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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )R+26wZ|n*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -;1nv:7Z3  
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, N I*x):bx  
4qYT  
U8>M`e"D  
'joc8o sS  
  class filler s7789pR  
  { *XCgl*% *  
public : WDF;`o*3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;ndwVZ~,  
} ; 2F z;TNS  
MsD@pa  
j%q,]HCANh  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: u)hr  
f[XsnN2  
e I^Q!b8n  
aioN)V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  BH<jnQ  
ozCH1V{p  
cns~)j~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5McOSy  
4WAs_~  
^*$lCUv8p  
E S>iM)M  
二. 战前分析 [YTOrN  
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。 N!Q~?/!d  
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 g[%iVZ  
lQ{o[axT  
&tjv.t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4b@ Awtk  
  /* --------------------------------------------- */ Qt~QJJN?oF  
vector < int *> vp( 10 ); tK0Ksnl^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (rT1wup  
/* --------------------------------------------- */ -#y^$$i0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {L#+v~d^'n  
/* --------------------------------------------- */ 4iPxtVT  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X }""= S<  
  /* --------------------------------------------- */ wvnuE<o8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NDo>"in  
/* --------------------------------------------- */ FSNzBN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >hFg,5 _l3  
.wPu #*  
k@Q>(`  
%"gV>E_u  
看了之后,我们可以思考一些问题: C4h4W3w  
1._1, _2是什么?  aj|gt  
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。 *?`<Ea  
2._1 = 1是在做什么? uO{'eT~  
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。 c`M ,KXott  
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。 3;F+.{Icc  
F8* zG 4/&  
U 6`E\?d`  
三. 动工 + 2j]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [$]Kp9YD  
g-NfZj?  
= a54  
`*ml/% \  
template < typename T > fnJ!~b*qo  
class assignment YsBOh{Ml  
  { "3H?_!A9  
T value; wc~k4B9"  
public : ][[\!og  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9bb 5?b/  
template < typename T2 > L>X39R~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p(6!7t:  
} ; An2Wj  
6?uo6 I  
lD]/Kx  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ){M)0,:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _c@k>"_{S  
:OC(93d)0  
J69B1Yi  
yu9 8d1  
  class holder .8~zgpK  
  { PpWn+''M  
public : SJd,l,Gg)  
template < typename T > i4g99Kvl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k4!z;Yq  
  { s4kkzTnXE3  
  return assignment < T > (t); y7LT;`A  
} f{j.jfl\x  
} ; c%O8h  
.G/2CVMj  
,nnVHBN  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =L F9im  
:dM eNM-  
  static holder _1; Xt%>XP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 p J#<e  
3A)Ec/;~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]R7zvcu&  
而不用手动写一个函数对象。 t9Y?0O}/  
Ip&Q'"HYj  
lr-:o@q{  
kA/V=xO<  
四. 问题分析 \66j4?H#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 0<4Sw j3s7  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 m! H7;S-(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #>[5NQ;$'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !tckE\ h#N  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1XD|H_JG<j  
TxDzGC  
五. 问题1:一致性 g0M9v]c  
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?| Xx;4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !^*-]p/z  
WY`hNT6M  
struct holder -'F? |  
  { [(D^`K<b  
  // xJ[Xmre  
  template < typename T > %$3)xtS6  
T &   operator ()( const T & r) const Ix1[ $9  
  { /'WIgP  
  return (T & )r; )<8f3;qd  
} $Eh8s(  
} ; \UR/tlw+/  
DAHQ7#qfQC  
这样的话assignment也必须相应改动: [pgld9To  
<RPy   
template < typename Left, typename Right > O%R*1 P9  
class assignment iTpU4Qsj  
  { e/nc[  
Left l; Ljq!\D  
Right r; dLnu\bSF  
public : ,f2tG+P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [7|j:!  
template < typename T2 > { kF"<W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } szG0?e  
} ; fD:>cje  
MDqUl:]  
同时,holder的operator=也需要改动: cJQ&#u  
1-6[KBQ8  
template < typename T > S`v+rQjW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FaVeP%v  
  { gXThdNU4G  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o;\c$|TNU  
} 2ij/!  
