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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gP:H_nVh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 31k2X81;a  
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, 5.zv0tJku  
8)51p+a  
8$V:+u  
T6fm`uL&L  
  class filler OVa38Aucr3  
  { !OL[1_-4|K  
public : J0O wzO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ud:5_*  
} ; Z@ QJ5F1y  
xdkC>o4>  
#Zt(g(T  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: s8iB>-dk  
Gsa~zGN  
Uy5G,!  
#jd&f,Tt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y]])Tq;h5  
uo[W|Q  
IAzi:ct  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;kb);iT  
:XaBCF*  
c%vtg.A  
w  
二. 战前分析 ^M~Z_CQL2  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 mq6TwM  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  y)GH=@b  
y,cz;2  
s?~lMm' !  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]x:>!y  
  /* --------------------------------------------- */ 3T84f[CFJ  
vector < int *> vp( 10 ); br4?_,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1XPYI  
/* --------------------------------------------- */ }\3jcnn  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cPbAR'  
/* --------------------------------------------- */ ?3Y~q;I]O  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EEdU\9DH(  
  /* --------------------------------------------- */ SKeX~uLz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qEajT"?  
/* --------------------------------------------- */ ~x6<A\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "#G`F  
-cP7`.a  
crl"Ec  
r%412 #  
看了之后,我们可以思考一些问题: ViYfK7Z  
1._1, _2是什么? Vh'H =J  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 dBNx2T}_0  
2._1 = 1是在做什么? L5 Q^cY]p  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 , Aw Z%  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 RAB'%CY4  
p4^&G/'  
`Y_G*b.Rm  
三. 动工 8Ai\T_l  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7-A/2/G<  
nR`)kORc  
>vKOG@I  
#b wGDF  
template < typename T > #$ooV1E  
class assignment gnN"6r1  
  {  rBUWzpE"  
T value; z=yE- I{  
public : i)th] 1K%  
assignment( const T & v) : value(v) {} *~0U4kw+  
template < typename T2 > 7Xf52\7n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K n,td:(  
} ; 9>9,   
yV?qX\~*  
2uLBk<m5c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O b'Br  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w9TE E,t;5  
Znd ,FqHk  
zyP9 n[eZ  
%WlTx&jSgE  
  class holder +=K =B  
  { \- 8S"  
public : _o7t| pl~  
template < typename T > @UQ421Z`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]\m >N]P]  
  { qPoN 8>.  
  return assignment < T > (t); bCqTubbx!t  
}  L30$  
} ; $8WWN} OC  
\>[k0<  
b} FhC"'i  
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: %ty`Oa2  
7KL@[  
  static holder _1; WS//0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6uIgyO*;k  
+E-CsNAZ*"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $:RR1.Tv  
而不用手动写一个函数对象。 :}z `4S@b  
JFFluL=-  
>Og|*g  
1YN w=  
四. 问题分析 @Yn+ir0>O  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 V5'(op/  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 mgMa)yc!dp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 otX/sg.B*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |u]IOw&1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3JEg3|M(  
 JKV&c= I  
五. 问题1:一致性 `BVXF#sb  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| K[yP{01  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0.)q5B`  
)H(i)$I  
struct holder iDWM-Ytx  
  { CaC \\5wl  
  // $,zW0</P*l  
  template < typename T > V1haAP[#  
T &   operator ()( const T & r) const z(Z7[#.  
  { RM;Uq >l  
  return (T & )r; RsYMw3)G  
} S)?N6sz%  
} ; E0AbVa.  
vXm'ARj  
这样的话assignment也必须相应改动: ne: 'aq  
vi28u xc  
template < typename Left, typename Right > +)LCYDRV7  
class assignment }U'  
  { mLx=Zes:.  
Left l; QBh*x/J  
Right r; @C%6Wo4l3  
public : ST2:&xH(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OG9 '[o`8  
template < typename T2 > !yd ]~t 5Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (D:-p:q.  
