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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /fAAQ7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 N\rL ~4/  
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, 47f\  
i1bmUKZ8'L  
[r'A8!/|[  
Ea-U+7JC  
  class filler Imq-5To#  
  { M9Nr/jE  
public : >6)|># Wi  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 64>CfU(  
} ; 6}|h  
Vobq|Rd/%  
ovDPnf(  
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: 4G XS(  
Y hC|hDC  
eg1F[~YL/  
!_B*Po  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5OX[)Li  
)+w1nw|m  
XP?)x Dr8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GQQp(%T  
|{_>H '  
;y50t$0  
7?y 7fwER  
二. 战前分析 (Nv -wU  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 a;M{ -G  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 P|]r*1^5  
49c-`[d L  
y\Utm$)j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4"\cA:9a  
  /* --------------------------------------------- */ D{[{&1\)r  
vector < int *> vp( 10 ); 2i1xSKRYrD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2A:h&t/|C  
/* --------------------------------------------- */ qd#7A ksm  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); p8?v o ?^  
/* --------------------------------------------- */ * 1xs/$`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); J_m@YkK  
  /* --------------------------------------------- */ 2gMG7%d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5Z5x\CcC3  
/* --------------------------------------------- */ $CX3P)% `  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c %Cbq0+2  
X J)Y-7c  
j0V/\Ep)T<  
%'Q2c'r  
看了之后,我们可以思考一些问题: ela^L_NhF  
1._1, _2是什么? SY%y*6[6  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 SgehOu  
2._1 = 1是在做什么? NY.* S6  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 8&| o  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 js@L%1r#L  
\IImxkE  
1EEcNtpub]  
三. 动工 |%mZ|,[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \=bKuP(it  
s.Ai _D  
) ba~7A  
DL1nD5  
template < typename T > ]a4+]vLK  
class assignment vc&+qI+I3  
  { p\lR1  
T value; \AKP ea=  
public : Br 7q.  
assignment( const T & v) : value(v) {} }&e HU  
template < typename T2 > 1BZ##xV*:G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 40h$- VYT/  
} ; 'ET];iZ2  
4Z~ nWs  
~ILv*v@m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =2Yt[8';  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9n{Y6I x:  
C9sU^ ]#F  
x]x3iFD  
nH6SA1$kW  
  class holder C1=&Vm>g+  
  { >{tn2Fkg>  
public : -oyA5Y x0  
template < typename T > sA| SOAn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *YvtT (Gt  
  { $jE<n/8  
  return assignment < T > (t); zdrP56rzZ  
} ]$r]GVeN}H  
} ; m[v0mXE  
1bCE~,tD  
%"A8Af**I  
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: Y^!qeY  
jc9C|r  
  static holder _1; Q:megU'u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~&D =;M/  
(l{8Ix s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Za|iU`e\  
而不用手动写一个函数对象。 J4::.r  
sT2`y$ '  
+?U[362>  
IeYNTk &<  
四. 问题分析 FXJ0 G>F  
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。 '2lzMc>wvP  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Rh^@1{yr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Eb4NPWo  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t"GnmeH i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `KA==;0  
yO%^[c?  
