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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h]okY49hY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _M}}H3  
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, *Ry "`"  
5},kXXN{+  
k;y5nXIlN  
v/DWy(CC  
  class filler r*s)T`T}}  
  {  w4p<q68  
public : C")NN s =  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} P&]PJt5  
} ; I!-5 #bxD  
BnLE +X  
;F'/[l{+  
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: ;*EPAC+  
lvZ:Aw r  
Ni 5Su  
o.H(&ex|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); oT27BK26?h  
CpF&Vy K  
S~LT Lv:>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |G]M"3^  
s;-%Dfn  
\?.Tq24  
/WKp\r(Hp  
二. 战前分析 ~,.}@XlgT.  
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。 VN9C@ ;'$  
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 6*H F`@(  
`JL&x|q o  
s\dF7/b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ; X3bgA']  
  /* --------------------------------------------- */ G_a//[p  
vector < int *> vp( 10 ); !>5!Fb=Sy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  Enj],I  
/* --------------------------------------------- */ )D q/fW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;iEFG^'tG  
/* --------------------------------------------- */ KUqD<Jj?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); GiN\@F!  
  /* --------------------------------------------- */ FsYsQ_,R3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,d34v*U  
/* --------------------------------------------- */ [3QKBV1\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w_!]_6%{b  
Hh1OD?N)  
oUwu:&<Orm  
0Bpix|mq  
看了之后,我们可以思考一些问题: B}y-zj; T  
1._1, _2是什么? 9>"To  
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。 ;eeu 9_$  
2._1 = 1是在做什么? f#9\&-h e0  
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。 5#U*vGVT  
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。 UF00K1dbz  
Ug^v ]B9  
*Q8d &$ ^  
三. 动工 LMvsYc~]q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D 4\T`j:  
hD:$Sv/H  
<2a7>\74E0  
Vi~F Q  
template < typename T > M6J/S  
class assignment CL$mK5u  
  { tCdgtZm  
T value; |H4/a;]~  
public : \;>idbV  
assignment( const T & v) : value(v) {} JUlV$b.)J  
template < typename T2 > 4V`ypFme  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /# M|V6n  
} ; qeyBZ8BG  
HEjrat;5  
m_z1|zM}o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^xGdRa U#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ? 1g<] ?  
 R9->.eE  
j/R  
.TURS  
  class holder B%L0g.D"  
  { *}\!&Zk"  
public : [lsr[`SJ<  
template < typename T > q lL6wzq,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TY,w3E_  
  { (,E.1j]ji  
  return assignment < T > (t); LV&tu7c  
} ^6~CA  
} ; Xa2QtJq  
r)dT,X[}F  
m.MOn3n]  
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: g|PVOY+|^  
I hvL2 zB  
  static holder _1; =^P<D&%q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j`\}xDg  
D'>yu"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1(Kd/%]{  
而不用手动写一个函数对象。 .! LOhZ  
t`DoTb4  
'(kySf[  
6M"]p  
四. 问题分析 6|05-x|  
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。 $H/3t?6h`  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "~4ULl< i'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &Q^M[X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?R0sY ?u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 HzM^Zn57%  
e jwFQ'wTx  
五. 问题1:一致性 67Ai.3dR  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| m?_S&/+*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o_<o8!]l"  
#Vanw!  
struct holder v.+-)RLQg  
  { 74%,v|  
  // aF$HF;-y  
  template < typename T > 3_IuK 6K2  
T &   operator ()( const T & r) const }@V(y9K  
  { R tn.cSd  
  return (T & )r; /r|^Dc Nx  
} 6tM CpSJ  
} ; zQ}:_  
K ^1bR(a  
这样的话assignment也必须相应改动: _EOQ*K#=Ct  
9q;\;-  
template < typename Left, typename Right > @7%nMTZ@&v  
class assignment 38%]G Q  
  { s} ,p>8  
Left l; :?{ **&=  
Right r; Nl7"|()e  
public : gQ*0Mk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r9G<HKl  
template < typename T2 > TE0hV w0c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } g!<@6\RB  
} ; i 4eb\j  
1P4jdp=~  
同时,holder的operator=也需要改动: oa+Rr&t'  
0?ZJJdI3  
template < typename T > _ 9Tv*@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5-bd1!o  
  { QdG_zK>|e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9S.Uo[YY  
} /+Xv( B  
?T70C9  
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。 }7vX4{Yn  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @q2Yka  
:h N*  
return l(rhs) = r; &-9wU Z  
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。 rZ1${/6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: iD_NpH q  
y`=A$>A  
template < typename Tp > yjpV71!M  
class constant_t ?K{CjwE.M  
  { kVQKP  U  
  const Tp t; x+"~-KO8q$  
public : !tFs(![  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vKDRjrF-  
template < typename T > Se* GR"Z+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const sW#6B+5_k  
  { 5FnWlFc  
  return t; z:|4S@9  
} .wx; !9  
} ; zO2Z\E'% .  
