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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .?Gd'Lp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1wP-  
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, A, LuD.8  
i?F >+  
v3jg~"!  
$"H{4 x`-  
  class filler E0?iXSJ  
  { ])!o5`ltZ  
public : ut I"\1hQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Aj4T"^fv  
} ; UTH_^HAN#G  
?n ZY)  
d|yAs5@  
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: }-6)gWe  
}-sdov<<  
+qwjbA+  
L-k@-)98  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ynhmMy%  
?C A,  
8Bjib&im  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9*1,!%]  
M L>[^F  
W!>.$4Q9  
u[ Yk  
二. 战前分析 6gs01c,BA  
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。  #c66)  
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<\$OoOZ  
&E=>Hj(dTG  
UaB @  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N/K.%<h  
  /* --------------------------------------------- */ ikSt"}/hd  
vector < int *> vp( 10 ); SV~~Q_U9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <U\B!fO'  
/* --------------------------------------------- */ gY8>6'~mS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !_cg\K U#  
/* --------------------------------------------- */ p$3sME$L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  _ "VkGG  
  /* --------------------------------------------- */ e!=kWc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4Q6mo/=H  
/* --------------------------------------------- */ `.Qi?* ^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &?yZv {  
VQS~\:1  
I\$X/t +dH  
cbT7CG  
看了之后,我们可以思考一些问题: K%RxwM  
1._1, _2是什么? # a8B/-  
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。  VN\W]jT  
2._1 = 1是在做什么? aN8|J?JH  
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。 DuHu\>f<S  
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。 !74S  
1BpiV-]=  
ZP\-T*)l$  
三. 动工 /VN f{p  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]33>m|?@  
^>hWy D  
lUvpszH=  
zp%Cr.)$  
template < typename T > TO?R({yx*  
class assignment "$N+"3I  
  { Gf<'WQ[  
T value; .w8J*JZ  
public : r 0iK  
assignment( const T & v) : value(v) {} l)&X$3?tz  
template < typename T2 > esMX-.8Cx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ap+JQ@b  
} ; Z*= $8 e@  
R&BTA  
~3WF,mW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )6D,d5<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :i. {  
Wg<(ms dj  
t? yz  
K)DDk9*  
  class holder ^5h]Y;tx  
  { r[b(I@T +  
public : SfaQvstN  
template < typename T > $4 S@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const to DG7XN}  
  { dE4L=sTEsy  
  return assignment < T > (t); M$>1L  
} 3 +G$-ru  
} ; U<_3^  
=pS5uR~  
fj;y}t1E]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: )W;o<:x3  
4;0lvDD  
  static holder _1; 5n9B?T8C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]);%wy{Ho  
Hn%xDJ'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (2^gVz=j  
而不用手动写一个函数对象。 +~mA}psr  
~l]ve,W[  
O06"bi5Y  
, P70J b  
四. 问题分析 lTV'J?8!-a  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 CkoL TY  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 2Q/4bJpd  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mUdOX7$c>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 QSszn`e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pgQV/6  
4GY[7^  
五. 问题1:一致性 ]pNvxXbeW  
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?| 1+jAz`nA:T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2ZG5<"DQ"  
d9;g]uj`  
struct holder oPXkYW  
  { o:3dfO%nuM  
  // 4,CXJ2  
  template < typename T > }dWq=)*  
T &   operator ()( const T & r) const LE9(fe) fe  
  { ToXki,  
  return (T & )r; MbZJ;,e?  
} V@ cM|(  
} ; #t: S.A@  
$m].8?  
