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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y<h [5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ko Tb{UL  
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, D on8xk  
- C  
df'xx)kW  
` 6'dhB  
  class filler 7y/Pch  
  { *  11|P  
public : ?J1x'/G  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y +[Z,   
} ; 0}:wM':G  
8*-N@j8  
Gs0x;91  
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: Z2.S:y.  
v[}g+3a  
AVR=\ qR  
$%%K9Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /4Q^L>a  
!.^%*6f  
\_#Z~I{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bq}hj Cy  
@71n{9  
D{Rk9MKkE  
d9E'4Zm  
二. 战前分析 p2\mPFxEP  
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。 w4"4(SR.  
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 E7c!KJ2  
ry Kc7<  
`'gadCTb=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3u tJlD  
  /* --------------------------------------------- */ ^rP` . Z  
vector < int *> vp( 10 ); <q dM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); FVw4BUOmi  
/* --------------------------------------------- */ $QbaPmHW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qa!3lb_'M  
/* --------------------------------------------- */ mh8{`W&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yH:gFEJ:x  
  /* --------------------------------------------- */ MD 62ObK!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~$@~X*K~  
/* --------------------------------------------- */ = MP?aH [  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /xu#ZZ?8F_  
%`F &,!d  
lCznH?[  
Mjr19_.S  
看了之后,我们可以思考一些问题: i`F8kg`_K  
1._1, _2是什么? o2J-&   
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。 }0%~x,  
2._1 = 1是在做什么? 6')pM&`t  
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。 :hA=(iz  
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。 oU`J~6.&S  
/@!%/Kl  
I<["ko,t@?  
三. 动工 ,$xV&w8f\"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: O6gl[aZN  
{okx*]PIc  
K< ;I*cAX  
@S%ogZz*m  
template < typename T > /&`sB|  
class assignment 8pEiU/V  
  { G';yb^DB  
T value; ("+J*u*kq_  
public : u3Qm"?$`  
assignment( const T & v) : value(v) {} )nI}KQJ<  
template < typename T2 > AxbQN.E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } cKbjW  
} ; t\/i9CBn  
lO=Nw+'$S  
2D"n#O`y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ZYi."^l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment oXQzCjX_   
M`~UH\  
iFypKpHg~  
2Gw2k8g&  
  class holder d5hYOhO[  
  { HoTg7/iK  
public : ?hXeZB+b4  
template < typename T > d[p-zn.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6w )mo)<X  
  { 3.c0PRZ  
  return assignment < T > (t); =FB[<%  
} jIzkI)WC|  
} ; vzr?#FG  
91Fx0(  
&"h 9Awn2  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: z)Yk&;XC  
9L"Z ~CUL  
  static holder _1; ~=!d>f~U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 TSl:a &  
=)2sehU/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hJkSk;^  
而不用手动写一个函数对象。 ir72fSe  
\hm;p  
^-*q  
]YO &_#  
四. 问题分析 )@IDmz>  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 c7E|GZ2Hc  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /8)-j}gZa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k^JV37;bl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ??'>kQ4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;2NJkn9t  
MHuQGc"e+4  
五. 问题1:一致性 L,(H(GeX  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| JlM0]__v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sDylSYq  
xrXfLujn%  
struct holder JQo"<<[  
  { /M0A9ZT[  
  // p#]D-?CM)  
  template < typename T > h^H~q<R[T  
T &   operator ()( const T & r) const " h D6Z  
  { IbC8DDTD  
  return (T & )r; xw>\6VNt  
} }o'WR'LX  
} ; 1TOT}h5  
_#jR6g TY  
这样的话assignment也必须相应改动: hk +@ngh%  
aJ4y%Gy?  
template < typename Left, typename Right > V5.=08L  
class assignment  MeP,8,n'  
  { l{2Y[&%  
Left l; T[?toqkD>z  
Right r; M6j!_0j  
public : [110[i^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %u)niY-g  
template < typename T2 > !"G|y4O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4@Q`8N.  