} ; `hdN 6PgK  
}?o4MiLB  
同时,holder的operator=也需要改动: '{-Ic?F<P  
!_FTy^@c2  
template < typename T > cyo[HI?WM  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const XFYa+]B2q  
  { C^;>HAK|F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H+Aidsn  
} =X9fn  
m/"([Y_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 -y>~ :.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <<b]v I  
 +#\7 #Y  
return l(rhs) = r; ex BLj *]  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 a?yU;IKJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: r.lHlHl  
wX$|(Y }  
template < typename Tp > KY}H-  
class constant_t =?Ui(?tI  
  { 3-&~jm~"  
  const Tp t; uq ;yR[w"  
public : @]]&^ 7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S}a]Bt  
template < typename T > @ meT8S9t  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ANNVE},  
  { I$MlIz$l v  
  return t; yM7Iq)o6u  
} /!MVpi'6&  
} ; ``eam8Az_U  
j ijwHL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YWs?2I  
下面就可以修改holder的operator=了 :Nv7Wt!  
`a!9_%|8  
template < typename T > Rj4C-X 4=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vQ]d?Tp  
  { +g kJrw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [uK{``"  
} M>[ A  
R7U%v"F>`  
同时也要修改assignment的operator() jJ-C\ v  
(^(l=EN-<  
template < typename T2 > >:4`y"0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }i,r{Y]s]  
现在代码看起来就很一致了。 V[uSo$k+>  
nmts% u  
六. 问题2:链式操作 %<x! mE x  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -jy0Kl/p  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ,wM4X'] HR  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 &x[7?Y L  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 0#DEh|?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ix}6%2\  
/Q3\6DCl  
template < typename T > 0Sz[u\w  
struct result_1 s5rD+g]E`  
  { @"MQ6u G>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [8^q3o7n  
} ; hl7 z1h  
M2N8?Ycv3  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: HFI0\*xn(  
g&85L$   
template < typename T > KN[;z2i  
struct   ref S<-nlBs.  
  { %T\hL\L?  
typedef T & reference; '5 ~cd  
} ; as|w} $  
template < typename T > pA8As  
struct   ref < T &> `:;q4zij;  
  { E_aBDiyDf  
typedef T & reference; Y*PfU +y~  
} ; g_`a_0v  
9$Z0mzk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /1v9U|j  
KMz!4N  
template < typename T > )S(Ly.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const XC)9aC@s  
  { e1LIk1`p  
  return l(t) = r(t); i/%l B  
} y/c3x*l.xL  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Hj|&P/jY]*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4&;iORw&E4  
BhzDV  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 <y] 67:"<v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: QcW8A ,\q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3_Xu3hNH!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >>,G3/Zd*  
最后的布局是: F{!pii5O9  
                Add Cp mT *  
              /   \ `H6~<9r  
            Divide   5 3>-h- cpMX  
            /   \ %Qlc?Wl:  
          _1     3 xBA"w:<  
似乎一切都解决了?不。 ESIP+  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ]FZPgO'G  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 y'`/^>.  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: (pd$?vRy  
&<]f-  
template < typename Right > B(++*#T!^m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P .m@|w&.K  
Right & rt) const .Mb[j1L^  
  { ur\6~'l4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dY S(}U  
} !T][c~l  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `.@sux!lu  
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。 0DmA3  
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。 xBVOIc[4(  
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。 z6C(?R  
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。 AtG~!)hG  
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? _ (F-(X|  
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: < ,*\t  
z{ :;Rb  
template < class Action > 'R79,)|;[  
class picker : public Action :xPo*#[Z(A  
  { *uhQP47B  
public : )*;Tt @'y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5'I+%66?h$  
  // all the operator overloaded >bh+!5Y0  
} ; ],pB:=  
^w\22 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。 w}>%E6UY  
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: gmRc4o  
}q.D)'g_  
template < typename Right > 5]N0p,f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |(3 y09  
  { :rVR{,pL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0%rDDB  
} Q+T#J9Y  
q`'f /CS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > OuTV74  
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。 M?eP1v:<+G  
qY#*LqV  
template < typename T >   struct picker_maker rMDvnF  
  { PN l/}'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0\tac/  
} ; AygdAg'\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ayw_LCUD  
  { 't5ufAT  
typedef picker < T > result; #cfiN b}GX  
} ; ;\mX=S|a  
$v;WmYTJ  
下面总的结构就有了: #c^]p/  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 x|rc[e%k  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 lmzHE8MUNu  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q"XDxa'7"  
至此链式操作完美实现。 gu(:'5cX  
Svn7.Ivep  
|q*yuK/  
七. 问题3 L1SKOM$  
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。 .KA-=$~J1  
[`\VgKeu  
template < typename T1, typename T2 > L@S\ rImw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L7C ;l,ot  
  { s|Mo3_>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |u>(~6  
} ,<rC,4-F<  
.`OU\LA  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: F}_b7 |^  
;'n%\*+fHH  
template < typename T1, typename T2 > =GX5T(P8k  
struct result_2 +#FqC/`l  
  { 7 m{lOR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OX7=g$S 1  
} ; hu}$\  
e"S?qpJK  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? P51M?3&=l  
这个差事就留给了holder自己。 R5uG.Oj-2  
    b w P=f.  