这样的话assignment也必须相应改动: HUv/ ~^<  
C9n?@D;S  
template < typename Left, typename Right > kt["m.  
class assignment M42 Ssn)  
  { K1\a#w  
Left l;  @Z\,q's  
Right r; ,!Z *5  
public : DRp~jW(\y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} smRE!f*q  
template < typename T2 > clL2k8VS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } qB0E_y)a  
} ; {B?Wu3-  
!'&n -Q  
同时,holder的operator=也需要改动: @` 1Ds  
:y%/u%L  
template < typename T > *n 6s.$p)%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &eCa0s?mI  
  { |:xYE{*)H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $JJrSwR<h  
} $Q96,rb}k;  
t<z`N-5*  
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。 c#Sa]n  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q_g+Jf P-D  
El[)?+;D  
return l(rhs) = r; +;N2p1ZBf  
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。 %)|9E>fP]N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b F"G[pD  
%,6#2X nX%  
template < typename Tp > %|g>%D3Z?  
class constant_t TDFkxB>  
  { #LL?IRH9^  
  const Tp t; zF8dKFE~  
public : :Q $K<)[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q Gw -tPD<  
template < typename T > g X ]-\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const njScz"L~  
  { wVicyiY]  
  return t; ;t<QTGJ  
} z(_Ss@ $  
} ; '=nQ$/!q  
% NA9{<I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 fPn>v)lN{  
下面就可以修改holder的operator=了 #sPHdz'3M  
%r%Mlj:#  
template < typename T > KxYwJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w+#C-&z  
  { -@yh> 8v  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j9?}j #@  
} 5!DBmAB  
.aAL]-Rj  
同时也要修改assignment的operator() u frW\X  
 -xSA  
template < typename T2 > ~]pE'\D7Ad  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?Z Rs\+{vG  
现在代码看起来就很一致了。 7 %Oa;]|  
<>s`\ %  
六. 问题2:链式操作 ~$:|VHl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &x[E;P*Fg  
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。 }!"A!~&  
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。 lef2X1w}!  
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。 (l-tvk4Ln  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M)'HCnvs'  
=XucOli6  
template < typename T > uC+V6;  
struct result_1 { QHVo#  
  { l6YtEHNG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qq) rd  
} ; +$C 4\$t  
%W%9j#!aN  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: %QH)'GJQ  
C${Vg{g7a  
template < typename T > @R/07&lBR  
struct   ref gVq;m>\|F  
  { :3XA!o&.T3  
typedef T & reference; @&%'4j&+  
} ; 2z6yn?'&L  
template < typename T > \>jLRb|7Ts  
struct   ref < T &> x_| UPF  
  { 4}_j`d/8|  
typedef T & reference; uw [<5  
} ; P3cRl']  
_LMM,!f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: LR.Hh   
TH; R  
template < typename T > & -{DfNKc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const so"$m  
  { Izhee%c  
  return l(t) = r(t); ,sA[)wP{  
} G;v8$)Zj  
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。 YP.5fq:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r"``QmM  
%X4xv_o`f  
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 WF1px%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8P^I TL z%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 aGJC1x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lG4H:[5V  
最后的布局是: tw^,G(  
                Add U}6.h&$  
              /   \ OTGofd2zf  
            Divide   5 <KE 1f7c  
            /   \ )~+E[|  
          _1     3 +=q$x Ia  
似乎一切都解决了?不。 9:ze{ c $  
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。 LQtj~c>X-|  
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。 b7 NM#Hb  
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: &y3OR1_Sm*  
0~ZFv Wv  
template < typename Right > lJu;O/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J?RabYd ~  
Right & rt) const )-0kb~;|  
  { $nb[G$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2"Ecd  
} @6{~05.p  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cxA^:3  
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。 DB-l$rj  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 lDOCmdt@N  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 :p]'32FA!  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 b4E:Wn9x  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? lV1G<qP  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [`^a=:*  
(yF:6$:#  
template < class Action > *pAV2V(!23  
class picker : public Action u+'tfFds&  
  { IPgt|if^  
public : .QA }u ,EN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \hBG<nH{0  
  // all the operator overloaded NdL,F;^  
} ; 62O.?Ij  
 @2Z#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。 i\KQ!f>A  
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: 7NDr1Z#B6V  
jUSmq m'  
template < typename Right > Y( 3Bp\6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -u2P ?~  
  { )z&/_E=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'NX```U0  
} .q9 $\wM/  
7w'wjX-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o Z%9_$Z  
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。 a^`rtvT  
3 ):A   
template < typename T >   struct picker_maker o$w_Es]Ma  
  { Z&|Kki*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9?0^ap,T  
} ; `Jzp Sw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @&X|5p"[g  
  {  _59huC.  