} ; ,>AA2@6zMT  
N084k}io  
同时,holder的operator=也需要改动: "1-gMob  
q2 pq~LI  
template < typename T > lCX*Q{s22  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LGau!\  
  { IwTAM9n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^z _m<&r  
} f3p)Q<H>`(  
0tFR. sS?  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 .$rt>u,8<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :Sd"~\N+  
q[wVC h  
return l(rhs) = r; ) ]y^RrD  
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。 Yp;6.\Z8[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $YPU(y  
tn\PxT  
template < typename Tp > ]46-TuH  
class constant_t 3jJd)C R  
  { TA~FP#.  
  const Tp t; d,"6s=4(q  
public : `1hM3N.nO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gQ0W>\xz  
template < typename T > -!ARVf *  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m j!P ]  
  { <* vWcCS1  
  return t; zG|#__=T  
} '1Z3MjX  
} ; 0o>l+c  
xc&&UKd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n6 VX0R  
下面就可以修改holder的operator=了 "h84D&V  
F s{}bQyQ  
template < typename T >  (H*EZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9P)28\4  
  { Z7G l^4zn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]6*+i $  
} 6%^9`|3  
U~}cib5W5  
同时也要修改assignment的operator() UD+r{s/%  
 Bm\OH#  
template < typename T2 > zfBaB0P  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w%NT 0J  
现在代码看起来就很一致了。 W3h{5\d!  
;Q}pmBkqB  
六. 问题2:链式操作 -:P`Rln  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H+O^el  
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。 x392uS$#  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 h88 IP:bo  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Nm;V9*5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XVRtfo  
aP}%&{iC*  
template < typename T > MB#KLTwnT  
struct result_1 ss4<s 5:y  
  { "{X_[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '-?t^@  
} ; B+pJWl8u  
"KhVS  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: .%3qzOrN  
M?FbBJ`sF  
template < typename T > -AX[vTB  
struct   ref E~| XY9U36  
  { NU#rv%p  
typedef T & reference; }aJK^>^>A  
} ; Z,ZebS@yG  
template < typename T > ^;xO-;q  
struct   ref < T &> >RL|W}tI4  
  { KJ]ejb$  
typedef T & reference; w?db~"T  
} ; I8]q~Q<-P  
M,f|.p{,Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9>1 $Jv3  
]B'H(o R<|  
template < typename T > (!iGQj(m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N:yyDeGyW  
  { (8?5REz  
  return l(t) = r(t); ap% Y}  
} FhyA_U%/nF  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 MY$-D+#/`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 SyWLPh  
AWqc?K@   
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 ^1 P@BRh  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <s737Rl  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Q x]zz4jD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .^} vDA  
最后的布局是: i( l'f#  
                Add k"V@9q;*  
              /   \ 3"pl="[*  
            Divide   5 (XDK&]U  
            /   \ =C[2"Y4JK0  
          _1     3 )ZP-t!).G#  
似乎一切都解决了?不。 ly)b=ph&  
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。 B&Igm<72x  
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。 xr<.r4  
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: sJHN4  
!]v&/  
template < typename Right > |k-IY]6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (fYrb# ]!y  
Right & rt) const -UhGacw  
  { t'F_1P^*/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E{-W#}#  
} 1~x=bphS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Q5N;MpJ-  
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。 p 7YfOUo k  
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。 )Fo1[:_B '  
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。  7z?r x  
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。 \s[/{3  
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? xg>AW Q  
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: 0qV"R7TW  
NSPa3NE  
template < class Action > yM8<)6=  
class picker : public Action 96&Y  
  { \AT]$`8@_  
public : VgSk\:t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} DsY$  
  // all the operator overloaded bLHj<AX#>|  
} ; H(1( H0Kj"  
Nd"Rt  
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。 i~k9s  
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: #xopJaY  
=>0+BD  
template < typename Right > ly{Q>MBM  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const FZEK-]h.  
  { bwm?\l.A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #e!4njdM  
} *$KUnd-T  
:jFKTG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~[mAv #d&i  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 E/MNz}+  
4+V+SD  
template < typename T >   struct picker_maker v%e-vl  
  { _V9 O,"DDc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; YGA( "<  
} ; }Ot I8;>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > D{](5?$`|  
  { 9P3jx)K  
typedef picker < T > result; Ua@rp3fr  
} ; NjCdkT&g  
)m-l&UK  
下面总的结构就有了: 8"M*,?.]  
