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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #cj6{%c 4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (`SRJ$~f  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, USFD y  
)o\jJrVDf  
UzXE_ S  
pO8ePc@=D  
  class filler >iS`pb  
  { t){"Tf c:  
public : -(O-%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _qb Ih  
} ; {Fzs@,|W.  
WL`9~S  
\*,=S52  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: p>_;^&>&  
Vy_2.  
JG9`h#  
Wrrcx(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :4^\3~i1X  
hFiIW77 s2  
piU /&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G_>#Js  
_+ .\@{c  
o)OUWGjb/K  
9-]i.y  
二. 战前分析 DGevE~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ,f1q)Qf  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 >~K qg~  
@ym/27cRE  
jy]JiQ B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `DT3x{}_S  
  /* --------------------------------------------- */ tzy'G"P|  
vector < int *> vp( 10 ); )xb|3&+W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Rb(SBa  
/* --------------------------------------------- */ aR,}W\6M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TYI7<-Mp:[  
/* --------------------------------------------- */ >vuY+o;B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wvrrMGU)a  
  /* --------------------------------------------- */ 7\ nf:.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  9CCkqB/  
/* --------------------------------------------- */ *D'$"@w3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q~o,WZG  
+za8=`2o  
U^qt6$bK  
'ejvH;V3i  
看了之后,我们可以思考一些问题: "R8KQj  
1._1, _2是什么? Hcc"b0>}{  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Ela-,(Glk  
2._1 = 1是在做什么? M-i_#EWP  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &Q}*+Y]G  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 rHP%0f 9:  
&-5_f* {  
_-5,zP R  
三. 动工 tgjr&G}a@0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _z[#}d;k  
<cA/<3k)  
J)mh u}  
%F kMv  
template < typename T > 4(-b x.V  
class assignment 1 { , F  
  { 1^i Pji/  
T value; M>M`baM1  
public : erVO|<%=R  
assignment( const T & v) : value(v) {} %T7nO%p  
template < typename T2 > 5s{ABJ\@V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0euuT@_$  
} ; Q:ezifQ  
6%Be36<  
`GXkF:f=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?YeWH WM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %%cHoprDa  
={hX}"*D  
JoSJH35=:  
9:I6( Zv0  
  class holder %r4 q8-  
  { 6i0A9SN  
public : aTf`BG{kw  
template < typename T > j[Uxa   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7<H |QL&  
  { LHJ":^  
  return assignment < T > (t); ~Y.tz`2D  
} o!Rd ^  
} ; 'Wa,OFd\8  
si4don  
C{2xHd/*  
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: m!U9m  
OM{WI27  
  static holder _1; inlk++Og  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )Fb>8<%  
4[r/}/iGo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~{}#)gGU  
而不用手动写一个函数对象。 Y<0 4RV  
#2iD'>bQ  
wp7!>% s{  
|a{Q0:  
四. 问题分析 )/t?!T.[  
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。 C ;(t/zh  
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。 Ged[#Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lDmtQk-SN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r\;ut4wy  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YIR R=qpn  
W-/}q0h  
五. 问题1:一致性 j5I`a 1j`  
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?| 6=N`wi  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :rP#I#,7w  
n<B<93f/  
struct holder /pp1~r.s?>  
  { j1 =`|  
  // cwV]!=RtO  
  template < typename T > 5[n(7;+gw  
T &   operator ()( const T & r) const gl&5l1&  
  { h~wi6^{&Y  
  return (T & )r; 5{$LsL  
} OxGE%R,  
} ; e6_ZjrQf  
n&A'C\  
这样的话assignment也必须相应改动: ^T~gEv  
CIVnCy z  
template < typename Left, typename Right > -l}IZY  
class assignment [=%TnT+^9  
  { _20#2i&  
Left l; i_][P TH  
Right r; w{k)XY40sW  
public : dJ?XPo"Cm=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Cye$H9 2  
template < typename T2 > ={?v Ab:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7H>@iI"?  
} ; n[YEOkiG  
yz2Ci0Dwy  
同时,holder的operator=也需要改动: t*@z8<H  
K gN)JD>  
template < typename T > +y 87~]]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const WL+]4Wiz  
  { L#)(H^[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w-@6|o,S  
} sE{pzPq!  