typedef picker < T > result; g=QDu7Ux  
} ; LL2=&VK  
8g&? Cc  
下面总的结构就有了: xZ6~Ma 2z  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 vH#huZA?7  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 g=;%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |2abmuR0  
至此链式操作完美实现。 W}5xmz  
kL$!E9  
A<1hOSCz\  
七. 问题3 n}'=yItVL1  
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。 vU767/  
_tBTE%sO  
template < typename T1, typename T2 > S<4c r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  /% M/  
  { TMig-y*[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); poToeagZ~Q  
} u/M+u;  
w,h`s.AN  
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: JKGc3j,+#  
]`kmjn  
template < typename T1, typename T2 > !Cr(P e]  
struct result_2 $4/yZaVb  
  { .u4 W /  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j#+!\ft5  
} ; S,Xnzrz  
?)u@Rf9>  
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? dYL"h.x  
这个差事就留给了holder自己。 (+B5|_xQu  
    4"(<X  
S" xKL{5  
template < int Order > R:#k%}W  
class holder; nPye,"A Ol  
template <> :.$3vaZ@  
class holder < 1 > }[ 4r4 1[  
  { m^b Nuo  
public : VzY8rI  
template < typename T > 8P1=[i]  
  struct result_1 ',:*f8Jk  
  { `[W[H(AjQ  
  typedef T & result; k~jP'aD  
} ; h"_MA_]~  
template < typename T1, typename T2 > DP3PYJ%+B  
  struct result_2 MBqt&_?K  
  { JwAYG5W  
  typedef T1 & result; d4?Mi2/jF  
} ; 22.8PO0  
template < typename T > Bs O+NP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const prTw'~(B  
  { k} |   
  return (T & )r; #MRMNL@   
} %`&2+\`  
template < typename T1, typename T2 > ,M^P!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l]8D7(g  
  { @JyK|.b#0  
  return (T1 & )r1; vSi.txV2  
} 5 N#3a0)  
} ; )?X-(4  
v 8$>rwB  
template <> (=* cK-3  
class holder < 2 > R,pX:H&#+  
  { TrLu~4  
public : U$_xUG  
template < typename T > ~ xft  
  struct result_1 Hm%;=`:'  
  { rvnT6Ve  
  typedef T & result; xHz[t6;4;  
} ; bdQ_?S(  
template < typename T1, typename T2 > d` jjGEj  
  struct result_2 qzf!l"bT  
  { 2T V X)q<\  
  typedef T2 & result; m^GJuP LW  
} ; IW@PF7  
template < typename T > 2vAQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =o&>fw  
  { K':K{ee>  
  return (T & )r; YKO){f5  
} L$IQuy  
template < typename T1, typename T2 > E|6VX4`+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *Df,Ijh$  
  { \E% 'Y  
  return (T2 & )r2; E ,|xJjh  
} )6|yb65ZUX  
} ; S"OR%  
rdJ d#S  
XT@-$%u  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Gu2P\I2zx  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [^U#Qj)hL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d5D$&5Ec  
n&-qaoNl  
return l(i, j) = r(i, j); 3b+d"`Y^S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9Hc$G{[a  
$!8-? ?ML  
  return ( int & )i; P DrZY.-  
  return ( int & )j; ,!7 H]4Qx  
最后执行i = j; 1e&QSzL  
可见,参数被正确的选择了。 $`z)~6'  
(UU(:/  
%2XHNW  
z#]Jv!~EPE  
v(EEG/~  
八. 中期总结 (&+kl q  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: RV5n,J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 uWM{JEOl  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8;Yx<woR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b+f'[;  
mxz-4.  
0el9&l9Ew  
HmiJ~C_v`:  
i1>- QDYnJ  
DRc)iE>@  
九. 简化 ; =X P&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 yjhf   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :&:JTa1cv  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: TW[_Ko86  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5lm<%  
  +-*/&|^等 [$ejp>'Ud  
2. 返回引用。 |b|&XB_<]Z  
  =,各种复合赋值等 ) *,5"CO  
3. 返回固定类型。 k[HAkB \{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xYhrO  
4. 原样返回。 j{Txl\D>  
  operator, 8AnP7}n;?'  
