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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda toq/G,N Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 X"4 :#s  
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-oQ 9[~  
rd*`8B  
5`TbM  
RZ(*%b<C  
  class filler %h}Qf&U_  
  { ,buSU~c_Q  
public : S(B$[)(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~$I9%z7@  
} ; WrA!'I  
uwQ~4   
k<.$7Pl3U  
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: Zj+S "`P  
jL }bGD  
 ;Y6XX_  
nx   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <EhOIN7@*D  
v r=va5  
#?OJ9pyG'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *oby(D"p  
{8TLL @T4  
oO0dN1/  
7U9*-9  
二. 战前分析 ,Wv@D"4?  
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。 |/qwR~  
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  ?z hw0  
q9e(YX>  
&d%\&fCm(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q,i&%  
  /* --------------------------------------------- */ *^ZJ&.  
vector < int *> vp( 10 ); KKBrw+)AJ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); B(pxyv)  
/* --------------------------------------------- */ \;!}z3Ww  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); J?wCqA  
/* --------------------------------------------- */ TANv)&,|9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i;flK*HOZ9  
  /* --------------------------------------------- */ -w dbH`2Z"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9QQiIi$74U  
/* --------------------------------------------- */ Dias!$g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Wc*jTip  
V-{3)6I$hG  
D6$*#D3U  
x%v[(*F#y  
看了之后,我们可以思考一些问题: e3 #0r  
1._1, _2是什么? H[S}&l\D4  
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。 ,QeJ;U  
2._1 = 1是在做什么? -> ^Ex`  
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。  uc<JF=  
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。 kxanzsSr9  
Y>/T+ub  
(-no`j  
三. 动工 bu?4$O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L">\c5ca  
rD\)ndPv  
]c9\[Kdq}H  
x>cl$41!W  
template < typename T > YE*%Y["  
class assignment HBdZE7.x)3  
  { CN{xh=2qY[  
T value; pjN4)y>0  
public : }T5 E^  
assignment( const T & v) : value(v) {} fN_qJm#:$y  
template < typename T2 > P=[_W;->}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7es<%H  
} ; 6~!QibA|P  
S8j!?$`  
C09rgEB\B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |JL?"cc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^ Fnag]qQ  
w;{=  
S4_C8  
gkM Q=;Nn  
  class holder e7Sp?>-d  
  { "5!T-Z+F  
public : +a'LdEp  
template < typename T > 1K UM!DUD  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V0<g$,W=  
  { 3;O4o]`  
  return assignment < T > (t); yPd6{% w  
} 8FIk|p|l^  
} ; &RHZ7T  
'8yCwk  
j S4\;  
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: /V {1Zw=  
|iA8aHFU  
  static holder _1; &7XsyDo6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 '5m4kDs  
FN w0x6,~R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dC<2%y  
而不用手动写一个函数对象。 #z1/VZ  
r j.X"  
k\TP3*fD  
Ygbyia|  
四. 问题分析 [ [#R ry  
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。 3&!v"ms  
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。 Eq?U$eE  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bzXeG;c<7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :4r{t?ytXw  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >B<#,G  
@__m>8wn  
五. 问题1:一致性 9/`3=r@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| *iN5/w{VG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &qzy?/i8  
Y?qUO2  
struct holder \ iA'^69  
  { jL7r1pu5  
  // D#D55X^6*  
  template < typename T > mKqXB\<  
T &   operator ()( const T & r) const ^;9<7 h[l  
  { %L|xmx!c  
  return (T & )r; 95E #  
} R/xT.EQ(N  
} ; 2 :4o`o  
o%,?v 9  
这样的话assignment也必须相应改动: y`i?Qo3  
D<`M<:nq  
template < typename Left, typename Right > vGnFX0?h  
class assignment 25Ro )5  
  { k. NJ+  
Left l; bzr QQQ  
Right r; Hr7?#ZX;e  
public : -<ome~|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |[0Ijm2  
template < typename T2 > [1Aoj|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } T/.UMw  
} ; O ^!Bc}$  
 "D'rsEh  
同时,holder的operator=也需要改动: ~.4y* &  
&lgzNC9g%  
template < typename T > ~Zn|(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const AmZW=n2^  
  { }[=)sb_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ULhXyItL  
} B]NcY&A  
9q+W>wt  
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。 ${rWDZ0Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 k 1a?yH)=  
Ai"MJ6)  
return l(rhs) = r; 2+/r~LwbK  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 dW2 2v!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fk9q3  
<5"&]! .  