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。 z_dorDF8`>  
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。 Qe!Q $  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {ZS-]|Kx  
至此链式操作完美实现。 uF!3a$4]  
*|f&a  
RsYn6ozb  
七. 问题3 j;tT SNF  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 LWB"}#vt  
s7FJJTn  
template < typename T1, typename T2 > i4Y_5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (O N \-*  
  { u7=jtB   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >+[uV ^2[  
} 'JBf*p".  
x9#>0 4s  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -$(,&qyk  
r@xMb,!H  
template < typename T1, typename T2 > FQR{w  
struct result_2 $XqfwlUu/4  
  { rAdYBr=0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; yqF$J"=|  
} ; G\\zk  
zfE;)K^"  
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? .wrNRU7s  
这个差事就留给了holder自己。 OQ$77]XtvL  
    `A.!<bO)]  
YC:>)  
template < int Order > )$/Gh&1G  
class holder; OC zWP,  
template <> /3*75  
class holder < 1 > *v'&i) J  
  { 8k$iz@e  
public : TxhTK5#f  
template < typename T > "h/{YjUS  
  struct result_1 V8>%$O sw  
  { bA-=au?o5  
  typedef T & result; E'=~<&  
} ; #,O<E@E  
template < typename T1, typename T2 > Dg]ua5jk  
  struct result_2 4WnB{9 i`I  
  { eR(PY{  
  typedef T1 & result; Z8$@}|jN  
} ; E+$vIYq:W  
template < typename T > 9YMUvd,u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tr2@{xb  
  { D"F5-s7  
  return (T & )r; o/9(+AA>  
} N}wi<P:*)  
template < typename T1, typename T2 > \xk`o5/{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QQKvy0?1  
  { $|!VP'VI  
  return (T1 & )r1; ;JpU4W2/  
} KIdlndGs  
} ;  tFvti5  
!`vm7FN"u  
template <> 5AR\'||u  
class holder < 2 >  PA"xb3@I  
  { ~130"WQ;  
public : U]dz_%CRP  
template < typename T > A'qJke=  
  struct result_1 w,]cFT  
  { ]%(hZZ  
  typedef T & result; +bvY*^i  
} ; 6q?C"\_  
template < typename T1, typename T2 > \;p5Pagx0-  
  struct result_2 8ON$M=Ze$  
  { ]j0v.[SX  
  typedef T2 & result; ?gjM]Ki%:  
} ; Zb`}/%\7  
template < typename T > Mw7 ~:O`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +o)S.a+7  
  { 5xP\6Nx6&5  
  return (T & )r;  N\DEY]  
} .hlr)gF&)  
template < typename T1, typename T2 > ~.mnxn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oddS~lW  
  { 2t\a/QE)E  
  return (T2 & )r2; pox\Gu~.0  
} gm9e-QIHK  
} ; bAt%^pc=y  
YEAiLC+q  
{FraM,w:  
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> >。 |vA3+kG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: aDR<5_Yb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }Gr5TDiV0\  
~R7rIP8Wr  
return l(i, j) = r(i, j); / O6n[qj|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !NK8_p|X  
,ju1:`  
  return ( int & )i; ?s#DD,  
  return ( int & )j; %Vrl"4^}t  
最后执行i = j; F4>}mIA  
可见,参数被正确的选择了。 wqyx{W`~w  
)7c\wAs  
O[3J Px  
yC4JYF]JN  
Fe%Q8RIh_  
八. 中期总结 rPkV=9ull,  
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: {%^q8l4j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Pe!uk4}w  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _sbZyL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "T?%4^:g  
,sP7/S)FR  
' wvZnb  
yAG4W[  
-o6K_R}R  
8V`r*:\  
九. 简化 _ mhP:O  
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。 5G'X\iR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p82&X+v/p  
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: 7&/iuP$.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 XUfj 0  
  +-*/&|^等 + B%fp*  
2. 返回引用。 x&+/da-E/5  
  =,各种复合赋值等 ~0 >g 4 D.  