五. 问题1:一致性 q*&H  
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?|  YFm%W@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mc?IM(t  
HAK,z0/  
struct holder Gkuqe3  
  { 1*hEbO  
  // $TXiWW+  
  template < typename T > -z`FKej   
T &   operator ()( const T & r) const INbV6jZL  
  { )mm0PJF~q  
  return (T & )r; $ uTrM8  
} }[JB%  
} ; Zo&i0%S\E  
=fRS UtX  
这样的话assignment也必须相应改动: ;99oJD,  
ny13+Q`^  
template < typename Left, typename Right > zJw5+ +  
class assignment  aO<7a 6  
  { )^o.H~Pv  
Left l; tI{]&dev  
Right r; JGHj(0j  
public : *xNc^ &.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c46-8z$  
template < typename T2 > _ZhQY,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } n3~axRPO  
} ; L/:l>Ko>7  
doL-G?8B  
同时,holder的operator=也需要改动: ,K,st+s|  
BQ Pmo1B  
template < typename T > \bdKLcKI,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c@[Trk m  
  { $4g {4-)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7!AyLw  
} `(HD'fud3  
N[W#wYbH  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 GLO3v. n;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 iUcX\ uW  
C+**!uYIB  
return l(rhs) = r; "G@K(bnHn  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 nUj`#%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: nIg 88*6b,  
fPD.np}  
template < typename Tp > i24k ]F  
class constant_t -O$vJ,*  
  { P0}B&B/a:  
  const Tp t; QO =5Q  
public : _$AM=?P &  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} flPS+  
template < typename T >  'l5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )$S=iL8(  
  { EF<TU.)Zf  
  return t; E:8*o7  
} ;'{7wr|9  
} ; qvc< _k^  
k( 0;>)<i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }MOXJb @  
下面就可以修改holder的operator=了 %}TJr]'F  
t)W=0iEd9  
template < typename T > v Z]j%c@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !nl-}P,  
  { -*mbalU,J  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !+3&%vQ)  
} }T$BU>z33N  
mBwz.KEm<  
同时也要修改assignment的operator() sf2%WPK  
_3%$E.Q  
template < typename T2 > Zy7kPL;b  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wY ItG"+6  
现在代码看起来就很一致了。 4k^P1  
|*t2IVwX  
六. 问题2:链式操作 c"tlNf?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O=bkq}  
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。 goiI* " 6M  
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。 h.R46:  
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。 ?rOj?J9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct PsUO8g'\  
X[.%[G|oj}  
template < typename T > b|AjB:G  
struct result_1 E pF9&)  
  { NTq_"`JjZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "=DQ {(L  
} ; Y$v d@Q  
yFk|8d-|  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <|k :%  
xKE=$SV(  
template < typename T > ggPGKY-b=  
struct   ref BTwc(oL  
  { * ;sz/.  
typedef T & reference; %pjY^tM/  
} ; @#hQ0F8  
template < typename T > 6 9$R.  
struct   ref < T &> N<SW $ o  
  { w!<e#Z]3b  
typedef T & reference; v`mB82s  
} ; #akJhy@m$  
7Ku&Q<mi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (L4llZ;q  
JZ`u?ZaJ/s  
template < typename T > &i3SB[|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O1jiD_Y!9  
  { <EqS ,cO^  
  return l(t) = r(t); @nwVl8  
} }ACg#;>/+  
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。 6, j60`f)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >|RoLV  
[@/p 8I  
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 8Ckd.HKpQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :4[>]&:u3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [L-wAk:Fb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 W2-l_{  
最后的布局是: Q*Jb0f  
                Add 8>j&) @q  
              /   \ !L;_f'\)6  
            Divide   5 6wpu[  
            /   \ LsI@_,XW<  
          _1     3 {9;-5@b  
似乎一切都解决了?不。 :mDOqlXW/  
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。 4E=QO!pVv  
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。 13 L&f\b  
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: >q?{'#i /  
NApy(e 5%  
template < typename Right > ]O:u9If  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C8v  
Right & rt) const 28M^ F~0  
  { eu)""l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f uU"  
} s+_8U}R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?`Mk$Y%my  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 2s,cyCw&  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 (qR;6l  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ;2`t0#J$]  
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。 zN5};e}^v  
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? +8 "8s  
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: 1,zc8>M  
_d7;Z%  
template < class Action > (gE<`b  
class picker : public Action %@ >^JTkY8  
  { %AqI'ObC  
public : _7u&.l<;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <2 kv/  
  // all the operator overloaded ;B2&#kot7  
} ; H/ ejO_{  
[giw(4m#y  
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。 &xUCXj2-z  
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: jC:D>  
w(S&X"~  
template < typename Right > (7,Q4T  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Jb9 @U /<\  
  { GHLFn~z@XJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `tT7&*Os  
} #68$'Rl"o1  
o*d(;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sm[zE /2b  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 U4Y)Jk  
W:WRG8(F  
template < typename T >   struct picker_maker &'DR`e O)  
  { 9T$%^H9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >}0H5Q8@  
} ; ??#EG{{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i*4v!(E  
  { rK;<-RE<[:  
typedef picker < T > result; d'Dd66  
} ; p}I\H ^"8+  
xr Ne:Aj  
下面总的结构就有了: wr:-n  
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。 c":2<:D&  
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。 [*C~BM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %/nDG9l  
至此链式操作完美实现。 BlT)hG(M>  
6&LmR75C  
xu]Kt+QnSk  
七. 问题3 8/P!i2o  
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。 X g7xy>{]  
bq5we*" V  
template < typename T1, typename T2 > !iX/Ni:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?%Q=l;W.  