template < typename Tp > &8pGq./lr=  
class constant_t +_{cq@c  
  { { P,hH~!  
  const Tp t; %gQUog  
public : cs7^#/3<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2$MoKO x8$  
template < typename T > Fe %Vp/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vcCNxIzEG  
  { B9Mp3[   
  return t; d >NO}MR  
} d&AO 4^  
} ; ^<Gxip  
XdmpfUR,13  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P*B @it  
下面就可以修改holder的operator=了 a~J!G:(  
5}Id[%.x  
template < typename T > ;5.<M<PH  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jo0XF]  
  { LEOri=?RF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T*gG <8  
} `K:n=hpF  
eEfGH  
同时也要修改assignment的operator() _BY+Tfol  
 4Y}Nu  
template < typename T2 > IdMwpru(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *>"NUHq  
现在代码看起来就很一致了。 %6%mf>Guf  
}K@m4`T  
六. 问题2:链式操作 )-o jm$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B'Jf&v  
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。 4:S]n19nq  
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。 &ds+9A  
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。 2 S~(P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2@lGY_O!m  
!*L)v  
template < typename T > $U. |  
struct result_1 w;{Q)_A  
  { OF={k[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M 87CP=yc  
} ; G[JWG  
N Uv Vhy]{  
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: #rF`Hk:  
_WvVF*Q"k  
template < typename T > J}[[tl  
struct   ref $./aK J1B  
  { FNuE-_  
typedef T & reference; 1x=x,lcL  
} ; 7V8k =  
template < typename T > ^"p . 3Hy  
struct   ref < T &> Ynvf;qs  
  { ]Ml  
typedef T & reference; )XavhS~Ff  
} ; z/+{QBen8  
T*SLM"x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _k26(rdI@-  
.D ^~!A  
template < typename T > akNqSZwj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r180vbN$  
  { L%(NXSfu7  
  return l(t) = r(t); Pzq^x]  
} 9Q}g Vqn  
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。 j`"!G*Vh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,mHUo4h1O  
8C8S) ;  
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 .{c7 I!8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =]-z?O6^`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ye=4<b_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8Th,C{  
最后的布局是: O1c:X7lHc  
                Add HV)aVkr/&  
              /   \ I/O/*^T  
            Divide   5 Z#Kf%x.  
            /   \ &PRoT#,  
          _1     3 J,)ytw]  
似乎一切都解决了?不。 h2T\%V_j  
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。 /{`"X_.o  
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。 &.?E[db"h  
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: tm5)x^7  
`*B0n>ol,  
template < typename Right > d1\nMm}v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const " (O3B  
Right & rt) const )dX(0E4Td/  
  { ,3 /o7'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Sx QA*}N  
} RG'76?z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (m,H 5  
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。 [ 5}Q  
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。 5v)bs\x6  
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。 o ?vGI=  
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。 Q17dcgd  
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?  |@'O3KA  
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: /P@%{y  
cZ?$_;=  
template < class Action > 3k9n*jY0  
class picker : public Action L55 UeP\  
  { S}VS@KDO  
public : 3~tu\TH6d  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i(;`x  
  // all the operator overloaded Lu.+J]Rz  
} ; {CI4AT!?W  
t!3N|`x  
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-,}ug|  
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: lTqlQ<`V  
DbH;DcV7  
template < typename Right > ^_|kEvk0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <C&|8@A0  
  { ]}N01yw|s  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )h]#:,pm  
} $~.YB\3  
KH;~VR8"/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O6G'!h\F  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]$Z:^" JS3  
s2G9}i{  
template < typename T >   struct picker_maker N$]er'`  
  { \\<=J[R.M  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  &Q~W{.  
} ; iOURS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w'(/dr  
  { Xj/z),  
typedef picker < T > result; *"8Ls0!  