5. 返回解引用的类型。 ~fT_8z  
  operator*(单目) 4Qo]n re!  
6. 返回地址。 H Ge0hl[n  
  operator&(单目) OujCb^Rm  
7. 下表访问返回类型。 Up,vD)tG  
  operator[] hED=u/ql[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 AiK  
  operator<<和operator>> XwlbJ=mf  
aEWWFN  
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。 4( 1(e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;~\MZYs3m  
[&nh5 |f  
template < typename Left > Hrzf'a|^  
struct value_return <_XWWT%  
  { 9\]^|?zQ`  
template < typename T > yq NzdzX  
  struct result_1 82]vkU  
  { k5C@>J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~Q>_uw}g#  
} ; .F(i/)vaq|  
A _XhuQB;d  
template < typename T1, typename T2 > MHsc+gQiz  
  struct result_2 TH$N5w%  
  { E[bd@[N 8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !ykx^z  
} ; 9$|Gfyv  
} ; ]- 4QNc=  
NsJ(`zk:  
*0>mB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .?!N^_ Ez3  
V`7FKL@"  
下面我们来剥离functor中的operator() ^pe{b9c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +{L<? "  
YBP:q2H  
return l(t) op r(t) K!]1oy'V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N1}={yF.fQ  
return op l(t) Vw&HVo  
return op l(t1, t2) %B)6$!x  
return l(t) op S-'fS2  
return l(t1, t2) op NbGV1q']  
return l(t)[r(t)] mBG=jI "xh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] BYo/57&:  
nYa*b=[.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: -atGlu2  
单目: return f(l(t), r(t)); _Jt 2YZdA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hwI Mn33  
双目: return f(l(t)); j~e;DO  
return f(l(t1, t2)); ]/B$br'O{?  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~DsECnD  
V]vc(rH  
struct meta_divide F`9ZH.  
  { jvV9eA:zl  
template < typename T1, typename T2 > zKsz*xv6b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -M1YE  
  { W!"}E%zx   
  return t1 / t2; H_ez'yy  
} ,+ #6Y_  
} ; }A:<%N  
\C`~S7jC  
这个工作可以让宏来做: ?&^?-S% p  
$8'O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ zBP>jM(8  
template < typename T1, typename T2 > \ |-CnT:|o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "/nNM{^  
以后可以直接用 d'|, [p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) viAMr"z  
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 jOyvDY9\  
(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。。。) j $TwL;  
]d]JXt?)i  
UEzb^(8>  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 , E$@=1)  
_C+b]r/E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XbZ*&  
class unary_op : public Rettype 60)iw4<wf  
  { hAjM1UQ,Y  
    Left l; }irn'`I  
public : bC3 F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4ON_$FUe  
_%x4ty  
template < typename T > i]#+1Hf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X2xuwA  
      { R3!@?mcr  
      return FuncType::execute(l(t)); Cua%1]"4w  
    } e[Jem5C  
8l"O(B'#Z  
    template < typename T1, typename T2 > C(id=F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XJ0oS32_wK  
      { CY& hIh~S@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]D!k&j~P  
    } "9bN+1[<  
} ; 9P<[7u  
_"%B7FK  
zA;@@)hwR  
同样还可以申明一个binary_op XZ/[v8  
N|Sf=q?Ko  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <soz#}e  
class binary_op : public Rettype S i nl  
  { F>X-w+b4r  
    Left l; 5&f{1M6l>  
Right r; +~ #U7xgq/  
public : R+~cl;#G6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %,iIpYx  
62>zt2=  
template < typename T > P\&! ]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KHDZ  
      { 8p!*?RRme[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \)48904^  
    } 0liR  
QQpP#F|w  
    template < typename T1, typename T2 > HSIvWhg?p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]O:N-Y  
      { 8V-\e?&^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  A, PlvI  
    } 1[*{(e  
} ; tyDY'W\]  
yt+}K)Hz  
Ji;mHFZ*FU  
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 "W#t;;9Wz  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pfd#N[c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }N*>QR5K  