@w]z"UCwV@  
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。 DD(K@M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .dStV6  
X1GpLy)p  
return l(rhs) = r; ++ZtL\h{7  
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。 6;^ e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TP-<Lhy  
H.R7,'9  
template < typename Tp > n"P29"  
class constant_t jh3X G  
  {  SK&?s`  
  const Tp t; H;(|&Asq>  
public : klqN9d9k  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~3F\7%Iqc  
template < typename T > }M+2 ,#l  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const IQ3]fLb  
  { ^>H+#@R  
  return t; xM6v0Ua  
} #{]Yw}m  
} ; UvPD/qu$8D  
3Q-[)Z )  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gJv;{;%  
下面就可以修改holder的operator=了 Il&}4#:  
.gS x`|!  
template < typename T > Q*h%'oc`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jh|4Y(  
  { SSh=r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +&:?*(?Q  
} v!b 8_0~u6  
K0bh;I  
同时也要修改assignment的operator() i9FtS7  
5PXo1"n8T  
template < typename T2 > Q[U_ 0O,A9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |loo ^!I  
现在代码看起来就很一致了。 Nr(3!-  
_/iw=-T  
六. 问题2:链式操作 >*"6zR2 o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @uaf&my,P  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 O alBr?^  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 83ajok4E  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 QoVRZ$!p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^twJNm{99  
O*d4zBT  
template < typename T > 5W29oz}-S  
struct result_1 ag \d4y6  
  { Y=-ILN("  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rW&# Xw/a  
} ; ZO!  
,*w  
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: BL&D|e  
*~0Ko{Avc  
template < typename T > ]XAJ|[]sj*  
struct   ref %}*0l8y  
  { 6uAo0+-k  
typedef T & reference; 5cza0CriJ  
} ; RC']"jpW  
template < typename T > *xl930y  
struct   ref < T &> 3n=`SLj/a  
  { s?2DLXv}!  
typedef T & reference; uKBSv*AM  
} ; %j=xLV\  
't5 I%F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /#,3JU$w  
i47xF7y\  
template < typename T >   ps*dO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Lk-%I?  
  { clwJ+kku@  
  return l(t) = r(t); ?<#2raH-  
} (DW[#2\.  
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。 ZSu0e%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xq2 ,S  
DrTo")T  
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 XazKS4(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?5oeyBA@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Q.8)_w  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dK=<%)N  
最后的布局是: # XD-a  
                Add d5x>kO'[l  
              /   \ 'xC83}!k  
            Divide   5 :gNTQZR  
            /   \ {Va "o~io  
          _1     3 $YyN-C  
似乎一切都解决了?不。 3/w) mY-o  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 +[DL]e]@U  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 bS9<LQ*  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 0K&\5xXM  
Viu+#J;l  
template < typename Right > l-N4RCt h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5$T>noD  
Right & rt) const r.V< 5xV  
  { $:bU<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SgOn:xg;3L  
} o~*5FN}%+l  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'Si 1r%'m#  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 '<v/Gl\  
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。 c QjzI#  
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。 Wy'H4Rg8  
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。 a^*@j:[  
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? #h 4`f  
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: ![v@+9  
w;;.bz m  
template < class Action > -cjwa-9 ~  
class picker : public Action Ikkv <uY  
  { $=? CW(  
public : :PrQ]ss@C5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !U@?Va~Zn  
  // all the operator overloaded E,#J\)'z  
} ; `+!GoXI  
M=}vDw]Q  
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。 `W8A *  
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: qGE?[\t[6  
,AC+s"VS  
template < typename Right > 9*@Kl`\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -'tgr6=|w"  
  { bIP'(B#1K  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZjE!? '(ef  
}  4I> I  
9Fl}"p[>L.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rSYzrVc  
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 k[%YG&  
v;9VX   
template < typename T >   struct picker_maker V8z91  
  { ]Y3|*t(\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; n%Vt r  
} ; M. Fu>Xi  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?Afx{H7  
  { :>Gm&w (n  
typedef picker < T > result; ?s<'3I{F`  
} ; dnby&-+T  
g2=5IU<  
下面总的结构就有了: %C]K`=vI-  
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。 bBQ1 ~ R  
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。 Z?G-~3]e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1`5d~>fV  
至此链式操作完美实现。 qW][Q%'lt  
vNd4Fn)H  
U|u v SJ)X  
七. 问题3 fseHuL=~  
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。 >LFhu6T  
bCdEItcD  
template < typename T1, typename T2 > A"I:cw"KY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V\PGk<VO  
  { )]n:y M  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h/V0}|b  
} ~ ${. sD\  
KxGK`'E'r  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: n_)d4d zl  
f`RcfYt  
template < typename T1, typename T2 > Uj0DX >I  
struct result_2 9FX'Uws  
  { 4ZQX YwfC|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /tJJ2 =%l  
} ; Ca*^U-  
#J, `a.  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? JdfjOlEb  
这个差事就留给了holder自己。 9W 5vp:G  
    E{_p&FF  
G7M:LcX  
template < int Order > Hl?\P6   
class holder; _E:]qv  
template <> .AWRe1?  