v?)JM+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 bQb> S<PT  
下面就可以修改holder的operator=了 |Z$heYP:w  
"a;JQ:  
template < typename T > k#ED#']N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q! ]  
  { v-X1if1%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (H<S&5[  
} sn/^#Aa=N  
_{KQQ5k\  
同时也要修改assignment的operator() v'S}&zmF]  
R|ViLty  
template < typename T2 > Tv3Bej  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } F>)u<f,C  
现在代码看起来就很一致了。 93[c^sc9*a  
v$w!hYsQ  
六. 问题2:链式操作 h2!We#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ej ip%m  
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。 =g2; sM/  
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。 ^/2n[orl5  
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。 ~9p*zC3M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ytc  
D&/(Avx.  
template < typename T > ^~0\d;l_  
struct result_1 v1QE|@  
  { fnG&29x  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; UC;_}>  
} ; b"t!nfgo  
$VhUZGuG>  
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: ,;'9PsIS^  
v}IkY  
template < typename T > ngcXS2S_  
struct   ref ?3Se=7 k  
  { SY["dcx+  
typedef T & reference; .:*V CDOM  
} ; nfq  
template < typename T > A}FEM[2  
struct   ref < T &> ^* ^te+N  
  { "?EA G  
typedef T & reference; Mje6Q  
} ; d3+pS\&IX?  
xpKD 'O=T  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: lq}=&)%C  
<K%qaf  
template < typename T > vX]\Jqy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const SgHLs  
  { =K=FzV'_~  
  return l(t) = r(t); 0iinr:=u  
} T/V8&'^i  
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。 gd R wh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^TJn&k  
YW}q@AY7  
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 (!&cfabL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _y#t[|}w  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p-GlGEt_X  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -]~&Pi|  
最后的布局是: #{1w#Iz;  
                Add "@RLS~Ej  
              /   \ r+217fS>  
            Divide   5 KcglpKV`  
            /   \ E5UI  
          _1     3 Xa.Qt.C  
似乎一切都解决了?不。 u{,e8. Z  
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。 Aj#CB.y  
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。 d,CtlWp  
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: N Q_H-D\,  
DKAqQ?fS  
template < typename Right > "D'A7DA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K3$83%E  
Right & rt) const p3`'i  
  { P}KN*Hn.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8 qt,sU  
} iv2did4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "GEJ9_a[  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 h!?7I=p~#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 N0oBtGb  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ;"hED:z6%  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 +u#;k!B/>  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ,OsFv}v7  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: YgNt>4K  
^]3Y11sI  
template < class Action > rP>iPDf  
class picker : public Action 5m!FtHvm1  
  { Cb7f-Eag  
public : G4vXPx%a8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A,{X<mLFb  
  // all the operator overloaded `$\g8Mo  
} ; 4pq@o  
FN NEh  
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。 1@6dHFA`o  
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:  /L'r L  
v=EV5#A  
template < typename Right > 0'wB':v  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8bLA6qmM\  
  { cu5Yvp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _nOJ.G  
} OW- [#r  
(ec?_N0=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > abh='5H|^|  
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。 .p  NWd  
<UOx>=h  
template < typename T >   struct picker_maker $73 7oV<  
  { :^tw!U%y1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ce{(5IC  
} ; EYtf>D  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3`S|I_$(T"  
  { lG/M%i  
typedef picker < T > result; G.OAzA13!t  
} ; NBuibL  
1{i)7 :Y  
下面总的结构就有了: 9>\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。 CpNnywDRwU  
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。 ,f8<s-y4Sg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YQ9@Dk0R  
至此链式操作完美实现。 +dw$IMwb  
tfW/Mf  
swJ3_WhbdT  
七. 问题3 4NT zK  
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。 OvqCuX  
CB{% ~  
template < typename T1, typename T2 > ~s{yh-B  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^m.QW*  
  { WeNx9+2=Z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j/`- x  
} :Fz;nG-G  
?piv]Z  
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: { </MC`  
4bLk+EY4A  
template < typename T1, typename T2 > SIv8EMGo  
struct result_2 /4J2F9:f  
  { >Ig%|4Hw  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7cV9xIe^  
} ; 2?9 FFlX  
1t haQ"  
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? np,L39:sf  
这个差事就留给了holder自己。 M3c!SXx\  
    DFKFsu8s  
f_a.BTtNO  
template < int Order > Pj9n`LwM  
class holder; 8.FBgZh*  
template <> /HbxY  
class holder < 1 > $zS0]@Dj  
  { hbRDM'  
public : hfT HP  
template < typename T > ~L$B]\/A5  
  struct result_1 lPF(&pP  
  { S`HshYlE q  
  typedef T & result; m99j]w r~c  
} ; =!u9]3)  
template < typename T1, typename T2 > Rj 2N+59rg  
  struct result_2 4lhoA  
  { [ lZo'o  
  typedef T1 & result; d MQ]=  
} ; B7r={P!0  
template < typename T > 5[l9`Cn&A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,_;+H*H>"  
  { l^aG"")TH.  