,>a!CnK=  
template < int Order > 90Ki.K0  
class holder; k: Pn.<  
template <> gXdMGO>  
class holder < 1 > 0~qc,-)3  
  { /mex{+p>tO  
public : F06o-xH=  
template < typename T > #DUfEZ  
  struct result_1 {v|!];i  
  { ^1S{::  
  typedef T & result; ks#3 o+  
} ; )UKX\nD"0  
template < typename T1, typename T2 > -#|;qFD]  
  struct result_2 l )%PvLbL  
  { DhyR  
  typedef T1 & result; Z3S+")^  
} ; >O-KJZ'GV  
template < typename T > [H}> 2Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NU=ru/  
  { r].n=455[  
  return (T & )r; ~7PD/dre  
} #f2Ot<#-  
template < typename T1, typename T2 > xe!bfzU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MGR:IOTa  
  { >WSh)(Cg  
  return (T1 & )r1; >C|pY6  
} 2RkW/) A9  
} ; &:  Q'X  
a^R?w|zCX  
template <> Bh3F4k2bg7  
class holder < 2 > }>@\I^Xm,  
  { !Km[Qw k-  
public : k*$WAOJEW  
template < typename T > iOk ;o=  
  struct result_1 8o~ NJ 6  
  {  <mn[-  
  typedef T & result; Z`S# > o  
} ; |MwV4^  
template < typename T1, typename T2 > I1<WHq  
  struct result_2 6'#5Dqw"r  
  { NrqJf-ldo  
  typedef T2 & result; <s9{o uZ  
} ; N:lfKI  
template < typename T > (;{X-c}?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _SBbd9  
  { Z1HH0{q-A  
  return (T & )r; LikcW#  
} 9;@p2t*v  
template < typename T1, typename T2 > %O \@rws  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^&>B,;Wu  
  { 7ch9Pf  
  return (T2 & )r2; W"NI^OX  
} K[z)ts-  
} ; V 0Bl6  
&,&+p0CSI!  
< z<>E1ZLI  
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> >。 eAy,T<#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: mwAN9<o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )~U1sW&t  
o"VKAP  
return l(i, j) = r(i, j); d[a(u WEl  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) meX2Y;  
J2z/XHS  
  return ( int & )i; %qc_kQ5%  
  return ( int & )j; 6 s=VU\  
最后执行i = j; 9!( 8o  
可见,参数被正确的选择了。 T\l`Y-vu  
*tXyd<_Hd  
bZ`v1d (r  
K\K& K~Z  
T fLqxioqZ  
八. 中期总结 [IYVrT&C'  
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: V^_A{\GK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @Xo*TJB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #mQ@4k9i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor UoT`/.  
