ %Nm @f'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l7'{OB L  
o3F|#op  
``|gcG  
o'eI(@{F=  
看了之后,我们可以思考一些问题: G;Wkm|  
1._1, _2是什么? 7V=MRf&xQ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 EDHg'q  
2._1 = 1是在做什么? F:;!) H*  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #H;hRl  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 W{A #]r l  
w<Yv`$-`  
CzSZ>E$%U  
三. 动工 fK'.wX9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x[vBK8  
wHt J_Y  
Zlk,])9Q  
zkh hN"bX  
template < typename T > sOl>5:D6  
class assignment oSn! "<x  
  { 3^\?>C7  
T value; hD_5~d  
public : JY2/YDJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^XBzZ!h|  
template < typename T2 > ^Ti_<<X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -^iUVO`z  
} ; $Ns,ts(ng  
J%\- 1  
AfRW=&xdT  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _%'L@[ H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment eyT>wma0  
PFS;/   
V06CCy8n  
tlV &eN  
  class holder D0 /DI  
  { veUa|Bx.(v  
public : J3e:Y!  
template < typename T > /2;dH]o0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]cm6 |`pz  
  { Xnv@H:$mxk  
  return assignment < T > (t); (#6AKr9K  
} &~~aAg  
} ; `KpFH.k.K  
F$Im9T6  
bVoU|`c  
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: 76-jMcGi  
p}3NJV  
  static holder _1; b!0DH[XKV  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >Mvka;T]  
yiV G ]s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~:>AR` 9G  
而不用手动写一个函数对象。 #:J: YMv  
*@_u4T7|{  
{p`mfEE (  
Y?yo\(Cdx  
四. 问题分析 D~#Ei?aH  
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。 i:o}!RZ>  
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。 ZFS7{:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  nbI= r+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 AGOx@;w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (CdJ;-@D  
VF)uu[ f9  
五. 问题1:一致性 AF^T~?t  
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?| RU2c*q$^X  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xvU]jl6d  
d0(Cn}m"c  
struct holder <B6[i*&  
  { yu)q4C7ek  
  // Q>.BQ;q]  
  template < typename T > ^Q0&.hL@  
T &   operator ()( const T & r) const ?Jt$a;  
  { t5.`! 3EO  
  return (T & )r; ~>V-*NT8  
} $<B +K  
} ; 1O |V=K  
5|ic3  
这样的话assignment也必须相应改动: RMoJz6 ^>  
y 'OlQ2U  
template < typename Left, typename Right > "EoDQT"0  
class assignment 3VmI0gsm.>  
  { b~7Jh:%@;  
Left l; dUS  ZNY  
Right r; )QmGsU}?  
public : lT]=&m>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >':5?\C+-  
template < typename T2 > b1u}fp GF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ! ja[ 4.  
} ; 9UwLF`XM  
8j%'9vPi  
同时,holder的operator=也需要改动: <FY&h#  
x(8n 9Q>  
template < typename T > >1 @Ltvm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?"6Ov ]  
  { ueDvMP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); St@l]u9  
} e}A&V+  
<I; 5wv  
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。 B2 c@kru  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e,HMwD  
j{"z4Y4  
return l(rhs) = r; +$47v$p  
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。 {`% hgR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5IW8=$k~.)  