  return (T & )r; R|aA6} /I  
} n!=%MgF'*p  
template < typename T1, typename T2 > H }w"4s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ReE-I/n8f  
  { '{=dEEi  
  return (T1 & )r1; 4np,"^c  
} XOgl> 1O  
} ; V^fSrW]  
7KIOI,qb6  
template <> L".Qf|b*  
class holder < 2 > td!WgL,m  
  { V ;Kzh$^rk  
public : )D\cm7WX^[  
template < typename T > (O{5L(  
  struct result_1 <Y~?G:v6+  
  { 4a3Xz,[(a  
  typedef T & result; v,t;!u,40  
} ; &2IrST{d:V  
template < typename T1, typename T2 > G{$(t\>8  
  struct result_2 :K&>  
  { 62lG,y_L  
  typedef T2 & result; mUW|4zl i}  
} ; uim4,Zm{  
template < typename T > }YUUCq&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M`IiK+IoU  
  { Trd/\tX#v&  
  return (T & )r; ngF5ywIG  
} RDU,yTHq  
template < typename T1, typename T2 > n+Ofbiz@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L4Ep7=  
  { '@enl]J  
  return (T2 & )r2; BDoL)}bRE  
} +~, qb1aZ  
} ; FlJ(V  
`H+~LVH  
w5*?P4P  
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> >。 8B ZTHlUB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9F+i+(\,b  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P|}~=2J  
2>~{.4PI  
return l(i, j) = r(i, j); = 7U^pT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w?_y;&sbR  
tY$ .(2Ua  
  return ( int & )i; "0x"X w#I  
  return ( int & )j; !wH7;tU  
最后执行i = j; @ k+Z?Hp  
可见,参数被正确的选择了。 4T#B7wVoM  
g-^Cf   
3&Dln  
(I3:u-A  
V9xZH5T8^  
八. 中期总结 *o]Q<S>lH  
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: VYw vT0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ERxA79  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +N0V8T%~z.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g1U   
;)Rvk&J5  
NJJsg^'  
>XzCHtEP  
v4]7"7GuW  
Qx,?v|Xg  
九. 简化 V0hC[Ilr  
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。 Jp)>Wd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 i<<NKv8;  
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: 4u5^I;4pL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :ie7HF  
  +-*/&|^等 CD#:*  
2. 返回引用。 Y9F78=Q  
  =,各种复合赋值等 SI_{%~k*B  
3. 返回固定类型。 M$O}roOa  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c-nBB  
4. 原样返回。 4-^LC<}k  
  operator, g Z3VT{  
5. 返回解引用的类型。 /BC(O[P  
  operator*(单目) ;u;YfOr  
6. 返回地址。 >L$g ;(g  
  operator&(单目) n"B"Aysz  
7. 下表访问返回类型。 R03V+t=  
  operator[] Bvx%|:R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >o{(f  
  operator<<和operator>> F5Ce:+h  
=\s(v-8  
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。 *yAC8\v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rg U$&O  
/'U/rjb_h{  
template < typename Left > /7Z0|Zw]  
struct value_return #5HJW[9  
  { Ko%&~C_  
template < typename T > T xRa&1  
  struct result_1 <qH>[ \  
  { CL/8p;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _%Q\G,a;  
} ; =L~,HS(l,  
@]lKQZ^2&  
template < typename T1, typename T2 > .E:QZH'M  
  struct result_2 ?! dp0<  
  { /$zYSP)YT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; b6!?K!imT  
} ; <Q)6N!Tp^  
} ; (n7 v $A  
ai"Kd=R  
;zI;oY#.y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p1t9s N,  
"El$Sat`  
下面我们来剥离functor中的operator() 1fRYXqx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,ZjbbBZ  
rlu{C4l  
return l(t) op r(t) {xr!H-9ZAA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^!^8]u<Q  
return op l(t) `WF?87l1  