} ; B+`4UfB]Z}  
? /z[Jx.  
下面总的结构就有了: vHpw?(]  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 (?\+  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 5\bGCf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g) oOravV  
至此链式操作完美实现。 Mz6(M,hkq  
NUltuM  
dJ6fPB|k  
七. 问题3 0,t%us/q  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 W]ca~%r  
g) u%?T  
template < typename T1, typename T2 > Vz/w.%_g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _=s9o/Cn]  
  { -Y/i h(I^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O+=%Mz(l  
} 4kM/`g6?,q  
U*$P"sS`  
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: xrg?{*\  
Y)X7*iTi'j  
template < typename T1, typename T2 > E@ U]k$M  
struct result_2 bJ!\eI%ld  
  { X"r)zCP+t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; EYq?NL='  
} ; [UzD3VPg  
~#*C,4m  
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? *pJGp:{6V?  
这个差事就留给了holder自己。 ^)gyKl:E'  
    8mreHa  
o2ggHZe/=@  
template < int Order > dyWp'vCQs\  
class holder; (CxA5u1|l  
template <> :uo1QavO@,  
class holder < 1 > $gBQ5Wd  
  { ZiJF.(JS  
public : C!5A,|DX  
template < typename T > p5fr}#en  
  struct result_1 :'Qiwf&  
  { `sYFQ+D#O  
  typedef T & result; M@A3+ v%K  
} ; F$?Ab\#B  
template < typename T1, typename T2 > ;yt6Yp.6e  
  struct result_2 ?N<My& E  
  { ;9T}h2^`B  
  typedef T1 & result; %f1%9YH  
} ;  h$l/wn  
template < typename T > D9oNYF-V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tbRW6  
  { V|MGG  
  return (T & )r; ={:a N)  
} .Ix3wR9  
template < typename T1, typename T2 > X=$Jp.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _AX 9 Mu]  
  { 'V:Q :  
  return (T1 & )r1; :x\[aG9  
} 6^"QABc  
} ; P9cx&Hk9  
-&8( MT*  
template <> &R72$H9C8i  
class holder < 2 > S:_Ms{S  
  { YO7U}6wBt  
public : E JkHPn  
template < typename T > QO'Hyf t  
  struct result_1 :X;G]B .  
  { 4qOzjEQ  
  typedef T & result; !wy _3a  
} ; i<Vc~ !pT  
template < typename T1, typename T2 > m@2E ~m  
  struct result_2 \cIN]=#  
  { b&z#ZY  
  typedef T2 & result; X8|H5Y:  
} ; FQ< -Wc  
template < typename T > 7]h%?W !  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]ZY2\'  
  { $xbC^ k  
  return (T & )r; 9pp +<c  
} ;28d7e}  
template < typename T1, typename T2 > *r`=hNr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v/`D0g-uX)  
  { A5XMA|2_  
  return (T2 & )r2; (0$~T}lH  
} }\"EI<$s  
} ; 3Zb%-_%j  
]" 'yf;g  
@Po5AK3cy  
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> >。 iE~!?N|a3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g&Vhu8kNIA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }Ce9R2  
7OV^>"S  
return l(i, j) = r(i, j); YJJ1N/Z1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) fq7#rZCxX  
"Oxr}^% i  
  return ( int & )i; hLO)-ueb  
  return ( int & )j; yE$PLM  
最后执行i = j; %6m/ve  
可见,参数被正确的选择了。 uwNJM  
9p{ 4-]  
/7AHd ;  
nQF& ^1n  
Qd} n4KF\  
八. 中期总结 @Kpm&vd(  
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: ; vH2r~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0]DOiA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8?yIixhw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kuEXNi1l  
`a83RX_\  
n2U &}O  
%F*9D3^h  
]>n{~4a  
(t4i&7-  
九. 简化 7H7 Xbi@  
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。 6$`<Y?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [EAOk=X  
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:  0,Ds1y^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 b fxE}>  
  +-*/&|^等 5nG\J g7  
2. 返回引用。 /JD}b[J$  
  =,各种复合赋值等 wLV,E,gM  
3. 返回固定类型。 ng1E'c]0@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F @PPhzZ  
4. 原样返回。 iQG!-.aX  
  operator, tr0b#4  
5. 返回解引用的类型。 W5|{A])N  
  operator*(单目) %BI8m|6  
6. 返回地址。 P3oYk_oW  
  operator&(单目) Xb _ V\b0  
7. 下表访问返回类型。 S:xXD^n#H  
  operator[] L!Jx`zM^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y+-yIMt$r  
  operator<<和operator>> 2I.FSR_G?  