  { cV`NQt<W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); PF)s>  
} &(o&Y  
Gp?pSI,b.t  
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: X$%W&:  
x FvK jO)  
template < typename T1, typename T2 > QQ =tiW  
struct result_2 vQoZk,  
  { =yJV8%pa  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @o<B>$tbu4  
} ; AS4oz:B  
]R09-s 0$7  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? HYJEz2RF  
这个差事就留给了holder自己。 S]e;p\8$Z  
    }-Nc}%5  
Qo(<>d  
template < int Order > j(pe6  
class holder; x'Nc}  
template <> xj]^<oi<  
class holder < 1 > C(xsMO'k,,  
  { |@'K]$vZ*  
public : !Ap*PL  
template < typename T > \4fuC6d2  
  struct result_1 *u[@C  
  { L?Ih;  
  typedef T & result; %r(qQM.Pl  
} ; &< FKcrZ,  
template < typename T1, typename T2 > ) 2jH&}K  
  struct result_2 W:}t%agis  
  { 9zLeyw\  
  typedef T1 & result; VEL!-e^X&  
} ; yZmeke)_  
template < typename T > ( ~JtKSq%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aOUTKyR ~  
  { +mO/9m  
  return (T & )r; vNm4xa%  
} I;{Ua *  
template < typename T1, typename T2 > >@Na6BH5v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W:8{}Iu<  
  { \ ~C/  
  return (T1 & )r1; {3Dm/u%=9|  
} GN+,9  
} ; !|J2o8g  
T7?z0DKi  
template <> 83)m#  
class holder < 2 > JFkx=![  
  { R@IwmJxX  
public : LZJFp@  
template < typename T > [|C  
  struct result_1 ^*,?x  
  { @G|z _  
  typedef T & result; W7\UZPs5t  
} ; +a+DiD>./  
template < typename T1, typename T2 > !]8QOn7=  
  struct result_2 Q 9<i2H  
  { qM d4awB R  
  typedef T2 & result; R{9G$b1Due  
} ; @|d`n\%x  
template < typename T > WvcPOt8Bp>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y@ c[S;  
  { %)o;2&aD  
  return (T & )r; \.=,}sV2Z  
} 8`|Z9umW*  
template < typename T1, typename T2 > q9nQ/]rkHF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ERfSJ  
  { G~f|Sx  
  return (T2 & )r2; VE^IA\J x  
} fQ f5%  
} ; L,sXJ23.  
8?hj}}H  
u X(#+  
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> >。 KP gzB^>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4B-+DH>{6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8y]{I^z}  
R`%O=S*]  
return l(i, j) = r(i, j); xv_Z$&9e>l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rpL]5e!  
b Kr73S9  
  return ( int & )i; p<Vj<6.=?  