>R/$1e1Y  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 g,:j/vR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _Jv 9F8v  
&Z?ut *%S  
return l(rhs) = r; 6oSQQhge  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ASPy  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h d~$WV0#  
U:F/ iXz  
template < typename Tp > 4.RG4Jq  
class constant_t ~XeFOM q  
  { a}SdW  
  const Tp t; PA w-6;  
public : 4 g. bR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1009ES7*  
template < typename T > a(]`F(L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XBQ\_2>  
  { #"fJa:IYG7  
  return t; d2s OYCKe  
} E2L(wt}^  
} ; t:LcNlN|  
VOsqJJ3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `]Bxn) b(  
下面就可以修改holder的operator=了 {A|TowBN  
 ;v  
template < typename T > jEXW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const DP/J (>eG  
  { P'MY[&|mM'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Jw~( G9G  
} ``ekR6[8c  
i* R,QN)  
同时也要修改assignment的operator() fri0XxF  
v}^5Rp&m  
template < typename T2 > -yDs< Xl  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~7!7\i,Y8\  
现在代码看起来就很一致了。 w#i[_  
97!>%d[0  
六. 问题2:链式操作 z'p:gv]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l8K5k:XCU3  
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。 p1c3Q$>i  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 >MJ?g-  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 I|$ RJkD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct A$g+K,.l  
G1 o70  
template < typename T > :`) ~-`_  
struct result_1 M\b")Tu{0  
  { PN+G:Qv  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z=&z_}M8  
} ; 0:KE@=  
e$c?}3E!z  
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: <ktzT&A  
)x#5Il H  
template < typename T > j\RpO'+}  
struct   ref M9!AIHq4  
  { _B2V "p  
typedef T & reference; R6 XuA(5  
} ; }G$]LWgQx  
template < typename T > yz+, gLY  
struct   ref < T &> t)oapIeIe  
  { "x'),  
typedef T & reference; B@Nt`ky0*  
} ; ,~zj=F  
Q-rL$%~='  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y<\^ 7\[x  
W&:[r/8wA  
template < typename T > J` { 6l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +a= 0\lpOy  
  { #n\C |  
  return l(t) = r(t); O$`UCq  
} l6[lJ0Y  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 \F,DA"K_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !~<siy  
Q4s&E\}  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 O gmO&cE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v;y0jD#b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nD" ~?*Lt  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 64Gi8|P  
最后的布局是: z41_oG7   
                Add 3HyhEVR-#~  
              /   \ O\;=V`z-  
            Divide   5 !}3,B28  
            /   \ P];JKE%  
          _1     3 151tXSzLT  
似乎一切都解决了?不。  V[pvJ(  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 C-P06Q]  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 c.H?4j7ga  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ghk5rl$   
NCA {H^CL  
template < typename Right > @D`zKYwX1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D y6$J3 r  
Right & rt) const sPNfbCOz  
  { ( g :p5Rl  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E(<LvMiCa  
} +V v+K(lh$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ZeasYSo4P  
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。 dTEJ=d40  
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。 5T4"j;_.BL  
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。 jj\[7 O*  
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。 {gf>*  
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? ;Hm'6TR!  
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:  Kn+=lCk  
b`cYpcs  
template < class Action > \9)[ #Ld  
class picker : public Action <2  
  { _J?SIm  
public : zW{ 6Eg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Wf02$c0#K  
  // all the operator overloaded 5IMSNGS  
} ; {g/wY%u=  
hN`gB#N3  
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。 v@ONo?)  