fXO_g  
template < typename Tp > .NJ|p=fy  
class constant_t 9Bz0MUbrLl  
  { @6 /yu>%  
  const Tp t; xCWz\-;  
public : %aU4,j^],o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xjo;kx\y^  
template < typename T > -gS"pE^1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Nt]qVwUm'Y  
  { #;[Bl=3(  
  return t; @%1IkvJV  
} G?`-]FMO  
} ; ;+ azeW ^  
0VN7/=n|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zB*euHIqZ  
下面就可以修改holder的operator=了 L@RIZu>ZW+  
@o>EBZ7MS  
template < typename T > 22 &'@C>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )%mg(O8uL  
  { g5+7p@'fV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); S]^`woD  
} dAc ?O-~  
2*[QZ9U[@  
同时也要修改assignment的operator() 5RF4]$zT  
0,_b)  
template < typename T2 > ;o0#(xVz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %@?A_jS  
现在代码看起来就很一致了。 zI^]esX!2_  
kA4@`YCl  
六. 问题2:链式操作 [dB$U}SEj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f'X9HU{Cz  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ~`qEWvPn  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。  fRB5U'  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 C&+6>L@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Fv8f+)k)Z~  
/7D<'MF  
template < typename T > ,\YAnKn6_  
struct result_1 P(,?#+]-  
  { w##^}nHOR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nirDMw[  
} ; A#rh@8h+  
fE]XWA4U  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Zd!U')5/  
OcmRZ  
template < typename T > =dZHYO^Cv  
struct   ref D3D}DaEYj  
  { &xXEnV  
typedef T & reference; 0|c}p([~  
} ; f>2MI4nMG  
template < typename T > wM~H(=s`D  
struct   ref < T &> wi_'iv  
  { SmhGZ  
typedef T & reference; 5'KA'>@  
} ; aUc|V{Jp  
pTJX""C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: iEm ?  
E5</h"1  
template < typename T > M5g\s;y;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const SJ?cI!=x  
  { MSw$_d  
  return l(t) = r(t); %Ip*Kq-  
} GbI-SbE  
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。 H1/?+N}(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _%/}>L>-`8  
YJ_\Ns+Ow  
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 zmI]cD@G  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *JX;|S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z//VlB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?'s6Xmd  
最后的布局是: s58 C2  
                Add :e<7d8E5n{  
              /   \ q?):oJ  
            Divide   5 KC`q#&dt  
            /   \ */^QH@P  
          _1     3 cPDQ1qre!  
似乎一切都解决了?不。 `R"~v/x  
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。 jYRP8 Yi  
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。 :9|\Z|S(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: *.#oxcll  
>UDd @  
template < typename Right > ~PnTaAPJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Fv74bC %  
Right & rt) const h[o6-f<D  
  { zZ=pP5y8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #P<N^[m  
} Hnk:K9u.B:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 EV pi^>M  
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。 #|[ M?3  
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。 PjKEC N  
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。 ^r6!l.  
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。 ;&V s4  
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? >J9oH=S6  
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: }e2VY  
vS\Nd1~?  
template < class Action > ]hos+;4p  
class picker : public Action +{<#(}  
  { ^D%FX!$  
public : U*3J+Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} YNwp/Y  
  // all the operator overloaded km~Ll   
} ; bKg8rK u  
2i;7{7  
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。 /!h;c$  
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: VTy9_~q  
Xpe)PXb  
template < typename Right > )R`xR,H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [AMAa]^  
  { I$q]. B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I/Jb!R ~  
} |a1{ve[  
BTgG4F/)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'R-3fO???  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 @,Gxk   
hj'(*ND7z  
template < typename T >   struct picker_maker ktIi$v  
  { 2 3OC2|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0}!\$"|D  
} ; n3A aZp[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (aOv#Vor]%  
  { 4=<tWa|@9  
typedef picker < T > result; kuyjnSo9i  
} ; hn#1%p6t  
BauU{:Sh  
下面总的结构就有了: R2Zgx\VV'  
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。 Zm6{n '  
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。 AbZKYF P  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _S>JKz  
至此链式操作完美实现。 ;>n,:355L  
:VTTh |E%#  
9$2/MT't  
七. 问题3 ;4Y%PV z~D  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &=VDASEu  
^0/j0]O  
template < typename T1, typename T2 > ``wSc0\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _/i4MtM  
  {  }Y;K~J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .l.a(_R  
} (J z1vEEV  
J0@X<Lt U  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Lhqz\o  
@Y1s$,=xB  
template < typename T1, typename T2 > EK4d_L]I  
struct result_2 sBcPq SMby  
  { O)[1x4U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vM5k_D  
} ; 6I%5Q4Ll  
e)(wss+d7P  
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? nDHTV !]<  
这个差事就留给了holder自己。 w@{=nD4p  
    'FDef#P<  
=weSyZ1~  
template < int Order > Uu`9 "  
class holder; Mnscb  
template <> zG(\+4GE!  