3. 返回固定类型。  r75,mX  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mWsVOf>g  
4. 原样返回。 k]l M%  
  operator, ^;$a_eR  
5. 返回解引用的类型。 ,xuqQ;JX  
  operator*(单目) x,@cU}D  
6. 返回地址。 iE':ur<`  
  operator&(单目) _OZrH(8  
7. 下表访问返回类型。 acdaDY  
  operator[] -wvrc3F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X2(TuR*t  
  operator<<和operator>> VT?J TW  
hvQOwA;e  
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。 iyc}a6g  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: y+_G L=J  
`fu(  
template < typename Left > `XB(d@%  
struct value_return z^gf@r  
  { he8y  
template < typename T > b|u4h9  
  struct result_1 %L=ro qz  
  { CSRcTxH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .<gA a"  
} ; j0>S)Q  
I5wf|wB-  
template < typename T1, typename T2 > _]E"hr6a  
  struct result_2 vo-n9Bj  
  { ]t\fw'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i{I'+%~R  
} ; 1>c`c]s3  
} ; 2BS2$#c>  
6c^2Nl8e  
UN'hnqC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait B%6>2S=E  
1t+]r:{  
下面我们来剥离functor中的operator() 8|.( Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I?c# T Rm  
QzT)PtX  
return l(t) op r(t) # 5v 2`|)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _:x/\ 8P  
return op l(t) y)t< r  
return op l(t1, t2) /i"vEI  
return l(t) op 6k%N\!_TUW  
return l(t1, t2) op QKL5! L9`  
return l(t)[r(t)] {# ;e{v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >k<.bEx(A  
(~?P7RnU%  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: INby0S  
单目: return f(l(t), r(t)); /(8Usu?g.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0t*JP  
双目: return f(l(t)); ^Jcs0c @\  
return f(l(t1, t2)); 3v :PBmE  
下面就是f的实现,以operator/为例 %a<N[H3NV@  
.t.H(Q9  
struct meta_divide /k|y\'<  
  { , ?WTX  
template < typename T1, typename T2 > - U!:.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7FW!3~3A_  
  { qXR>Z=K<  
  return t1 / t2; |y)Rlb# d  
} PEW^Vl-6q  
} ; 3kx/Q#  
UBs'3M  
这个工作可以让宏来做: s+YQ :>F  
rbS67--]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Li(}_  
template < typename T1, typename T2 > \ l3R`3@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YQ}Rg5 o  
以后可以直接用 x[U/ 8#f&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) b? jRA^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 sDTCV8"w  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) GKu@8Ol-wu  
xbnx*4o0  
aFjcyD  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  Iz*'  
fdc ?`4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AWsO? |YT  
class unary_op : public Rettype jq yqOhb4  
  { =hxj B*")  
    Left l; =o^oMn  
public : zPEx;lO$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Gu}|CFL\  
89*CoQ  
template < typename T > G7yCGT)vQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lM`M70~  
      { .Qm"iOyM  
      return FuncType::execute(l(t)); [g`9C!P-G  
    } ~B;kFdcVXn  
()e.J  
    template < typename T1, typename T2 > :# s 6,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vM!lL6T:  
      { };6[Byf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {R%v4#nk  
    } ~XQj0'  
} ; LsH&`G^<  
& 9}L +/,  
QH@?.Kb_qU  
同样还可以申明一个binary_op mz$)80ly  
&6<>hqR^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *@/1]W  
class binary_op : public Rettype > 2_xRn<P  
  { !)gTS5Rh:  
    Left l; ^0vK >  
Right r; 11t+ a,fM  
public : Y5?*=eM  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kx&Xk0F_g  
uJ<n W%}  
template < typename T > l)tK/1 W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  2f>G   
      { reseu*5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,l/~epx4v)  
    } -kFEVJbUyc  
 gP%S{<.?  