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: {j(4m  
X7aXxPCq1  
template < typename Right > ](r ^.k,R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2xmk,&s  
  { (0*v*kYdL+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nYv#4*  
} ]>:^d%n,}  
0yof u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 67<CbQZoN3  
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。 J;~|p h  
1JTbCS  
template < typename T >   struct picker_maker  0V11#   
  { 3 %(Y$8U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; EHf)^]Z  
} ;  :q2YBa  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K, (65>86;  
  { }(i(Ar-  
typedef picker < T > result; Mps *}9  
} ; H$!-f>Rxa  
'ND36jHcRD  
下面总的结构就有了: C@dGWAG  
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。 F%6*Df;cSe  
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。 5ouQQ)vA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qR,.W/eS8  
至此链式操作完美实现。  ';lfS  
.A<sr  
+802`eax  
七. 问题3 LZWS^77  
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。 |Mg }2!/L  
AF#_nK) @  
template < typename T1, typename T2 > O.:I,D&]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `!c,y~r[  
  { .K9l*-e[=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %<U{K;  
} .Vx|'-u  
$^vP<  
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: ;e;\q;GP  
NXgRNca  
template < typename T1, typename T2 > hYvNcOSks  
struct result_2 BF|*"#s  
  { J9@}DB  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5g NLO\  
} ; !P|5#.eC  
IhW7^(p\  
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? D3?N<9g  
这个差事就留给了holder自己。 Qyj(L[KJ  
    |QYZRz  
oa0X5}D  
template < int Order > J/S{FxNe]  
class holder; ^@_).:oX7  
template <> ZO7bSxAN-  
class holder < 1 > {'IFWD.5  
  { {% F`%_{"  
public : VN|G5*  
template < typename T > Pf8u/?/  
  struct result_1 fNxw&ke8&  
  { :HZ;Po   
  typedef T & result; 1p CkWe  
} ; 7zI5PGWw  
template < typename T1, typename T2 > $9i9s4u^  
  struct result_2 PRp E$`WK  
  { G ]lvHD  
  typedef T1 & result; IIP.yyh>  
} ; 2Guvze_bU  
template < typename T > *]!l%Uf%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (UzPklkZ  
  { iBHw[X,b  
  return (T & )r; F50 JJZ  
} eUs-5 L  
template < typename T1, typename T2 > )VY10 R)$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5+y`P$K@  
  { "A7<XN<  
  return (T1 & )r1; 0ny{)Sd6um  
} R92R}=G!  
} ; K`gc 4:A  
l:z };  
template <> FQ##397  
class holder < 2 > 7:kCb[ji"  
  { ;Vo mFp L  
public : =, TSMV  
template < typename T > `e*61k5  
  struct result_1 bFn(w:1Q  
  { PSEWL6=]N  
  typedef T & result; ?360SQ<  
} ; N?^_=KE@  
template < typename T1, typename T2 > .D3`'K3t{[  
  struct result_2 ^N{X "  
  { \P@S"QO  
  typedef T2 & result; ]-EN/V  
} ; _Y7:!-n}   
template < typename T > x:C@)CAr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !OQuEJR  
  { Loc8eToZ  
  return (T & )r; +I.v!P!^  
} Fo LDMx(  
template < typename T1, typename T2 > '8={ sMy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =SL^>HS.fo  
  { S| "TP\o  
  return (T2 & )r2; PHl4 vh#E!  
} uH] m]t  
} ; GDmv0V$6  
]gHLcr3  
w< mqe0  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %Y 2G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  0/*X=5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q06@SD$   
4%>+Wh[  
return l(i, j) = r(i, j); ^@N`e1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (l2<+R%1  
gQ,4xTX  
  return ( int & )i; ;3 dM@>5[  
  return ( int & )j; ?M]u$Te/.  