  return ( int & )j; $A)[s$  
最后执行i = j; 2'}/aL|G  
可见,参数被正确的选择了。 M{X; H'2  
vZ|Wj] ;o  
^B(:Hv}G(:  
t28 y=nv  
ezhK[/E=  
八. 中期总结 88zK)k{  
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: r@G34Q C+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (_Rl f$D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 a=*JyZ.2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor L ?S#3@Pa  
Az6tu <  
.s3y^1C  
-K0!wrKC  
}J_#N.y  
piAFxS<6  
九. 简化 X>Y>1fI.  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Gi,4PD-ro  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A7aW]  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: mz3Dt>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Vd A!tL  
  +-*/&|^等 6FEIQ#`{  
2. 返回引用。 }i9VV+L#1  
  =,各种复合赋值等 f+4j ^y}  
3. 返回固定类型。 {0\9HI@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G4J)o?:m@  
4. 原样返回。 J QA]O/|N  
  operator, 'A'[N :i  
5. 返回解引用的类型。 WI-I+0sE  
  operator*(单目) d{(NeTs  
6. 返回地址。 + y|Q7+  
  operator&(单目) Z<[:v2  
7. 下表访问返回类型。 mN1n/LNi  
  operator[] vm8ER,IW)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |) CfO4  
  operator<<和operator>> 4&G #Bi  
^NFL3v8  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Ypx"<CKP}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Pr#uV3\  
>4nQ&b.u  
template < typename Left > 4 Xe8j55  
struct value_return +*x9$LSD  
  { r)[Xzn   
template < typename T > M^.>UZKyl  
  struct result_1 f<3lxu  
  { z#/"5 l   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g\G}b  
} ; oe[f2?-  
yMJ(Sf  
template < typename T1, typename T2 > gm7 [m}  
  struct result_2 %(:{TR  
  { QNGp+xUHJ9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; TPNKvv!s  
} ; |P7FPmn  
} ; FM<`\ d'  
H}g p`YW:4  
T (? CDc+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }N"YlGY\Yn  
Qn)AS1pL+  
下面我们来剥离functor中的operator() Koc5~qUY]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^#4Ah[:XA  
5.QY{ +k  
return l(t) op r(t) =LKf.@]#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xpBQ(6Y  
return op l(t) *s|'V+1  
return op l(t1, t2) HSEz20s  
return l(t) op qD,/Qu62  
return l(t1, t2) op i'[! 'HY  
return l(t)[r(t)] _=HNcpDA;0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] mnFmShu  
$.zd,}l@L  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: uj+{ tc  
单目: return f(l(t), r(t)); J>1%* Tz  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ym'!f|9AA  
双目: return f(l(t)); D7g B%  
return f(l(t1, t2)); wxy@XN"/i+  
下面就是f的实现,以operator/为例 RM>A9nv$\  
/ACau<U]t  
struct meta_divide AYfL}X<Ig  
  { A[uB)wWsn  
template < typename T1, typename T2 > &FWz7O>1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f( <O~D  
  { 9*VL|  
  return t1 / t2; uo bQS!  
} \=Od1i  
} ; b(t8TR#-  
$3*y)Ny^  
这个工作可以让宏来做: ~vcua@  
!\cVe;<r  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ eo^C[# .  
template < typename T1, typename T2 > \ P3v4!tR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [}dPn61  
以后可以直接用 ll*Ez"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &a)d,4e<M  
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 t :~,7  
(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。。。) eOx8D|^W  
N_d{E/  
)>@%;\qV  
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 Hz%<V *\{  
O^@F?CG :1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z/d {v:)  
class unary_op : public Rettype W j`f^^\HJ  
  { eKf5orN  
    Left l; syCT)}T6z  
public : pJuD+v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ).-#  
E6M*o+Y  
template < typename T > 8fktk?|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]dgi]R|`  
      { u=Xpu,q  
      return FuncType::execute(l(t)); kSEgq<i!  
    } &.qLE  
}<&?t;  
    template < typename T1, typename T2 > aU_l"+5>vq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >XX93  
      { "=LeHY=9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); uc}F|O   
    } ~+V$0Q;L  
} ; |~&cTDd  
Q<KF<K'0hg  
1 1(GCu  
同样还可以申明一个binary_op &3 Ki  
w9n0p0xr<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I:6XM?  