y1V}c ,  
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。 PR{ubM n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a5a ;Fp  
r:QLU]   
template < typename Left > ;z:Rj}l  
struct value_return _J,**AZ~z  
  { uo:RNokjJ  
template < typename T > E?w#$HS  
  struct result_1 &CG94  
  { mv9D{_,pD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -)A:@+GF  
} ; t^#1=nK  
f|> rp[Gk  
template < typename T1, typename T2 > YU,zQ V'  
  struct result_2 yFE0a"0y  
  { N8 sT?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [L%Ltmx  
} ; xQ9t1b|{e  
} ; Tu vs}  
*DJsY/9d}'  
WIWo4[(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b_+o1Zy`  
` m 5\  
下面我们来剥离functor中的operator() Es=G' au  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [@K'}\U^+  
&9e  
return l(t) op r(t) +)c<s3OCE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q;K]NP-_p  
return op l(t) @&*TGU  
return op l(t1, t2) %Wtf24'o;v  
return l(t) op =ejcP&-V/  
return l(t1, t2) op |~9jO/&r  
return l(t)[r(t)] eaRa+ <#u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] HNZ$CaJh  
iM .yen_vp  
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: VwR\"8r3  
单目: return f(l(t), r(t)); !}=eXDn;A_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); a~KtH;7<  
双目: return f(l(t)); IADSWzQ@  
return f(l(t1, t2)); B>u`%Ry&  
下面就是f的实现,以operator/为例 8@3=SO  
> ?+Rtg|${  
struct meta_divide !.h{/37]  
  { ruaZ(R[  
template < typename T1, typename T2 > b:(+d"S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^B.Z3Y  
  { -^NW:L$|  
  return t1 / t2; RE!WuLs0"  
} +*.*bo  
} ; )Kx.v'  
8GkWo8rPk  
这个工作可以让宏来做: A rE~6X  
UP#@gxF  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q<>u) %92@  
template < typename T1, typename T2 > \ TG=A]--_a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /  Xnq0hN  
以后可以直接用 l>*X+TpA,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) L|[i<s;  
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 Od.@G~  
(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。。。) +}jzge"  
/ `cy4<  
DN^+"_:TB  
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 =p|IWn{P  
3[#^$_96b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :[a*I6/^  
class unary_op : public Rettype F- kjv\  
  { j+!u=E  
    Left l; '@t,G,FJ  
public : C b'|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \BBs;z[/  
kQI'kL8>  
template < typename T > %@QxU-k_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QFTiE1mGH  
      { Pll%O@K  
      return FuncType::execute(l(t)); 0d[O/Q`  
    } #8jiz+1 _  
I=DVMG|  
    template < typename T1, typename T2 > G)0 4'|W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L#`X ]E  
      { J@_M%eN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Qi\]='C  
    } g_4%M0&AX  
} ; x)80:A}  
`n,RC2yo  
h.-L_!1B7  
同样还可以申明一个binary_op &._"rhz  
`K VSYC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 39^+;Mev  
class binary_op : public Rettype )EMlGM'2q  
  { 5 CnNp?.t^  
    Left l; `U0XvWPr[  
Right r; tnpEfi-  
public : IV~)BW leT  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C32*RNG?U  
f)vnm*&-  
template < typename T > ~v&Q\>'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B\D)21Ik}%  
      { XK~HfA?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); USART}Us4  
    } jR\pYRK  
/%&5Iq\:vA  
    template < typename T1, typename T2 > 6[t(FcS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7 @\i5  
      { p` ~=v4;b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "3_X$`v"!  