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。 L@^~N$G&u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =ORf%f5"'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 "|m|E/Z-9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ZCg`z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %ObD2)s6:^  
下面是修改过的unary_op !4rPv\   
K$ v"Uk  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vLO&Lpv  
class unary_op /"ymZI!k\  
  { K+T .o6+  
Left l; ?'r9"M>  
  'lS `s(  
public : FhIqy %X  
1|?K\B  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w^1Fi8+  
R1-k3;v^  
template < typename T > J@9}`y=K  
  struct result_1 ~^vC,]hU  
  { -K[782Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T#O??3/%$1  
} ; jvVi%k  
b8f+,2Tk  
template < typename T1, typename T2 > htPqT,L  
  struct result_2 ^I]{7$6^  
  { L "<B;u5pM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f '6|OsVQ  
} ; 5v^L9!`@%v  
qXXGF_Q  
template < typename T1, typename T2 > zEw >SP1,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2>\\@ 1  
  { 2BzqY`O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $cVi;2$p  
} @1R8 -aa-r  
w.N,)]h  
template < typename T > }xlKonk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +@VYs*&&  
  { y5 m!*=`l`  
  return OpClass::execute(lt(t)); H0*5_OJ!i  
} x "(9II*  
T ^JuZG  
} ; _N3}gFh>  
2*U.^]~"{  
yZJ*dadAr  
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 m h;X~.98  
好啦,现在才真正完美了。 Icp0A\L@  
现在在picker里面就可以这么添加了: :[M[(  
[$ :  
template < typename Right > e@F|NCQ.9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r-w2\2  
  { 2:$ k  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); uG>nV  
} gUB{Bh($Y  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 K%}}fw2RMN  
Y(GN4@`S  
|xr32g s  
i9UI,b%X  
LNQSb4  
十. bind Wn!G.(Jq  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 #Nte^E4  
先来分析一下一段例子 ?kt=z4h9(  
jnoL2JR[=-  
30FykNh  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~_!ts{[E  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Xz;b,C&*t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 MY-.t-3  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 a%hGZCI  
我们来写个简单的。 >Csbjf6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^Y^"'"  
对于函数对象类的版本: c!&Qj  
s0{ NsK>  
template < typename Func > FQf #*  
struct functor_trait Xy#V Q{!  
  { JZ`L%  
typedef typename Func::result_type result_type; nR8]@cC  
} ; LD+f'^>>Z  
对于无参数函数的版本: gZ(O)uzv  
'=} Y2?(  
template < typename Ret > Ohl} X 1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /~}_hO$S  
  { ZHy><=2  
typedef Ret result_type; ?gV'(3 !  
} ; !=[uT+v  
对于单参数函数的版本: Z|^MGyn  
B[NJ^b|  
template < typename Ret, typename V1 > p27p~b&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |*Ot/TvG  
  { 7dD.G/'  
typedef Ret result_type; kqB\xlS7k  
} ; Ku3!*n_\  
对于双参数函数的版本: Kj*m r%IaU  
4`mO+.za1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Rlw9$/D!Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PO ko]@~!i  
  { v`{:~ q*  
typedef Ret result_type; j%M @#  
} ; fkW(Dt,  
等等。。。 \7E`QY4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0~xaUM`  
X}apxSd"  
template < typename Func > $e/*/.  
struct func_return /{N))  
  { `F,zenk=  
template < typename T > ez0\bym  
  struct result_1 >=!AL,:  
  { rh$1-Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6=>7M b$  
} ; k.Zll,s  
?"@ET9  
template < typename T1, typename T2 > md6*c./Z  
  struct result_2 3%NE/lw1  
  { K<,Y^3]6?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N&B>#:  
} ; dy_.(r5[L]  
} ; \r]('x3S  
Za\RM[Z!I  
fH!=Zb_{8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a R#Cot  
'?R=P  
template < typename Func, typename aPicker > nx :)k-p_[  
class binder_1 I2*oTUSik  
  { |p'i,.(c_W  
Func fn; K%<GU1]-]  
aPicker pk; d2ofxfpg+  
public : /:6Q.onmLn  
tG 7+7Z =  
template < typename T > zZYHc?Z  
  struct result_1 -ddOh<U>  
  { s1@@o#r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ew"m!F#  
} ; B_@7IbB  
6 ZHv,e`?  
template < typename T1, typename T2 > |Y4q+sDW  
  struct result_2 dKe@JQ+-z  
  { K|~AA"I;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u.&|CF-  
} ; [Ye5Y?  