QH'*MY  
a"jE\OZ{+s  
q`<vY'&1  
Z[?n{vD7  
i'ap8Dr  
九. 简化 ]C \+b <  
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。  3 xyrWl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &S>{9 y%  
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: g>/Y}{sL-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h@%Xy(/m'  
  +-*/&|^等 a'VQegP(f\  
2. 返回引用。 D+7xMT8pqH  
  =,各种复合赋值等 d( v"{N}  
3. 返回固定类型。 a/J<(sak~X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) digc7;8L  
4. 原样返回。 rq%]CsRY5  
  operator, @)Vpj\jM-C  
5. 返回解引用的类型。 w#.3na  
  operator*(单目) x3O%W?5  
6. 返回地址。 3ahriZe  
  operator&(单目) [mtp-4*  
7. 下表访问返回类型。 {Ze Y:\G~  
  operator[] 65LtCQ }  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 't<iB&wgF  
  operator<<和operator>> |1@O>GG  
]Uv,}W  
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"-$WUlg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rL5=8l  
pCKP{c=6Q  
template < typename Left > !f~a3 {;j  
struct value_return I\)`,w  
  { \+o\wTW  
template < typename T > A?YYR%o%'  
  struct result_1 m212 gc0u  
  { >G`p T#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #cY[c1cNv  
} ; :C5w5 Vnj  
O nXo0PV/(  
template < typename T1, typename T2 > //@6w;P  
  struct result_2 j7!u;K^c  
  { S`-I-VS=L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?m)<kY  
} ; <'\Nv._2a  
} ; U%vTmdOY  
F,_L}  
vobC/m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n.+*_c8k  
%H\b5& _y  
下面我们来剥离functor中的operator() 1H-Wk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: BK!Yl\I<  
vQ< ~-E  
return l(t) op r(t) >LPb>t5%p  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Pe:)zt0  
return op l(t) k+_>`Gre}  
return op l(t1, t2) ;+75"=[YT  
return l(t) op ?+}Su'pv}  
return l(t1, t2) op "leSQ  
return l(t)[r(t)] 9R=avfI  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] rmg\Pa8W>  
I"&cr>\  
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: Z}O]pm>=G  
单目: return f(l(t), r(t)); YdD; Qx#O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $:s@nKgnD~  
双目: return f(l(t)); -mJs0E*g  
return f(l(t1, t2)); a8xvK;`  
下面就是f的实现,以operator/为例 i9 aR#  
JE O$v|X  
struct meta_divide JpXv+V  
  { 89 d%P J0  
template < typename T1, typename T2 > NVzo)C8kb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !oyo_h  
  { yu_PZ"l  
  return t1 / t2; ;Tbo \Wp9  
} !$Uo$?gC  
} ; U)dcemQY  
e"866vc,  
这个工作可以让宏来做: 2*snMA  
inW7t2p<s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n1\$|[^6  
template < typename T1, typename T2 > \ hT%fM3|,e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C2<TR PT  
以后可以直接用 4`?PtRX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LB@<Q.b,U  
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 r (m3"Xu6O  
(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。。。) 1tbA-+  
!$n@:W/  
p7\LLJ y  
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 <HnJD/g  
,OlS>>,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > { {?-& yA  
class unary_op : public Rettype \(LD<-a  
  { Kjbk zc1  
    Left l; =.s0"[%   
public : n]6 '!Eo  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +1#oVl!  
8`S1E0s  
template < typename T > 3^KR{N p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I{w(`[Nxw*  
      { r?)1)?JnHe  
      return FuncType::execute(l(t)); 4!14: mq  
    } & *tL)qKDc  
2lfEJw($  
    template < typename T1, typename T2 > (PE.v1T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y;Nq(  
      { :PV3J0pB~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _#M4zO7  
    } Gt{%O>P8t  
} ; b81^756  
Yv=L'0K&  
2r2:  
同样还可以申明一个binary_op Dlz0*eHD  
q-CgX wU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,#N}Ni:  
class binary_op : public Rettype $@s-OQ}  
  { O-.G("  
    Left l; qJ5b;=  
Right r; #[i3cn  
public : U;kN o3=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2v(Y'f.  
%>/&&(BE  
template < typename T > c)Ng9p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HJb^l 4Q  
      { $$Tf1hIg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "%Ief4  
    } qYoU\y7  
KCpq<A%  
    template < typename T1, typename T2 > zA?AX1%Wa  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jHob{3  
      { zk1]?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8 # BR\  
    } ;>/Mal  
} ; <k3KCt  
$ r-rIW5\  
cSv;HN:  
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 uEhPO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3-AOB3](  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) uzb|yV'B  
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。 8LF=l1=~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :RDk{^b)  
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。。。 D'%M#S0   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 CXuMNa  
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) 3xRn  
下面是修改过的unary_op |F\fdB}?S:  
#zgO_ H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )b%zYD9p  
class unary_op H>D?  