    } t=lDN'\P  
} ; w[a(I} x  
5_A*I C]  
Na`> pH  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ( x% 4*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 AQ FnS&Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) FVNTE +LW  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 S/Ic=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! lDBAei3iB  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 YuuTLX%3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^coCsV^CW"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) (Jb#'(~a  
下面是修改过的unary_op +Zi+ /9Z(H  
)Q9Qo)D T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [ 1G wcXr  
class unary_op o(}%b8 K  
  { C D6N8n]  
Left l; z,ryY'ua/I  
  &qY]W=9uK  
public : F<h+d917  
{$t*XTY6R  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1q=Q/L4P  
_{):w~zi  
template < typename T > |WUM=g7PC  
  struct result_1 ,e|"p[z ~T  
  { B0 A`@9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7"Nda3  
} ; ^EN )}:%Z  
0"j:-1  
template < typename T1, typename T2 > ^$dbyj`  
  struct result_2 ElTB{C>u  
  { 7Wv.-LD6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $S>bcsAy  
} ; *Mg@j;+5s  
).HA #!SE  
template < typename T1, typename T2 > He8]Eb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W.s8!KH:  
  { ;d>n2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K:9AP{+  
} IkmEctAU  
k|>yFc  
template < typename T > q'trd};xR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M_+W5Gz<  
  { 8wO4;  
  return OpClass::execute(lt(t)); vr"Pr4z4i  
} k:7Gb7\  
a:GM|X  
} ; ic}TiTK  
o6w8Y/VPu  
zrSYLG  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug CN` ~DD{  
好啦,现在才真正完美了。 22ySMtxn  
现在在picker里面就可以这么添加了: PI$i_3N  
yX*$PNL5w  
template < typename Right > g :B4zlKG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }UcdkKq  
  { mc`Z;D/mt  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); '+l"zK ]L-  
} L1+s0g>  
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。 k$5l kP.  
Q)XH5C2X  
cjhwJ"`H  
k:V9_EI=  
hl0X, G+@  
十. bind mw^>dv?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 R<I#. KD  
先来分析一下一段例子 z.(DDj  
lq.]@zlSO  
k(7Q\JKE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rS!@AgPLE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *MlEfmB(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 PepR ]ym  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 g/68& M  
我们来写个简单的。 gREk,4DAv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 'Qg!ww7O  
对于函数对象类的版本: g - !  
*@^@7`W  
template < typename Func > cGm?F,/`  
struct functor_trait [;yH.wn#5  
  { V=fh;p  
typedef typename Func::result_type result_type; AB3OG*C9  
} ; sMVk]Mb  
对于无参数函数的版本: WZHw(BN{+  
8JQ\eF$ma  
template < typename Ret > B1FJAKI);  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C6F7,v62  
  { :J @3:+sr  
typedef Ret result_type; `#W+pO  
} ; I YtiX  
对于单参数函数的版本: F#L1~\7  
mA.,.<xE@  
template < typename Ret, typename V1 > 6~jAh@-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1_!?wMo:f  
  { :_xfi9L~W0  
typedef Ret result_type; 7f k)a  
} ; mrsmul{  
对于双参数函数的版本: }pf|GdL  
+w.$"dF!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > XUVj<U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 31 <0Nw;l  
  { S"?fa)~  
typedef Ret result_type; N<b2xT  
} ; IUEpE9_  
等等。。。 #^]vhnbN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _OjZ>j<B.  
Xm|~1 k_3  
template < typename Func > ){)-}M  
struct func_return =Yl ea,S  
  { dR_6j}  
template < typename T > Nr]Fh  
  struct result_1 LjGZp"&{  
  { 1,h:|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; djnES,^%9  
} ; W,H8B%e  
}.'rhR+  
template < typename T1, typename T2 > 2ry@<88  
  struct result_2 4'`P+p"A  
  { i\^4EQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >W >Ei(f  
} ; ORF:~5[YS`  
} ; z7sDaZL?_  
(p12=EB<  
'@@!lV  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $+n6V2^K)7  
`) cH(Rj  
template < typename Func, typename aPicker > Q~0>GOq*  
class binder_1 ffR%@  
  { Y-y yg4JH  
Func fn; 573,b7Yf  
aPicker pk; %1jcY0zEQ  
public : pZ \7!rON  
~ffT}q7^  
template < typename T > R)*DkL!  