(q k5f`O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Qy%xL9  
*08+\ed"#  
template < typename T > _&mc8ftT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5|m9:Hv[#  
  { 0sabh`iQ^  
  return fn(pk(t)); c V(H<"I  
} ]84YvpfW  
template < typename T1, typename T2 > 7`+UB>8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wKrdcWI,Z  
  { GsRt5?X/*  
  return fn(pk(t1, t2)); a?\ `  
} )Jz!Ut  
} ; 0&o WfTg  
Ds G !S*  
Vdy\4 nu(  
一目了然不是么? |Qq+8IeYG  
最后实现bind I,z"_[^G  
a5I%RY  
kpY%&  
template < typename Func, typename aPicker > DUPmq!A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `~KAk  
  { .n=xbx:=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~{Ua92zV9  
} (77Dif0)'  
" #J}A0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^1vq{/ X  
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。 L`JY4JM"  
;lkf+,;  
十一. phoenix 6%z`)d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rOhA*_EG  
nO%<;-=u\  
for_each(v.begin(), v.end(), kz|[*%10  
( t3M0La&  
do_ KD9Ca $-  
[ B4 <_"0  
  cout << _1 <<   " , " OT"lP(,  
] ] : Wb1  
.while_( -- _1), R =QM;  
cout << var( " \n " ) H;X~<WN&AW  
) G)K9la<p  
); !zl/0o  
"9.6\Y\*  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: [y$j9  
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 g;ct!f=U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 OC`QD5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Q9nu"x %  
6p e4Ni7I2  
8Y]u:v  
template < typename Cond, typename Actor > w`"W3(  
class do_while (''$' 5~  
  { ~'|&{-<  
Cond cd; bwT"$Ee  
Actor act; WoJ]@Me8  
public : kv[OW"8t  
template < typename T > ) +*@AM E  
  struct result_1 8g&uE*7N  
  { ~V|KT}H  
  typedef int result_type; 1. xw'i  
} ; 7?*~oVZW  
wP+'04H0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8HB?=a2Q<'  
>E{#HPpBi  
template < typename T > mn,=V[f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9n-RXVL+  
  { WodF -bE  
  do l ,ZzB,"  
    { X6n|Xq3k  
  act(t); `z5v}T  
  }  #=>kw^5  
  while (cd(t)); ye9QTK6$,  
  return   0 ; Pau&4h0  
} VK"[=l  
} ; %_cg|yy  
b 49|4   
&xF4p,7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %pQdq[J={  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 V:$[~)k8  
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。 t"4Rn<-  
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。 8'>.#vyMGv  
下面就是产生这个functor的类: xy2eJJq  
e=|F(iW  
t%ou1 &SO  
template < typename Actor >  W"#j7p`d  
class do_while_actor 'Sm/t/g"|  
  { *T1L )Cp  
Actor act; 9$}+-Z  
public : axt6u)4%7:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k0Oc,P`'*  
Va&KIHw  
template < typename Cond > JT}dor  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; OqUE4. vIP  
} ; GhaAvyN  
K .c6Rg  
Fvcq^uZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >V77X+!  
最后,是那个do_ ~6pCOS}  
&ij^FAM  
h=mI{w*  
class do_while_invoker GZ-n! ^  
  { aa'0EU:  
public : :X]lXock0  
template < typename Actor > 9.]Cy8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ZnxOa  
  { |O #wdnYW  
  return do_while_actor < Actor > (act); !)=#p9  
} ,DW0A//  
} do_; Ji)a%j1V9  
CgaB)`.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6-Vl#Lyb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ra*k  
最后来说说怎么处理break和continue -b Ipmp?  
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^>lObvd  
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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