class binary_op : public Rettype 'K01"`#  
  { +ej5C:El_}  
    Left l; HLQ> |,9  
Right r; p<?lF   
public : Y0J:c?,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0A-yQzL|  
o{QV'dgu  
template < typename T > @Ae&1O;Zh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q)lD2  
      { %oquHkX%OJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t=|}?lN<  
    }  wG6Oz2(  
rBi6AM/  
    template < typename T1, typename T2 > s,AJR [  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [:q J1^UU  
      { s^4wn:*$zd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -]{ _^  
    } Z9q4W:jyS  
} ; OW@"j;6 3`  
4'`H H  
Gm\)1b  
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 yeBfzKI{b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 R3.w")6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [_(uz,'  
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。 hJ8% r_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {u9n?Z%  
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。。。 dLeos9M:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _HjB'XNr(  
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) (I(U23A~  
下面是修改过的unary_op R lbJ4`a  
?L H[,8z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > MgN;[4|[h  
class unary_op Xw jm T  
  { 5|>ms)[RQ  
Left l; -AU'1iRcK7  
  uFhPNR2l  
public : %s9*?6  
?^MH:o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  TU6YS<  
p@O,-&/D  
template < typename T > -3wid1SOm  
  struct result_1 3Zs0W{OxU  
  { L{l}G,j<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; x\yr~$}(J  
} ; mG@[~w+  
Ag*?>I  
template < typename T1, typename T2 > 6c27X/'Z  
  struct result_2 9 C{Xpu  
  { ^k{/Yl  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ygX!'evY  
} ; `[XH=-p  
lw?C:-m  
template < typename T1, typename T2 > g>'6"p;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U3v~R4  
  { t6kLZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); p]?eIovi  
} w^n&S=E E~  
mo= @Zt  
template < typename T > DYC2bs>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pU,\ &3N  
  {  G;A  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3[l\l5'm8  
} cIkA ~F  
^L Xr4  
} ; rq1~%S  
3/& |Z<f  
aO9\8\^  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 8^^ehaxy  
好啦,现在才真正完美了。 8JW0;H<  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3W.D^^)eCV  
E)X_  
template < typename Right > Et}%sdS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const VeQ [A?pER  
  { Bxj4rC[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h\Zh^B6J  
} ,.gJ8p(0x  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;;U&mhz`  
R_Bf JD.  
|c-`XC2g  
!4t%\N6Ib  
,p\*cHB9  
十. bind *|0W3uy\Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 p{SIGpbR&  
先来分析一下一段例子 Kj6+$l   
i@<w"yNd_  
_F8-4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} PM {L}tEQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (ijO|%?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5pRVA  
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。 15DlD`QV  
我们来写个简单的。 p4b6TI9;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %U1HvmyK  
对于函数对象类的版本: sn@)L~$V  
tfe'].uT  
template < typename Func > UB% ;P-RD  
struct functor_trait xz,M>Ua  
  { G0ENk|wbbj  
typedef typename Func::result_type result_type; >v%UV:7ap  
} ; )9!ZkZbv_m  
对于无参数函数的版本: .3 ^*_  
^$lsmF]^  
template < typename Ret > <)@^TRS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `R$bx 64  
  { gti=GmL(L  
typedef Ret result_type; 3v<9 Z9O  
} ; MpJx>0j/J  
对于单参数函数的版本: HsK5 2<  
^}GR!990  
template < typename Ret, typename V1 > z &[[4[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > P$G|o|h  
  { Fd9Z7C  
typedef Ret result_type; + V-&?E(  
} ; Ob -k`@_|  
对于双参数函数的版本: .MRLA G  
*P[N.5{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > rX&?Xi1JeV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tLx8}@X"  
  { cuQ=bRIb  
typedef Ret result_type; P99s   
} ; N{zou?+  
等等。。。 7jF2m'(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5c l%>U  
+;;pM[U  
template < typename Func >  Qp>Q-+e0  
struct func_return %!)Dk<  
  { rHgrC MW  
template < typename T > kc:2ID&  
  struct result_1 ~bJ*LM?wOP  
  { ^kj%Ekt7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `#N7ym;s@  
} ; g/soop\:  
' 9  
template < typename T1, typename T2 > &]/.=J  
  struct result_2 HnfTj5J@  
  { ZsYT&P2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JTB5#S4W  
} ; 3836Di:{  
} ; 6T~xjAuJ3T  
uM~j  
Q /\Hc  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y~M  H  
l,3[hx  
template < typename Func, typename aPicker > c}FZb$q#  
class binder_1 wD&b[i  
  { 1{S" axSL  
Func fn; n-_-;TYH  
aPicker pk; (wIpq<%  
public : lq!l{[Xp  
u5FlT3hY.  