  struct result_1 -L]-u6kC[  
  { 9)W &yi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OqciZ@#5n  
} ; x>##qYT  
_ {wP:dI "  
template < typename T1, typename T2 > )kI**mI}  
  struct result_2 7p]Izx8][  
  { Ic_NQ<8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q!'p   
} ; _ h#I}uJ~  
<,GVrVH=t"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3Ji$igL  
g6lWc@]F  
template < typename T > 7mdd}L^h Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K.mxF,H  
  { yj_> G  
  return fn(pk(t)); 6*>Lud  
} @j}%{Km]Y  
template < typename T1, typename T2 > MaHP):~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;9h;oB@  
  { %EVgSF!r  
  return fn(pk(t1, t2)); D@68_sn  
} #I453  
} ; w5%i  
=HsE:@  
300w\9fn&  
一目了然不是么? VSDua.  
最后实现bind 2 HQ3G~U  
LYRpd  
HrsG^x  
template < typename Func, typename aPicker > #L+:MA7H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h,m 90Hd+  
  { rq8 d}wj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); lcm [l  
} Z#H<+S(  
_7;:*'>a4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3rKJ<(-2/  
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。 ]'(D*4  
%2 zmc%]r  
十一. phoenix gHstdp_3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9ZJ 8QH  
=8?Kn@nMN  
for_each(v.begin(), v.end(), zX&SnT1~  
( ?BfE*I$\h  
do_ (V jU,'h  
[ 1\&j)3mC  
  cout << _1 <<   " , " X@DW1<wEt  
] jO&*E 'pk  
.while_( -- _1), v}Ju2}IK  
cout << var( " \n " ) h5@G eYda  
) gd*Gn"  
); b@;Wh-{d  
[TFJb+N&  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: X^ Is-[OvE  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor V9v20iX  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XhM!pSl\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pzz* >Y  
87 s*lS  
gk%@& TB/  
template < typename Cond, typename Actor > rYr*D[m]  
class do_while |M?vFF]TN  
  { b[<RcM{r}  
Cond cd; :HO5 T  
Actor act; z2uL[deN'"  
public : Fa )QDBz)  
template < typename T > *$<W"@%^J  
  struct result_1 [^5;XD:%&l  
  { @9B*V~ <  
  typedef int result_type; \CMZ_%~wU  
} ; A<X?1$  
)?$[iu7 s  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D:_W;b)  
c[,h|~K/_?  
template < typename T > 6UeYZ g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v .jxG {~.  
  { T^1 Z_|A  
  do 8#7qHT;cx  
    { + t5SrO!`  
  act(t); Tf86CH=)5  
  } pZ.b X  
  while (cd(t)); CP~ZIIip"  
  return   0 ; \x}\)m_7M<  
} cgMF?;V  
} ; sF{aG6u   
9RJF  
h)HEexyRg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H&)}Z6C"  
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。 Mqr_w!8d  
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。 3T2]V?   
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。 @b,Az{EH  
下面就是产生这个functor的类: 9 %T??-  
"=djo+y  
5G f@n/M"  
template < typename Actor > T+<.KvO-  
class do_while_actor -!j6&  
  { q<dG}aj  
Actor act; *5%vU|9b  
public : nF,F#V8l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T- en|.  
^viabkf C  
template < typename Cond > _p-e)J$7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &J>e; X  
} ; N*o{BboK;  
D:1@1Jr  
JLoF!MK}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %f;dn<m=c  
最后,是那个do_ E~%n-A  
h1w({<q*ov  
8:,($a/KF  
class do_while_invoker kFn/dQ4|  
  { V*giF`gq  
public : Q/+`9z+c  
template < typename Actor > Dr3_MWJ+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,vR?iNd:q[  
  { rAH!%~  
  return do_while_actor < Actor > (act); lP F326e  
} h_%q`y,  
} do_; .^Sgl o  
VeYT[Us"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "v8p<JfB`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V?uT5.B2  
最后来说说怎么处理break和continue @+gr/Pul^  
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。 J}#gTG( '  
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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