最后执行i = j; X$PS(_M  
可见,参数被正确的选择了。 }Oh5Nm)  
_]_LF[  
'Dq"e$JM<  
O E]~@eU  
CL )%p"[x  
八. 中期总结 8ur_/h7  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: r.Lx%LZ\^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 sHF%=Vu  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 XC2Q*Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .:SfM r;G  
MKe *f%  
I'P.K| "R  
P1e5uJkd  
~"\P~cg0J  
.;j"+Ef   
九. 简化 /:^tc/5U ]  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 h4hd<,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #W.bZ]&WA  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;wp W2%&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R<t&F\>  
  +-*/&|^等 8db6(Q~P  
2. 返回引用。 *eMLbU7  
  =,各种复合赋值等 WE7>?H*Ro  
3. 返回固定类型。 R,XD6'Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bf{Ep=-  
4. 原样返回。 we @Yw6<  
  operator, y.%i  
5. 返回解引用的类型。 cx<h_  
  operator*(单目) Us*Vn  
6. 返回地址。 DU(X,hDBF  
  operator&(单目) Scf.4~H 0  
7. 下表访问返回类型。 &,F elB0*  
  operator[] PaA6Z":  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;,R[]B01u  
  operator<<和operator>> E=3#TBd  
\?[O,A  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Jr|K>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: YALyZ.d  
+)% ,G@-`  
template < typename Left > _%XbxP6rH  
struct value_return eNHpgj  
  { "ngSilH?D  
template < typename T > /Lj%A   
  struct result_1 ^9n}-Cqeq  
  { ?#x'_2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; N" 8*FiZ|  
} ; Bc5YW-QD  
3@%BA(M  
template < typename T1, typename T2 > pFG]IM7o/u  
  struct result_2 1mAUEQ!  
  { Al)lWD}j2g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }7otuO(pRo  
} ; se }pdL}  
} ; lrq>TJEcx  
(q0No26;(  
3#7ENV`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "Wxo[I  
1*TXDo_T  
下面我们来剥离functor中的operator() OA\vT${5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %-T}s`Z  
6hR^qdHg  
return l(t) op r(t) '3IkPy1Uz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) oD Q9.t  
return op l(t) Zjw!In|vC  
return op l(t1, t2) 02;f2;I  
return l(t) op pW`ntE#L  
return l(t1, t2) op xzuPie\  
return l(t)[r(t)] gF$1wV]e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !k4 }v'=  
0-6:AHix  
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: SjFF=ib  
单目: return f(l(t), r(t)); qQwJJjf  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y^5T/M  
双目: return f(l(t)); Zb 12:?  
return f(l(t1, t2)); 8ct+?-3g  
下面就是f的实现,以operator/为例 oSpi{ $x  
oFX"F0rx  
struct meta_divide m 4wPuW  
  { Cb4d|yiS8  
template < typename T1, typename T2 > i7Y s_8A"9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BXagSenc  
  { <>ZBW9  
  return t1 / t2; o6`Y7,]  
} 3RBpbTNWp  
} ; r3*+8 D~a_  
$w 5#2Za  
这个工作可以让宏来做: 0[_O+u  
9/@FADh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m9\@kA  
template < typename T1, typename T2 > \ z36brv<_'p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; PmuEL@'^ U  
以后可以直接用 N` @W%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =*@MQ  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 4f_ZY5=  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 3sd{AkD^  
P2A]qX  
5WrIg(l  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ?GaI6?lbn  
}[XB]Xf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5P5A,K  
class unary_op : public Rettype PEOM1oY)w  
  { 3:l:~Vn  
    Left l; 5?#OR!N  
public : jV(xYA3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1R^XWAb  
/y+;g{  
template < typename T > vWPM:1A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'Qp&,xK  
      { \}]=?}(  
      return FuncType::execute(l(t)); (:</R$I  
    } Y3 Pz00x  
:pL1F)-*  
    template < typename T1, typename T2 > r_qncy,F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^=4I|+P,6.  
      { {ziYd;Ys1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =rf )yp-D  
    } "u3fs2  
} ; WcV\kemf  
wsdB; 6%$  
'7RR2f>V  
同样还可以申明一个binary_op -+j9X;h:  
DjevX7Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /r::68_KQP  
class binary_op : public Rettype s K""  
  { 'PmHBQvt&  
    Left l; i{1)=_$Vt`  
Right r; bv:0EdVr  
public : n',9#I(!L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jWO&SWso  
)sqp7["-  
template < typename T > : pE-{3I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const + Tgy,oD0  
      { F1{?]>G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H`+]dXLB  
    } r-1yJ  
B^_$ hJncc  
    template < typename T1, typename T2 > )eTnR:=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nsr _\F\  
      { @4W\RwD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); di)noQXkB-  
    } L:k@BCQM  
} ; EDP I*@>  
x0AqhT5}  
O|^6UH  
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 4X(1   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'aSZ!R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _^ CQ*+F  
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。 z$8e6*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ZPxOds1m  
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。。。 :3E8`q~c1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3Aqe;Wf9%+  
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) >ji}j~cH  
下面是修改过的unary_op 6bA~mC^&  
$z`cMQ r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eJVOVPg<,  
class unary_op Z7KB?1{G  
  { b& _i/n(  
Left l; ~PH1|h6  
  V fE^g\Ia  
public : a-UD_|!  