class holder < 1 > v\c.xtjI5x  
  { bMxzJRrNg  
public : xdXt  
template < typename T > ,l#V eC  
  struct result_1 c+_F nA  
  { g Uy >I(  
  typedef T & result; @PU%BKe  
} ; xQm!  
template < typename T1, typename T2 > enO5XsIc  
  struct result_2 )`,3/i9C$  
  { X[(u]h`  
  typedef T1 & result; gK9@-e  
} ; V!DQ_T+a  
template < typename T > Fj7cI +  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (m-(5 CaJ  
  { S)n ~^q  
  return (T & )r; My5h;N@C  
} BQ)zm  
template < typename T1, typename T2 > pI( OI>~3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L@ql)Lc);  
  { H--(zxK  
  return (T1 & )r1; ,-vbR&  
} RoJ{ ou@cs  
} ; &`Z>zT}  
^ bexXYh  
template <> W.HM!HQp  
class holder < 2 > ,+oQ 5c(f  
  { Hb#8?{  
public : Mf<P ms\F  
template < typename T > |jU/R  
  struct result_1 bfQ+}|;  
  { WDP$w( M  
  typedef T & result; t1 OnA#]/_  
} ; *<i { Mb Q  
template < typename T1, typename T2 > a^@6hC>sr  
  struct result_2 MkRRBvk  
  { f}Mc2PQ-  
  typedef T2 & result; {qp XzxV  
} ; 8)\ ?6C  
template < typename T > ;xN 4L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f-k%P$"X&  
  { dTB^6 >H  
  return (T & )r; W+cmn)8  
} h&{9 &D1t  
template < typename T1, typename T2 > !eMz;GZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {uM*.]  
  { jri=UGf  
  return (T2 & )r2; gH,^XZe  
} P@`@?kMU  
} ; kbN2dL  
,@;",  
N41)?-7F  
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> >。 Ty}'A(U  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %|I~8>m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,j:`yB]4,  
0/6f9A  
return l(i, j) = r(i, j); yrSmI)&%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q=)$  
fk<0~ tE  
  return ( int & )i; S4n\<+dR<  
  return ( int & )j; `%ZM(9T  
最后执行i = j; 2TXrVaM  
可见,参数被正确的选择了。 Y^M3m' d?  
+4Aj/$%[q  
N<zD<q  
`+CRUdr  
B36_ OH  
八. 中期总结 NoB)tAvw  
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: jL8.*pfv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 az*c0Z<pl  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 D{x'k2=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %c<e`P;  
<~X4&E]rT_  
,6=j'j1#a  
M2W4 RovfR  
z\]]d?d?;  
7 y5`YJ}!  