  { ./zzuKO8XK  
Left l; ?.-+U~  
  mm*nXJ  
public : w87$p821  
X%og}Cfi  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kZ6:= l  
Rxr?T-  
template < typename T > GBBp1i  
  struct result_1 3&"uf9d  
  { ,y-!h@(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; UHk)!P>  
} ; xFIzq  
s^.tj41Gx}  
template < typename T1, typename T2 > . qf~t/o  
  struct result_2 `WMU'ezF  
  { -glGOTk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "E4CQL'U  
} ; }Q\+w,pJgN  
y\CxdTs  
template < typename T1, typename T2 > Gr}NgyT<!D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const " o 3Hd  
  { <Voct  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +BhJske  
} *5XOYb?'v.  
CbxWK#aMmB  
template < typename T > g-ZXj4Ph!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b>#=7;  
  { >o3R~ [  
  return OpClass::execute(lt(t)); iv],:|Mbd  
} ~>_UTI  
oxUBlye  
} ; n{{"+;oR  
^qVBgBPb  
&sYxe:H  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug  !I&,!$  
好啦,现在才真正完美了。 =\MAz[IDj  
现在在picker里面就可以这么添加了: k=d0%} `M(  
\hEIQjfi  
template < typename Right > 1U^KN~!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _7qa~7?f  
  { <R~;|&o,$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  n0EW U,1  
} 'qG-)2 t  
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。 <5#2^(  
v046  
Z( "-7_  
oSjYp(h:  
3Of!Ykf=  
十. bind i]4nYYS  
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%>{?"ij  
先来分析一下一段例子 g>gf-2%Uo  
rQ2TPX<?a  
S,avvY.U\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gNDMJ^`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 p=kt+H&;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F ~7TE91C  
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。 PRFl%M.H`  
我们来写个简单的。 \[)SK`cwd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jP2#w{xq  
对于函数对象类的版本: D,lY_6=  
Gxxz4    
template < typename Func > .!i`YT*jF  
struct functor_trait ^|hVFM2  
  { SkCux  
typedef typename Func::result_type result_type; pp7 $Q>6  
} ; !;d>}iE   
对于无参数函数的版本: rO{?.#~  
8Z "f"  
template < typename Ret > v9KsE2Ei  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P &@,Z# \  
  { 7xux%:BN  
typedef Ret result_type; ]|=`-)AP3  
} ; yx*<c#Uf  
对于单参数函数的版本: t y4R2LnC  
bGy|T*@  
template < typename Ret, typename V1 > @de0)AJG6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9 HlWoHuC  
  { j+q)  
typedef Ret result_type; oe3=QE  
} ; EwuRIe;D  
对于双参数函数的版本: /& c2y=/'C  
$<&_9T#&w  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > BSJS4+,E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^SsnCn-e  
  { x ju*zmu  
typedef Ret result_type; gX(Xj@=(&  
} ; 0M&~;`W}  
等等。。。 n6M#Xc'JA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  s_+.xIZ  
F;kKn:XL  
template < typename Func > )`ixT)   
struct func_return C@zG(?X  
  { N^PkSf[)h5  
template < typename T > @$;8k }  
  struct result_1 s16, *;Z  
  { ;O{bF8 U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >ke.ZZV?  