template < typename T > BK]q^.7+:  
  struct result_1 ];go?.*C  
  { #VEHyz6P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }KHdlhD  
} ; Z5o6RTi  
L1k_AC1.M  
template < typename T1, typename T2 > Sc*O_c3D  
  struct result_2 H;$OCDRC  
  { cf0D q~G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y85/qg) H^  
} ; 7=8e|$K_  
dg1h<]T"9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} x AD:Z "  
X}xy v  
template < typename T > F XOA1VEg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D[)g-_3f6<  
  { X &6p_Lo  
  return fn(pk(t)); \qqt/  
} T0Q)}%L  
template < typename T1, typename T2 > nrMm](Y45  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,!3G  
  { ,r{\aW@  
  return fn(pk(t1, t2)); s7<x~v+^  
} 8hi|F\$_h  
} ;  `' 5(4j  
nj~1y ')  
.3&zP  
一目了然不是么? +I7n6s\  
最后实现bind W@1Nit-R  
`bffw:; %  
n9Z|69W6>  
template < typename Func, typename aPicker > nqt;Ge M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O s@ d&wm  
  { Uax- z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); RJ1 Q.o  
} *.AokY)_a  
1_!*R]aq  
2个以上参数的bind可以同理实现。 E[>4b7{g:  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 h \b]>q@  
w3c[t~R8  
十一. phoenix jx&pRjP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }.O2xZ;}]'  
_ pM&Ya  
for_each(v.begin(), v.end(), z{cIG8z  
( "*WzoRA={  
do_ CEE`nn  
[ lN)U8  
  cout << _1 <<   " , " ^ S'}RZ*>  
] 4,T!zT6&  
.while_( -- _1), zo&'2I  
cout << var( " \n " ) ~fn2B  
) Hm4:m$=p4  
); ?ZDXT2b~~  
Iw8;",e2  
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: L{;q^  
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 ad8kUHf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 iVzv/Lqm1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Q i#%&Jz>f  
r@0HqZx`  
b2. xJ4  
template < typename Cond, typename Actor > SY_T\ }  
class do_while b40zYH`'{  
  { a1B_w#?8  
Cond cd; &96I4su  
Actor act; ~S15tZ $  
public : 5zX;/n~  
template < typename T > xxgS!J  
  struct result_1 3Ln~"HwP  
  { kehv85  
  typedef int result_type; at${^,&  
} ; `h/j3fmX?  
gYfN ?A*`_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~T9%%W[  
/Ou`$2H87  
template < typename T > :O)\v!Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \1hbCv$Hf  
  { (EGsw o  
  do ^[Cpu_]D  
    { G2U=*|  
  act(t); i)g=Lew  
  } r.0IC*Y  
  while (cd(t)); A9ia[2[  
  return   0 ;  pI|Lt  
} \%z#|oV#<  
} ; 2i*-ET  
N^pTj<M<g  
F]\(p=U.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). CTQF+Oe8O  
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。 kB {  
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。 >{p&_u.r-  
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。 n]?Yv E  
下面就是产生这个functor的类: y{+$B Y$_  
\:9dt8(-U  
'8K5=|!J  
template < typename Actor > eRc+.m[  
class do_while_actor qZACX.Hw  
  { qk;*$Q  
Actor act; '=K [3%U  
public : 56t9h/y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} je@F:5  
 P&"8R  
template < typename Cond >  \B) a57  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kIhP 73M  
} ; $#4Qv5}  
q&OF?z7H  
Qn'Do4Le  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;[TC`DuNj0  
最后,是那个do_ 8}z]B^?Fy  
<qjNX-|  
Uyf<:8U\  
class do_while_invoker P,U$ X+  
  { dCv@l7hE  
public : 3fPd|F.kF  
template < typename Actor > Tlc3l}B*Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G<n(\85X  
  { )@+lfIE(l  
  return do_while_actor < Actor > (act); $BHbnsaQ  
} ]5| o8.  
} do_; /orpQUHA  
Bu|U z0Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? hbl%<ItI49  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !lxs1!:  
最后来说说怎么处理break和continue bW03m_<M<1  
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。 OiBDI3,|+  
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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