九. 简化 i+ ]3J/J  
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。 *39Y1+=)$$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3+%a  
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: S1p 4.qJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [_Fj2nb*  
  +-*/&|^等 mSm:>hBd  
2. 返回引用。 8oK*NB29  
  =,各种复合赋值等 ?1T)cd*  
3. 返回固定类型。 j^;f {0f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) oCg|* c|+  
4. 原样返回。 JfGU3d*c  
  operator, -GJ~xcf0  
5. 返回解引用的类型。 ~2PD%+e7]  
  operator*(单目) s;Q0  
6. 返回地址。 `|)V]<  
  operator&(单目) HL]8E}e\"  
7. 下表访问返回类型。 t6DgWKT6  
  operator[] j #G4A%_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rE$0a-d2B  
  operator<<和operator>> 8s16yuM  
BpBMFEiP  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ~_6~Fi  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cc- liY "  
/>Kd w  
template < typename Left > 6hp>w{+  
struct value_return O_OgTa  
  { p{ X?_F  
template < typename T > # 2;6!_  
  struct result_1 )lg>'O  
  { +txFdc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2n+tc  
} ; O$z XDxn  
QiC}hj$  
template < typename T1, typename T2 > >!sxX = <  
  struct result_2 h*d1G9%Q1  
  { K G<. s<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =hFIH\x  
} ; uE] HU  
} ; 2>TOC BB"  
3N c#6VI  
"`g5iUHqUl  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait cQ}3? v  
xKl\:}Ytp  
下面我们来剥离functor中的operator() AK$&'t+$}7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *ThP->&:(  
4FQB%3>*  
return l(t) op r(t) *Tc lc u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e_=TkG1E6  
return op l(t) StLFq6BO  
return op l(t1, t2) O{^8dwg  
return l(t) op ~H`m"4zQ  
return l(t1, t2) op i&mcM_g32  
return l(t)[r(t)] USd7g Oq(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +a3H1 tt~  
jKr\mb  
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: Hq$&rNnq\  
单目: return f(l(t), r(t)); v}\4/u  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3qf?n5 "8  
双目: return f(l(t)); 41uiW,  
return f(l(t1, t2)); K}|zKTh:?  
下面就是f的实现,以operator/为例 59Lc-JJ  
Yo%ph%e  
struct meta_divide &fofFVQnW  
  { >PuQ{T I  
template < typename T1, typename T2 > fofYe0z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \!LIqqX  
  { BSH2Kq  
  return t1 / t2; U}T{r%9  
} @cB7tY*Ski  
} ; w.VjGPp  
"hi d3"G  
这个工作可以让宏来做: AjVX  
e dTFk$0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a\-AGG{2/X  
template < typename T1, typename T2 > \ :A7\eN5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dJv2tVm&'  
以后可以直接用 ?}RPn f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %lq[,6?>5  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 9Js+*,t  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) w)N~u%  
9U>OeTh(  
)Cu2xRr^`  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ff&jR71E  
-wa"&Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @yM$Et5  
class unary_op : public Rettype R_^0Un([  
  { +Jm~Um!  
    Left l; %u}#|+8}  
public : -*A1[Z ?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -w"$[XP  
4mjlat(d  
template < typename T > v}LI-~M>U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const : &bJMzB  
      { qCkC 2Fy(  
      return FuncType::execute(l(t)); 12VIP-ABK  
    } r=-b@U.fk>  
Ptm=c6H('  
    template < typename T1, typename T2 > iD*21c<kd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &%]v0QK  
      { iC{(vL0P+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H-rxn  
    } 3{)!T;Wd  
} ; ?;VsA>PV  
+=:_a$98  
`>0%Ha   
同样还可以申明一个binary_op 577#A,O  
3n,jrX75u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FI,K 0sO/|  
class binary_op : public Rettype jB<B_"  
  { oN2#Jh%dH  
    Left l; xkCM*5:  
Right r; /!?b&N/d)  
public : e"y-A&|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >?O?U=:<  
IClw3^\l  
template < typename T > !YPwql(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7Kf  
      { :w q][0)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); oam$9 q  
    } s"@}^ )*}  
4a0Ud !Qcs  
    template < typename T1, typename T2 > :i4AkBNK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0K'{w]Q  
      { 5vFM0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  zo1T`"Y  
    } DIABR%0  
} ; &gJ1*"$9  
B(WmJ6e  
;>uB$8<_7  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 B}S+/V` Y5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3[j,d]\|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =+LIGHIt  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 mPU}]1*p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Zs(BViTb|  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 IsmZEVuC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wFF,rUV  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 3?K+wg s  
下面是修改过的unary_op 6cd!;Ca  
g$ HL::  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > No"i6R+  
class unary_op tm/=Oc1p  
  { X-tw)  
Left l;  )ut$644R  
  -RJ~Sky[  
public : =igTY1|af  
^vxx]Hji  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,,H;2xYf  
F!3p )?  