class holder < 1 > xL\0B,]  
  { thI F&  
public : Evedc*z~P  
template < typename T > lhqg$lb  
  struct result_1 ;C2K~8,  
  { {GQ^fu;q  
  typedef T & result; INJEsz  
} ; cLLbZ=`  
template < typename T1, typename T2 > NxsBX :XDn  
  struct result_2 !wNr3LG  
  { 2.l:O2<  
  typedef T1 & result; tNbN7yI  
} ; d8c=L8~jt  
template < typename T > R^Y <RI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |&zz,+E  
  { s+<Yg$)  
  return (T & )r; i%0ur}p  
} :51/29}  
template < typename T1, typename T2 > g\&g N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K1M%!JKh)x  
  { TA4!$7b$  
  return (T1 & )r1; E>D_V@,/  
} E&[{4Ml  
} ; 5:KQg  
Zg{KFM%  
template <> ppVHLrUh  
class holder < 2 > ;EP:o%r  
  { w|K'M?N14  
public : 4bYK}o S  
template < typename T > 8ap%?  
  struct result_1 7_inJ$  
  { !WQ-=0cm  
  typedef T & result; -#N.X_F  
} ; VgZsB$Ori  
template < typename T1, typename T2 > U_I5fK =  
  struct result_2 ^f4s"T  
  { hYG6 pTCb  
  typedef T2 & result; X:nN0p #  
} ; "W955?4m  
template < typename T > W *),y:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JehrDC2N  
  { 1cpiHZa  
  return (T & )r; 5>D>% iaHv  
} Q7jb'y$ozO  
template < typename T1, typename T2 > h7lDHIQf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "hH.#5j  
  { l~w2B>i)  
  return (T2 & )r2; U@uGNMKR  
} ;;6uw\6 O  
} ; !Fd~~v  
RAgg:3^  
C26>BU<  
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> >。 3u*4o=4e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \o*5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )<h*eS{  
R6;=n"Ueb  
return l(i, j) = r(i, j); >4TaP*_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) r\'A i6  
o$jLzE"  
  return ( int & )i; uKUiV%p!  
  return ( int & )j; Y 5- F@(  
最后执行i = j; $5aV:Z3P  
可见,参数被正确的选择了。 z[L8$7L  
!Prg_6 `  
0"  
Nfrw0b  
1WxK#c-)  
八. 中期总结 $P/~rZ@M@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Vc\MV0lr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l rlgz[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W$hx,VEy`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &=] ~0$  
N8F~8lTi  
IP xiV]c  
r*2+xDoEi  
)r xX+k+b/  
I9_RlAd  
九. 简化 ;g+N&)n  
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。 [+T.a t  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4xjPiHd<  
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: h-q3U%R4}@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [9evz}X  
  +-*/&|^等 fI?>+I5  
2. 返回引用。 \XCe22x]  
  =,各种复合赋值等 EE&K0<?T|:  
3. 返回固定类型。 1"MhGNynB>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) riY~%9iV'  
4. 原样返回。 {FeDvhv  
  operator, t5\-v_mG=&  
5. 返回解引用的类型。 Cjm`|~&e+  
  operator*(单目) IA8f*]?  