E``!-W  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c!(~BH3p  
pO7{3%  
template < typename T > ShsP]$Yp  
  struct result_1 fO^EMy\  
  { .eDxIWW+ft  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mXN1b!  
} ; 6"rFfdns  
!kHyLEV  
template < typename T1, typename T2 > +gD)Yd  
  struct result_2 .x-Z+Rs{g  
  { q9a wzj  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~; O= 7  
} ; J~yd]L>  
*fuGVA  
template < typename T1, typename T2 > zM9).D H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 644hQW&W  
  { AIRVvW~($  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :'^dy%&UB  
} +2k|g2  
D.oS8'   
template < typename T > R(7X}*@X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !~$YD*" S  
  { Yf2+@E  
  return OpClass::execute(lt(t)); S#%JSQo:  
} pFv[z':&Q  
MCWG*~f  
} ; RZ,<D I  
i5~ /+~  
&oK/ ]lub  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Q,M/R6i-  
好啦,现在才真正完美了。 2dV\=vd  
现在在picker里面就可以这么添加了: 83 ^,'Z  
"=Fn.r4I  
template < typename Right > .o,51dn+ s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ekk&TTp#  
  { MkV*+LXC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); GWkJ/EX  
}  "ppb%=  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 o4I!VK(C#s  
fb=$<0Ocj  
1o"oa<*_  
XKPt[$ab  
A](}"Pi!n  
十. bind p6eDd"Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 c402pj  
先来分析一下一段例子 G~$M"@Q7N  
li'1RKr  
0.+Z;j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} g9r5t';  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?PxYS%D_L  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O'sr[  
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。 d=5}^v#4  
我们来写个简单的。 WUOPYYW<o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f6_|dvY3  
对于函数对象类的版本: cwD*>[j  
t%YX-@  
template < typename Func > /Geks/  
struct functor_trait Xy8ie:D  
  { @v-)|8GdY  
typedef typename Func::result_type result_type; X=c ,`&^  
} ; z&yb_A:>  
对于无参数函数的版本: T[$hYe8%^  
$^+KR]\q  
template < typename Ret > Z-sN4fr a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v.^ 'x  
  { $X\` 7`v  
typedef Ret result_type; &u`rE""  
} ; #?|1~HC  
对于单参数函数的版本: 'hHX"\|RA  
2Q_{2(nQb  
template < typename Ret, typename V1 > ws(}K+y_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > CH_Dat >  
  { h*X%:UbW  
typedef Ret result_type; . eag84_  
} ; eRqexqO!  
对于双参数函数的版本: ,["|wqM  
>D^7v(&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _(s|Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {4jSj0W  
  { {c EK z\RX  
typedef Ret result_type; wk <~Y 3u  
} ; ^VYZ %  
等等。。。 9C'+~<l  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r L|BkN  
mt6uW+t/  
template < typename Func > wTuRo J  
struct func_return bFdg '_  
  { .+~kJ0~Y  
template < typename T > snzH}$Ls  
  struct result_1 WMz|FFKVY  
  { 1B]wSvP@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uXW. (x7"f  
} ; i$<v*$.o  
U,3K6AZA 7  
template < typename T1, typename T2 > Ty`=U>K|  
  struct result_2 ~322dG  
  { Q_h+r! b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]be2jQx3  
} ; iW%0pLn  
} ; $A0]v!P~i-  
-EIMh^  
hnL gsz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7}7C0mV3  
`,]PM) iC  
template < typename Func, typename aPicker > -#z'A  
class binder_1 XlcDF|?{.  