template < typename T > :pM)I5MN[  
  struct result_1 WH4rZ }Z`  
  { 0$ON`Vsu|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &@,lF{KTL  
} ; ZJF"Yo  
%%F, G  
template < typename T1, typename T2 > aGBd~y@e  
  struct result_2 1d~d1Rd  
  { je@&|9h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (a0(ZOKH  
} ; Mk~U/oq  
"b402"&  
template < typename T1, typename T2 > T;5VNRgpI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *v%gNq  
  { -.r"|\1X  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); yUWc8]9\W  
} D_?Tj  
ZR -RzT1  
template < typename T > u(FOSmNkN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3b\s;!  
  { ]?)uYot  
  return OpClass::execute(lt(t)); c&1_lI,tH  
} (V&8 WN  
pj<aMh  
} ; 2Y%7.YX"  
lX%-oRQ/os  
*= O]^|]2  
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 9+MW13?  
好啦,现在才真正完美了。 =dH=3iCG  
现在在picker里面就可以这么添加了: SHs [te[  
T*mR9 8i  
template < typename Right > m_Pk$Vwx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z:Tj0< A'  
  { n-2!<`UFX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U# [T!E  
} +pq) 7  
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。 z6}p4  
p7 !y#  
X $V_  
G62;p#  
V,rR*a&p  
十. bind u:']jw=f  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 x&^Xgi?  
先来分析一下一段例子 za}Kd^KeB  
V )Oot|  
V dvj*I  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  ]Tb?z&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xI<B)6D;f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &OZx!G^Z  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 :-#7j} R&  
我们来写个简单的。 T59FRX  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: utRO?]%d !  
对于函数对象类的版本: [TQYu:e  
[L7s(Zs>  
template < typename Func > tK[o"?2y  
struct functor_trait lwfM>%%N  
  { x1Y/^ks@2  
typedef typename Func::result_type result_type; @I|kY5'c  
} ; 4[#)p}V  
对于无参数函数的版本: @67GVPcxl  
n|?sNM<J3  
template < typename Ret > OM^`P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =$+0p3[r  
  { wl%ysM| x  
typedef Ret result_type; m' S{P:TK  
} ; % >a /m.$  
对于单参数函数的版本: y`8U0TE3R  
Ym"^Ds}  
template < typename Ret, typename V1 > I L7kpH+y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jl}!UG  
  { Xs|d#WbX  
typedef Ret result_type; *;McX  
} ; 9{U@s  
对于双参数函数的版本: *g %bdO  
M@7U]X$g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !~RK2d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kCEo */,  
  { _VjaTw8iM  
typedef Ret result_type; #tpz74O  
} ; /eU\B^k  
等等。。。 KPDJ$,:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ZvQZD=,F  
7Y-Q, ?1  
template < typename Func > w0@XJH:P  
struct func_return GIkeZV{4}  
  { Ct?xTFb  
template < typename T > uPbdzUk$  
  struct result_1 wSCI?  
  { +w(6#R8u5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \!jz1`]&{  
} ; -hfkF+=U'  
suIYfjh  
template < typename T1, typename T2 > o<p4r}*AVJ  
  struct result_2 %-fS:~$  
  { B5+Q%)52  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rN7JJHV  
} ; )g?jHm-p\  
} ; & ^1 b]f  
;qy;;usa  
k<j]b^jbz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :-U& _%#w  
=bP<cC=3b  
template < typename Func, typename aPicker > ,SIGfd  
class binder_1 |:4W5>sfg  
  { ^fsC]9NS  
Func fn; ^8bc<c:P  
aPicker pk; DF-PBVfpu  
public : Ake l.&  
etX(~"gG_  
template < typename T > \p}GW  
  struct result_1 k >.U!  