6. 返回地址。 U)fc*s  
  operator&(单目) Rr&h!YMb  
7. 下表访问返回类型。 }~e8e   
  operator[] ,<(}|go   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :}'=`wa  
  operator<<和operator>> #A1%gIw<v2  
9-&Ttbb4)0  
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。 ]b2pG'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^a0um/+M}  
EN<F# Y3E  
template < typename Left > JVvs-bK5  
struct value_return AVlhNIr  
  { +~m46eI  
template < typename T > N)uSG&S:  
  struct result_1 6Zm# bFQ  
  { q;T{|5/O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x9UX!Z5*>  
} ; L iN$ pwm  
e'6/` Evqz  
template < typename T1, typename T2 > aH)}/n  
  struct result_2 JU1~e@/'%  
  { Z]>O+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |mxDjgq  
} ; o[Q MTP  
} ; XKj|f`  
]#)()6)2v  
?PuBa`zDE  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ! `   
] {RDVA=]  
下面我们来剥离functor中的operator() ;w{tv($$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T"{>t  
q6McGHT  
return l(t) op r(t) oR)Jznmi}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @Q)OGjaq  
return op l(t) Q|S.R1L^  
return op l(t1, t2) uw>Ba %5  
return l(t) op g1/:Q%R,  
return l(t1, t2) op l%k\JY-  
return l(t)[r(t)] 7OcW C-<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [%"|G9  
,k +IPkN+  
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: CpUk Cgg  
单目: return f(l(t), r(t)); x[FJgI'r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lHN5Dr  
双目: return f(l(t)); sJB;3"~  
return f(l(t1, t2)); \pa"%c)  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]R+mKUZ9  
u 1J0$  
struct meta_divide Ec!"O3%!M^  
  { 8bTn^!1  
template < typename T1, typename T2 > RuL i,'u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ity & v 9  
  { <T` 7%$/E  
  return t1 / t2; ($q-_m  
} "Gsc;X'id  
} ; Go5J%&E9  
TH%Qhv\]  
这个工作可以让宏来做: ;v}GJ<3  
j$M h + 5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wcrCEX=I>{  
template < typename T1, typename T2 > \ -o ^7r@6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; U$O\f18  
以后可以直接用 m ifxiV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \r/rBa\  
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 ? ^0:3$La  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Z)I+@2  
[g7L&`f9  
g;H=6JeG/  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Lu?C-$a C  
.p<:II:6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nD_GL  
class unary_op : public Rettype hE-h`'ha`  
  { @x*c1%wg  
    Left l; L7n D|  
public :  L O}@dL  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} f}o\*|k_|  
td(li.,  
template < typename T > ef 8s<5"4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AHD=<7Rs  
      { ]0Y4U7W  
      return FuncType::execute(l(t)); ,82S=N5V!  
    } A!od9W6  
52@C9Q,  
    template < typename T1, typename T2 > ]i|h(>QWP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cq,SP&T~  
      { p)KheLiZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &y\prip  
    } Gw}%{=D9  
} ; y*4=c _Z  
:vmH]{R  
GSoX<*i  
同样还可以申明一个binary_op RVZ")Z(  
$h+1u$po  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .T}Wdn g  
class binary_op : public Rettype bBiE  
  { JgxtlYjl  
    Left l; \Z?9{J  
Right r; R|6Cv3:  
public : W =D4r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6|gCuT4  
rlMLW  
template < typename T > j b!x:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S 8kCp;  
      { bHY=x}Hv  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b_$4V3TA  
    } AiwOc+R  
tP:lP#9  
    template < typename T1, typename T2 > BOX{]EOj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T(#J_Y  
      { R}-(cc%5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4zXFuTr($  
    } aHV;N#Lx3  
} ; >"??!|XG^  
e6`Jbu+J<f  
jte.Xy~g  
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 0.\/\V:H6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1jx:;j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) S.mG?zbw  
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。 {AhthR%(1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +! ]zA4x  
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。。。 DEBB()6,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2bv=N4ly  
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) x!?u^  