  { Evgq}3  
Func fn; _I"<?sh 3  
aPicker pk; <y/AEY1  
public : 0lq4   
}@0.  
template < typename T > ZaV66Y>  
  struct result_1 !_z>w6uR  
  { n{NgtH\V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @{GxQzo  
} ; FNRE_83  
Q 6<Uui w  
template < typename T1, typename T2 > qBrZg  
  struct result_2 y(BLin!O.  
  { l{x#*~g a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BQmafpp`  
} ; pY5HW2TsY|  
@uD{`@[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z`{zqP:  
l]=$<  
template < typename T > D_kz R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XQ y|t"Vq>  
  { *G"#.YvE  
  return fn(pk(t)); *wyLX9{:  
} [4yQbqe;  
template < typename T1, typename T2 > #EK8Qe_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mp}NUQHE  
  { Fd.d(  
  return fn(pk(t1, t2)); PS;*N 8  
} | (9FV^_  
} ; $ aBSr1  
6HQwL\r79  
A{T@O5ucj  
一目了然不是么? I`>%2mP[C  
最后实现bind F09AX'nj  
RLX^'g+P  
Gf.o{  
template < typename Func, typename aPicker > #u(,#(P'#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) KftM4SFbK  
  { [:'?}p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \`5u@Nzx  
} J~`%Nj5>  
$F$R4?_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @n'ss!h  
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。 YQsc(6  
\`# 0,pLr  
十一. phoenix o fv 1G=P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %+J*oFwQu  
?2>v5p  
for_each(v.begin(), v.end(), .Sw'Bo!Ee  
( H5t`E^E  
do_ @x ]^blq  
[ >&z+ih  
  cout << _1 <<   " , " ,1+_k ="Z  
] u6d~d\  
.while_( -- _1), }f*S 9V  
cout << var( " \n " ) XmR5dLc8  
) <Wq{ V;$  
); /hR]aw  
Mc^7FWkw  
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: ixpG[8s  
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 mSeN M  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2 -8:qmP(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fbkjK`_q  
P#oV ^  
$o H,:x?}  
template < typename Cond, typename Actor > @b({QM|  
class do_while z9w.=[Io  
  { xK'IsMo[  
Cond cd; (j"MsCwE  
Actor act; !qv;F?2 <g  
public : k]YGD  
template < typename T > 8"^TWzg}L  
  struct result_1 c17==S  
  { w+P^c|  
  typedef int result_type; yBKlp08J  
} ;  I ^92b  
IbwRb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} - mXr6R?  
=1Jo-!{{  
template < typename T > VHNiTp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "V2$g  
  { !7?wd^C'f  
  do L<`g}iw  
    { W{aNS@1  
  act(t); E+ 20->  
  } rNp#5[e  
  while (cd(t)); S45_-aE  
  return   0 ; ,BAF?} 04=  
} Bk <P~-I  
} ; pQ8+T|0x  
GrC")Z|3u  
}C}_ I:=C  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). UlytxWkUX  
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。 w7u >|x!  
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。 `$-  Ib^  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Z Z7U^#RT  
下面就是产生这个functor的类: d5hE!=  
=<xbE;,0  
k =_@1b-  
template < typename Actor > DcHMiiVM  
class do_while_actor g.s oN qt=  
  { \$"Xr  
Actor act; H)tDfk sq\  
public : F{tSfKy2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~G:7*:[b  
cw{[B%vw  
template < typename Cond > "-%H</  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; v^'~-^s  
} ; '"^JNb^I  
\f#ao<vQm  
Ymom 0g+ f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _TF>c:m3  
最后,是那个do_ Zlo,#q  
*Cw2h  
t`B']Ac;T  
class do_while_invoker 4uA^/]ygo  
  { (=9&"UH  
public : R3A^VE;qP  
template < typename Actor > XT"c7]X  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Gy%e%'  
  { 1O4"MeF  
  return do_while_actor < Actor > (act); bk]|C!7$  
} ,vPF=wq  
} do_; w3D_ c~  
K-3 _4As  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P_U-R%f  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d9"4m>ymS  
最后来说说怎么处理break和continue $}fA;BP  
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。 ev $eM  
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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