  { 6Y6t.j0vN.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y1>OhHuN  
} ; RTbV!I  
rx;;|eb,  
template < typename T1, typename T2 > AqQ5L>:Gq  
  struct result_2 9bRUN<  
  { GutiqVP:B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;5$ GJu(  
} ; nLwfPj  
vg3iT }  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hT_Q_1,  
k^ fW /  
template < typename T > q9VBK(,X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pZ[|Q2(  
  { eJn_gKWb  
  return fn(pk(t)); (RrC<5"  
} fWWB]h  
template < typename T1, typename T2 > _-#o[>2[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !2&)6SL/  
  { Khv}q.)F  
  return fn(pk(t1, t2));  )h>dD  
} ]oz>/\!  
} ; 0|K<$e6IH  
fuCt9Kjo<  
E@)'Z6r1  
一目了然不是么? vaHtWz!P  
最后实现bind Uc ,..  
U|.r -$|5P  
EBk-qd a}  
template < typename Func, typename aPicker > y=+OC1k\8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _ MB/p  
  { ~,)D n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G/w@2lYx  
} ETR7% 0$r  
?zVcP=p@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !~ j9Oc^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {96NtR0Z  
Zjs,R{  
十一. phoenix QD1&"T<.d.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: IWwOP{ <ZQ  
/gn\7&=P  
for_each(v.begin(), v.end(), >,rzPc)  
( |C,]-mJG  
do_ %O{FZgi%wA  
[ uVXn/B  
  cout << _1 <<   " , " vY[ u;VU  
] %f(4jQ0I  
.while_( -- _1), _ -,[U{  
cout << var( " \n " ) mXsSOAD<  
) 5bol)Z9BO  
); =w:H9uj6F  
t*Z-]P  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ol`q7i.  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &?gcnMg$,J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R/2L9Lcv  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H D,6  
49Y:}<Yd   
'uwq^b_  
template < typename Cond, typename Actor > Oe^9pH,1t  
class do_while -vt6n1A&b  
  { ' |M} 3sL  
Cond cd; :73T9/  
Actor act; R80|q#h,]  
public : QqXaXx;  
template < typename T > ?pA_/wwp  
  struct result_1 e`5:46k|  
  { =Hj3o_g-  
  typedef int result_type; -ilhC Y@M  
} ; vJW`aN1<I3  
7mb5z/N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j",*&sy  
1o)<23q`)  
template < typename T > Ysi@wK-LnF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gr3 q  
  { !=+;9Ry$z  
  do Q0xQx z  
    { Z(J 1A x  
  act(t); 8"u.GL.  
  } ?w)A`G_  
  while (cd(t)); i_I`  
  return   0 ; 475jmQ{q  
} zD s V"D8  
} ; ~{6}SXp4U  
6\)u\m`7-l  
LD,T$"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E,4*a5Fi  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 }E)t,T>  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 s2nZW pIy  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 BpF}H^V-  
下面就是产生这个functor的类: m^^#3*qa  
![Vrbe P  
2J` LZS  
template < typename Actor > 2[KHmdgtB  
class do_while_actor UZgrSX {  
  { V{rQ@7SE  
Actor act; kioIyV\=  
public :  yT(86#st  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hi Ws:Yq  
Zj nWbnW  
template < typename Cond > Z,F1n/7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ork{a.1-_w  
} ; 2$gFiZ  
t"6u  
AP?m,nd6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?W&ajH_T  
最后,是那个do_ >EgMtZ88.<  
W7IAW7w8U  
X)8Edw[?N3  
class do_while_invoker 73!])!SVI  
  { <*p  
public : H#bu3*'  
template < typename Actor > F+V[`w*k  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "2I{T  
  { #Vm)wH3  
  return do_while_actor < Actor > (act); R7x*/?  
} _cbXzSYq&  
} do_; D6EqJ,~  
AgdU@&^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ulk yP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 o* QZf *M  
最后来说说怎么处理break和continue P{8<U8E  
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。 a$G hb]  
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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