    template < typename T1, typename T2 > gZ vX~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l2H-E&'=  
      { :U;n?Zu S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iR} 3 [  
    } _RI`I}&9Z  
} ; Hl-!rP.?0  
xPMTmx?2  
q"BM*:W  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 mp]}-bR)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z H$^.1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M~% ~y`D^  
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。 2kMBe%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %]NaHf  
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。。。 tuH8!.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 12l-NWXf  
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) War<a#0  
下面是修改过的unary_op yg}zK>j^vC  
}~B@Z\`O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f3r\X  
class unary_op RLy2d'DS  
  { FKYPkFB  
Left l; u.\FNa  
  p2m@0ou  
public : eXs^YPi  
\!-IY  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r'|Vz*/h  
1co;U  
template < typename T > [p&n]T  
  struct result_1 uGXN ciEp`  
  { ,K/l;M5I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d+caGpaR  
} ; !xE /  
F.rNh`44  
template < typename T1, typename T2 > 7d m:L'0  
  struct result_2 yr;~M{{4  
  { ol[sX=5 *  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ym% $!#  
} ; E{wnhsl{  
@PQ% xcOC7  
template < typename T1, typename T2 > k?bIu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s'7PHP)LOJ  
  { mM[KT} A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Vx Vpl@  
} p&s~O,Bw$  
6D\$K  
template < typename T > c 5%uiv]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BO,xA-+  
  { 'lMDlTU O  
  return OpClass::execute(lt(t)); W]oILL"d  
} 'Ul^V  
S]Qf p,  
} ; M{jJ>S{g  
u- }@^Y$M  
98rO]rg  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug i*)BFV_-  
好啦,现在才真正完美了。 \HL66%b[  
现在在picker里面就可以这么添加了: m>^vr7  
u/apnAW@M  
template < typename Right > DFQ`<r&!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qGi\*sc>x  
  { ^[VEr"X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); kvN<o-B  
} w>4( hGO  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 YbF}>1/"  
*rVI[k L  
5R6QZVc  
y]g5S-G  
t!59upbN}3  
十. bind 44pVZ5c  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 j:$Z-s  
先来分析一下一段例子 #n+sbx5~7  
lNMJcl3  
cR/e Zfl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1ZXRH;J40  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (!a\23  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 uT Y G/O  
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。 4{h^O@*g  
我们来写个简单的。 RN$q,f[#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~ujg250.L  
对于函数对象类的版本: Pr,C)uch  
}OSfC~5P  
template < typename Func > lUiO|  
struct functor_trait uN0'n}c;1.  
  { qc3?Aplj  
typedef typename Func::result_type result_type; {JM3drnw  
} ; Ok phbAX  
对于无参数函数的版本: {"0n^!  
_+gpdQq\p  
template < typename Ret > xEB 4oQ5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > cGW L'r)P  
  { yCv"(fNQ  
typedef Ret result_type; Y3xEFqMU  
} ; 3ep L'My$  
对于单参数函数的版本: F|&mxsL  
VKi3z%kwK  
template < typename Ret, typename V1 > %Ip=3($Ku[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +PO& z!F  
  { i k0w\*  
typedef Ret result_type; l4OPzNc'  
} ; wDs#1`uTq  
对于双参数函数的版本: b{ W ,wn  
P2)g%$ME  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gKb5W094@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > OmP(&t7  
  { 87nsWBe  
typedef Ret result_type; EKT"pL-EY  
} ; 1xwq:vFC.  
等等。。。 W*D*\E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !v3wl0  
,0$b8lb;x/  
template < typename Func > g: "Hg-s  
struct func_return @HXXhYH  
  { Sq 2yQSd  
template < typename T > T0}P 'q  
  struct result_1 OZh+x`' #  
  { &S# bLE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K9Pw10g'  
} ; "( ?[$R  
dk2o>jI4;  
template < typename T1, typename T2 > B?_ujH80m  
  struct result_2 R7By=Y!t  
  { H %PIE1_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k?=V?JWY  
} ;  ]cI(||x  
} ; fKT(.VN q5  
jNseD  
Th*mm3D6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m;I;{+"u  
2!Ex55  
template < typename Func, typename aPicker > Py,@or7n  
class binder_1 :hxZ2O?5_  
  { Qod2m$>wp}  
Func fn; ihhnB  
aPicker pk; /7zy5  
public : XC{(O:EG  
yc5n   
template < typename T > &On0)G3Rc  
  struct result_1 O^gq\X4}  
  { ,@ Cru=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; egi?Qg  
} ; cWM|COXL+  
ss 3fq}  
template < typename T1, typename T2 > aa1XY&G"!  