下面是修改过的unary_op f&=AA@jLv  
9>= ;FY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +G$4pt|=  
class unary_op >f|||H}Snw  
  { P9/q|>F  
Left l; "SNn^p59k  
  |'e^QpU5  
public : Q{O+  
l#g\X'bK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z]A{ d[  
8f_l}k$Eg  
template < typename T > 1gE [v  
  struct result_1 Bj+S"yS  
  { #QS`_TlKk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q1T$k$n  
} ; IDad9 Bx  
kVuUjP6(c  
template < typename T1, typename T2 > fJ=0HNmX  
  struct result_2 sSr&:BOsi  
  { $| zX|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d8DV[{^  
} ; `vU%*g&R  
V)3KS-  
template < typename T1, typename T2 > ^\hG"5#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \q>bs|2  
  { DRSr%d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); RaO-H  
} MOQ6 :  
ZFA`s qT  
template < typename T > ZAW^/bo<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9# 23FK  
  { $r^GE  
  return OpClass::execute(lt(t)); O n8v//=&  
} "x#-sZ=  
+UCG0D  
} ; '<gI8W</  
raW>xOivR  
g!|=%(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 p99 ]  
好啦,现在才真正完美了。 <3oWEm  
现在在picker里面就可以这么添加了: I~[F|d>  
el&0}`K  
template < typename Right > {IjF+@I  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  Z< 1  
  { rbul8(1h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z@yW bjE7Z  
} 3>3Kwc~E  
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。 cA&9e<  
.zr-:L5{  
$6qh| >z.  
gLb`pCo/  
2ElJbN#  
十. bind ~b(i&DVK  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ;RH;OE,A  
先来分析一下一段例子 2my_;!6T[  
8mCxn@yV  
EHSlK5bD,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} OP;v bZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _Mi5g_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2kqup)82e  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 q'+)t7!  
我们来写个简单的。 7( #:GD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T*I{WW  
对于函数对象类的版本: ]q\b,)4 e  
<c*FCblv  
template < typename Func > 4aug{}h("  
struct functor_trait [Hx0`Nc K  
  { 0}<|7?  
typedef typename Func::result_type result_type; 3t.l5m Rg5  
} ; Z3%}ajPu[  
对于无参数函数的版本: #^#PPO  
[m- >5H  
template < typename Ret > SDL7<ZaE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Eu0akqZ  
  { We)xB  
typedef Ret result_type; q~rEq%tk  
} ; ]yV!  
对于单参数函数的版本: '"`IC\N^  
R1Pk TZP&  
template < typename Ret, typename V1 > )tG\vk=@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > NxfOF  
  { *=) cQeJ  
typedef Ret result_type; E!;SL|lj.  
} ; } F E>|1  
对于双参数函数的版本: k3~}7]O)  
bjyZk_\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > GL&y@6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YP 6` L  
  { n*o-Lo+Fe.  
typedef Ret result_type; __uA}f Zp  
} ; _,kj:R.  
等等。。。 :{{F *FM;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 97Lte5c6r  
rr/B= O7  
template < typename Func > XWn VgY s  
struct func_return 5CuuG<0  
  { X3(tuqmi  
template < typename T > a,Sw4yJ!Q  
  struct result_1 =NpYFKmMhV  
  { FW.7'7G@n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 84$nT>c  
} ; ?xA:@:l/  
XFg 9P}"  
template < typename T1, typename T2 > m )8BgCy  
  struct result_2 v0ujdp,B  
  {  vx\r!]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ih)zG  
} ; xg30x C[  
} ; oVnvO iAc  
1}S S+>`  
K'55O&2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1Vsz4P"O $  
:v0U|\j8/V  
template < typename Func, typename aPicker > 16w|O |^<  
class binder_1 ,k.3|aZE  
  { Gq+z/Be  
Func fn; f W!a|?e$  
aPicker pk; !]42^?GH  
public : 2iHUZzz\  
1 Rq,a  
template < typename T > B|Du@^$  
  struct result_1 fJ5iS  
  { i3dkYevs?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <qtr   
} ; Wfu(*  
7X`l&7IXP  
template < typename T1, typename T2 > bW$,?8(  
  struct result_2 )}g(b=  
  { oxC[F*mD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \4&fxe  
} ; u&^b~# T  
UG'Q]S#!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i% w3/m  
Bz^jw>1b  
template < typename T > iyA'#bE-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1=r#d-\tR  
  { -] L6=  
  return fn(pk(t)); v;BV@E0}x  
} Ld\R:{M"  
template < typename T1, typename T2 > aL*&r~`&e'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mh~q//  
  { lyIl-!|  
  return fn(pk(t1, t2)); eds o2  
} 2X.r%&!1M  
} ; oin$-i|Xp!  