return op l(t1, t2) M@@"-dy  
return l(t) op bG nBV7b  
return l(t1, t2) op =g' 7 xA  
return l(t)[r(t)] Mj5=t:MI  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ni IX^&N1  
N(mhgC<O  
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: -[OGZP`8  
单目: return f(l(t), r(t)); }8 A]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o?uTL>Zin  
双目: return f(l(t)); ]5D?Sc#-  
return f(l(t1, t2)); DV +DJcF  
下面就是f的实现,以operator/为例 #9z\Wblr  
ry}CND(nB  
struct meta_divide qNER 6  
  { oPRvd_~  
template < typename T1, typename T2 > reLYtv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p"ht|x  
  { FCQIfJ#  
  return t1 / t2; 8^j u=  
} M=n!tVlCV  
} ; y|V/xm+Fp  
0[}"b(O{  
这个工作可以让宏来做: Md'd=Y_0  
5T}$+R0&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hX\XNiCiK8  
template < typename T1, typename T2 > \ dUeM+(s1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1R9hA7y&,/  
以后可以直接用 LoUi Yf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C)`ZI8  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 |mV*HdqU  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) OtJYr1:y_  
pgT{#[=>  
&!J X  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {6'5K U*RH  
=3lUr<Ze  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F>&Q5Kl R  
class unary_op : public Rettype Oa\!5Pw1  
  { Ac<V!v71  
    Left l; ]hTYh^'e  
public : X<ZIeZBn  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )K>XLaG)  
x-) D@dw<  
template < typename T > ],R rk]1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [qlq&?"  
      { mIq6\c$  
      return FuncType::execute(l(t)); ZN5\lon|Y  
    } laqKP+G  
|{cdXbr  
    template < typename T1, typename T2 > T=: &W3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y!GjC]/  
      { N8 }R<3/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -QCo]:cp  
    } Z'<=06  
} ; i}ypEp  
sLzcTGa2:z  
t*y4)I !gR  
同样还可以申明一个binary_op HY9H?T  
kvv-f9/-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z~+_sTu  
class binary_op : public Rettype r]Da4G^  
  { qrO] t\  
    Left l; b,/fz6 {N  
Right r;  ^"K  
public : yAR''>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0}hN/2}&  
fm87?RgXD  
template < typename T > 3G8BYP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DzO0V"+H}k  
      { bmhvC9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); D<5)i)J"  
    } h=YY> x  
i68'|4o  
    template < typename T1, typename T2 > $4'I 3{$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5.F.mUO  
      { `rW{zQYM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :+ @-F>Q  
    } r0l ud&_9  
} ; b|n%l5 1  
}b2U o&][  
-w=rNlj  
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 *_b4j.)ax,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b* qkox;j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %~J90a  
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。 Fp4eGuWH#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! IV;juFw}G  
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。。。 :ZL;wtT  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \`jFy[(Pa'  
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) #nX0xV5=  
下面是修改过的unary_op _)p@;vGV  
n99:2r_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !Zgb|e8<  
class unary_op jii2gtu'U  
  { X_+`7yCi"x  
Left l; {o+aEMhM  
  NwD*EuPF:  
public : N+\#k*n?  