  struct result_2 ^ihXM]1{G  
  { \9k{"4jX\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; osX23T~-  
} ; U^0vLyqW^5  
<FK7Rz:4T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U>x2'B v  
[%nG_np  
template < typename T > iVu+ct-iv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )3B5"b,  
  { .Na>BR\F  
  return fn(pk(t)); D&9j$#9Rh  
} \a]\j Zb  
template < typename T1, typename T2 > ,n!xzoX_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v V^GIWK  
  { iK %Rq  
  return fn(pk(t1, t2)); Jp-ae0 Ewa  
} n"K7@[d  
} ; $=m17GD  
MthThsr7  
rw\4KI@ L  
一目了然不是么? A^p $~e\)  
最后实现bind Gj_b GqF8}  
ia_8$>xW+  
86I*  
template < typename Func, typename aPicker > ?GC0dN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) L wu;y@[  
  { ?3Fo:Z`@F  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -)I_+N  
} fIcv}Y  
7f$Lb,\y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A{o{o++  
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。 QE}@|H9xs  
KE3v3g<  
十一. phoenix E{ ,O}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: IyuT=A~Ki  
3*TS 4xX  
for_each(v.begin(), v.end(), W%W. +f  
( nJya1AH;  
do_ J?<L8;$s7  
[ >dl!Ep  
  cout << _1 <<   " , " w g1pt1 `  
] F1=+<]!  
.while_( -- _1), >D;hT*3  
cout << var( " \n " ) W<L6,  
) u@E M,o  
); $g};u[y  
%E\%nTV  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: KV*:,>  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor j5O*H_D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >cNXB7]E>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Q=8 cBRe  
NHF?73:  
YeLOd  
template < typename Cond, typename Actor > ^-!HbbVv  
class do_while }(K6 YL  
  { 9%qMZP0]  
Cond cd; 0mh8.  
Actor act; `RcNqPY#S  
public : ks;wc"k"  
template < typename T > (<Xdj^v  
  struct result_1 2>k)=hl:  
  { 0?xiGSZV  
  typedef int result_type; n y)P  
} ; rk|(BA  
`W n5 .V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0gD0}nH  
ELF`u WG E  
template < typename T > Ekme62Q>u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <\g&%c,   
  { N08n/u&cr,  
  do Ib8i#DV  
    { YnWl'{[ C  
  act(t); 'kvFU_)  
  } 0s""%MhFI  
  while (cd(t)); R?~h7 d  
  return   0 ; %i>e  
} vCSB8R  
} ; pHB35=p28  
oQnk+>}%  
Bq]O &>\hX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #L:P R>  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 s;7qNwYO  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 =awO63j>  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 bxSKe6l  
下面就是产生这个functor的类: v-fi9$#^  
LIC~Kehi  
B8AzN9v&"N  
template < typename Actor > .00=U;H%`  
class do_while_actor @1?]$?u&  
  { mv*T=N8fC  
Actor act;  7EP|X.  
public : ^;$a_$ |  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a@y5JxFAy  
^Lmc%y  
template < typename Cond > zk'K.! `^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z#6~N/b  
} ;  AY'?Xt  
8J3@VD.  
PT#eXS9_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 j'Y"/<  
最后,是那个do_ cYM~IA  
Lv5X 'yM  
OZ'.}((?n  
class do_while_invoker %7>AcTN~  
  { ).}k6v[4)  
public : =Xy`"i{`(  
template < typename Actor > gJ5wAK+?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \q|7,S,5  
  { [j}7@Mr`\  
  return do_while_actor < Actor > (act); Sm$j:xw <  
} uOl(-Zq@  
} do_; [Ba2b: l6v  
HKiVEg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0^}'+t,lc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G?-`>N-u  
最后来说说怎么处理break和continue <Hh5u~  
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。 <F)w=_%&  
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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