} ; oR,zr  
|-S+x]9  
template < typename T1, typename T2 > 'O.f}m SS  
  struct result_2 & BY\h:  
  { %4V$')rek  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "9"  
} ; %B1)mA;  
} ; "M\rO!f:  
\7#w@3*  
^e ;9_(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 V8&'dhuG  
Qb55q`'z  
template < typename Func, typename aPicker > ~{-Ka>A  
class binder_1 FKL@,>!<e  
  { wPu.hVz  
Func fn; v;Q*0%~  
aPicker pk; ;(;~yB|NZ5  
public : J|^z>gP(  
mh`uvqY  
template < typename T > ur=:Ha  
  struct result_1 mW+5I-~  
  { qN9 ?$\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F7nwV Dc*  
} ; $/5\Hg1  
eOkiB!G.  
template < typename T1, typename T2 > nHQ *#&$  
  struct result_2 .XRe:\8mc  
  { i_l{#*t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %|^,Q -i,  
} ; ?9!9lSH6%  
H+]h+K9\7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3/uvw>$  
LHu  
template < typename T > eH!V%dX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $ <C",&  
  { iQT0%WaHl  
  return fn(pk(t)); }~ N\A  
} Ea'jAIFPpO  
template < typename T1, typename T2 > Y  9z*xS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 05\0g9  
  { .a(G=fk  
  return fn(pk(t1, t2)); }$qrNbLJ  
} skTa IGRL  
} ; r$'.$k\  
]@Z nP,8  
&(l.jgqg&  
一目了然不是么? in,0(I&I  
最后实现bind )'e1@CR  
O@W/s!&lFa  
ZWzr8oY)  
template < typename Func, typename aPicker > yV(9@lj3;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -"a(<JC^NI  
  { + ZiYl[_|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m .(\u?J  
} 1OMaY5F  
N#)Klq87z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3O1Lv2)_  
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。 2EN}"Du]mj  
Ui9;rh$1eU  
十一. phoenix gd#?rc*f<3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M8\/[R\  
v@8SMOe %  
for_each(v.begin(), v.end(), 8'b ZR]  
( JC~4B3!  
do_ F9r/ M"5  
[ tq@)J_7|  
  cout << _1 <<   " , " eY^zs0  
] x?u@ j7[  
.while_( -- _1), S?a4 IK  
cout << var( " \n " ) iC^91!<  
) w`+-xT%  
); Hg8 4\fA  
bj 8pqw|;  
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: z7L+wNYwg  
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 !wfUD2 K1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .f;@O qU  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u*uHdV5  
ydY 7 :D  
$UK m[:7  
template < typename Cond, typename Actor > ?$tD  
class do_while L]"$d F  
  { b\o>4T  
Cond cd; < .e4  
Actor act; f#!nj]}#  
public : 1q5S"=+W[  
template < typename T > Q8QB{*4  
  struct result_1 +oO7UWs>6  
  { $]}K;  
  typedef int result_type; ;#IrHR*Bk  
} ; K7(k_4  
>hq{:m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O'#;Ge/,  
j%Z5[{!/,X  
template < typename T > C2=PGq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iQG]v[$  
  { h"Wpb}FT  
  do *<SXzJ(  
    { yM9>)SE5`  
  act(t); ~UQ<8`@a  
  } 5!$sQ@#}D  
  while (cd(t)); +opym!\  
  return   0 ; hJSWh5]  
} C"0 VOb  
} ; )D'# >!Y  
be]/ROP>H  
3&{6+A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'W54 T  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 F`(;@LO  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 "cly99t  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ZF#n(Y?  
下面就是产生这个functor的类: Cc`-34/%  
K^tc]ZQ  
kRbJK  
template < typename Actor > p}/D{|xO  
class do_while_actor D8 PC;@m  
  { L\c3D|  
Actor act; I5g|)Y Q  
public : 3="vOSJ6&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4!xRA''  
b2[U3)|oO  
template < typename Cond > OkISR j'!U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; IuAu_`,Ndi  
} ; \pTC[Ry1  
PU1YR;[Fe  
KC2Z@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c'Ibgfx%m  
最后,是那个do_ 7^M$u\a)U  
eX}aa0  
t:P]bp^#  
class do_while_invoker L2}<2  
  { 7 H:y=?X6  
public : F]>+pU  
template < typename Actor > u(f;4`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +|pYu<OY  
  { gae=+@z  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5T(cy  
} 7,Z<PE  
} do_; ]>k8v6*=  
ycOnPTh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #<sK3PT  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !T ,=kh  
最后来说说怎么处理break和continue @.}Y'`9L  
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。 /%p ~  
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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