<x@}01 ~  
YO#M/%^j  
一目了然不是么? =w;F<M|Y  
最后实现bind :Uz|3gq  
\O}E7 -  
g=39C>  
template < typename Func, typename aPicker > &?W0mW(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2I%MAb&1@  
  { %;cddLQ\xY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %.vQU @2A  
} .nB0 h  
83E7k]7]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 RtGWG*v4]  
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。 u0 P|0\  
bmJ5MF]_fG  
十一. phoenix _|iSF2f,X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: KmMzH`t}`  
1=t>HQ  
for_each(v.begin(), v.end(), 6{x(.=  
( ,kF1T,  
do_ C.~,qmOP  
[ Vdtry @Q  
  cout << _1 <<   " , " #eQJEajv5  
] "*($cQ$v  
.while_( -- _1), wy yWyf  
cout << var( " \n " ) ;P;-}u  
) vo`2\R.  
); ks"|}9\%<  
t,,k  
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: S\4tzz @  
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 x8wD0D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W6f/T3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: q_TR q:&.  
&wi e]  
M}d_I+  
template < typename Cond, typename Actor > 4y)P>c  
class do_while K$>%e36Cc  
  { E7NV ^4h  
Cond cd; (gy#js #  
Actor act; 0F]>Jby  
public : T29Dt  
template < typename T > B{|8#jqY  
  struct result_1 ? K ;dp  
  { GO8GJ;B-U  
  typedef int result_type; `)` n(B  
} ; TX$r `~  
Gnf~u[T6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} MJOz.=CbhR  
^X0P'l &D2  
template < typename T > 4NGA/ G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L_vISy%\b  
  { U[SaY0Z  
  do 6""G,"B  
    { wN`jE0 {  
  act(t); ]j'p :v  
  } T@G?t0  
  while (cd(t)); m=?KZ?U`  
  return   0 ; (0j}-iaQEZ  
} j:5=s%S  
} ; }3o|EXx=  
W"zab  
xGu r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). PfreAEv,  
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。 5i> $]*o  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 b@rVo;  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 }'""(,2  
下面就是产生这个functor的类: ,-i zEr  
D&/kCi=R  
}v Z+A  
template < typename Actor > ' qWALu  
class do_while_actor m5L-67[sB  
  { +g` 'J$  
Actor act; BbW^Wxd3  
public : f%Ns[S~r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _jJPbKz  
q;QbUO  
template < typename Cond > d`P7}*; `  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d\p,2  
} ; ;gBRCZ  
0*rQ3Z  
N03HQp)g  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2r!s*b\Ix  
最后,是那个do_ Zw*v  
!_`&Wks  
4#ug]X4Y')  
class do_while_invoker 8)O[Aq::  
  { bu |a0h7e  
public : ERpnuMb  
template < typename Actor > hJn%mdx~w|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const crqpV F]1]  
  { V=zi >o`   
  return do_while_actor < Actor > (act); Y,W uBH  
} "5-^l.CKH  
} do_; V^JV4 `o  
N F2/B#q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )=5ng-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3{ LP?w:@  
最后来说说怎么处理break和continue |UK}  
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。 Pf|siC^;s~  
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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