26>e0hBh&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gl:vJD  
T,Cq;|g5E  
template < typename T > =t<!W  
  struct result_1 -aLBj?N c[  
  { \% !]qv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u9"b,].b  
} ; ' IFbD["r  
je9[S_Z:Y  
template < typename T1, typename T2 > _a8^AG  
  struct result_2 EK_NN<So#  
  { TgJx%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %MU<S9k  
} ; 9 }|Bs=q  
oiJa1X  
template < typename T1, typename T2 > 5*[zIKdt2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b:\I*WJ  
  { LpaY M d;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a36n}R4Q  
} k^z)Vu|f.  
d"Y9go"Z  
template < typename T > c~ l$_A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cz OhSbmc  
  {  N~EM`d  
  return OpClass::execute(lt(t)); fC.-* r  
} 4o9#B:N]J  
hz<kR@k}  
} ; hUSr1jlA  
WTA0S}pT  
wWY6DQQB  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug fU!C:  
好啦,现在才真正完美了。 T5B~CC'6  
现在在picker里面就可以这么添加了: I|m fr{  
.sAcnf"  
template < typename Right > qnyFRPC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Se*ZQtwE  
  { i pjl[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); LT!.M m  
} -5>K pgXo\  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8xDS eXh;  
jkQv cU  
5b0Ipg  
Ko\m8\3?fK  
7~C@x+1S/  
十. bind W:4]-i?2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 +>KWY PH  
先来分析一下一段例子 U&C\5N]  
^>h 9<  
=R:3J"ly0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} '1~mnmiP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0fxA*]h  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gmLGK1  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 FgE6j;   
我们来写个简单的。 D *Siy;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \! Os!s  
对于函数对象类的版本:  DC]FY|ff  
KqcelI?-I  
template < typename Func > !\JG]2 \  
struct functor_trait OQ 5{#  
  { 1{_tV^3@  
typedef typename Func::result_type result_type; fxI>FhU_  
} ; ]]d9\fw  
对于无参数函数的版本: D}HW7Hnu^  
+I/7eIG?|  
template < typename Ret > [Rs5hO  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  v#IW;Rj8  
  { %g5weiFM  
typedef Ret result_type; E+dr\Xhv  
} ; DvF`KHsy  
对于单参数函数的版本:  .r[DqC  
4FQU$f  
template < typename Ret, typename V1 > %.pX!jL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (=CV")tF  
  { *^=`HE89S  
typedef Ret result_type; llhJ,wD  
} ; (nbqL+  
对于双参数函数的版本: 6NZ3(   
[ k^6#TQcn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 28d:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .oO_x>  
  { =9i:R!,W  
typedef Ret result_type; x/~V ZO  
} ; 1oFU4+{ 4  
等等。。。 B*zb0hdo:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {}D8Y_=9\  
Q6_!I42Y`  
template < typename Func > ul(1)q^  
struct func_return r5(OH3  
  { LZ|G"5X[  
template < typename T > H_ .@{8I  
  struct result_1 *P$5k1  
  { JZD27[b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O1JGv8Nr  
} ; wS%I.  
] \4-e2N`\  
template < typename T1, typename T2 > +&O[}%W  
  struct result_2 5G_*T  
  { <& 8cq@<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U/&?rY^|  
} ; $ZK4Ps -$  
} ; ! D'U:)  
pb{'t2kk  
uCNQ.Nbf C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !z{bqPlFGG  
*;m5^i<,;S  
template < typename Func, typename aPicker > 5[al^'y  
class binder_1 x|U]x  
  { ti`z:8n7  
Func fn; m589C+7  
aPicker pk; )cUc}Avg}  
public : bNFX+GA/  
&Km?(%?  
template < typename T > c<A@Op"A  
  struct result_1 \qUmdN{FU  
  { b&*^\hY9b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; NqkRR$O  
} ; ?qHW"0Tjn  
gD _tBv  
template < typename T1, typename T2 > {tu* ="d=  
  struct result_2 %ia/i :  
  { .<u<!fL2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UI<'T3b  
} ; hs2f3;)  
(vz)GrH>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} d7It}7@9  
W2%(a0p  
template < typename T > }f^K}*sK$5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oE"!  
  {  n1y#gC  
  return fn(pk(t)); ^+mSf`5  
} Nq9Qsia&  
template < typename T1, typename T2 > |I^\|5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I = qd\  
  { W5 fO1F  
  return fn(pk(t1, t2)); R|$=Pfg~4  
} }&y>g0$@  
} ; m3F.-KPO  
6[aCjW  
Ny*M{}E  
一目了然不是么? (FH4\'t)  
最后实现bind 3y r{B Xn  
uEVRk9nb  
AjAmV hq  
template < typename Func, typename aPicker > zST# X}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VXn]*Mo  
  { ? 4qN>uW=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); qk~QcVg  
} [jD O8n/  
#ZCgpg$wM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 67 7p9{:  
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。 0w8Id . ,  
<rRm bFH#  
十一. phoenix 15iCJ p  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: vFL3eu#  
,":"Op61  
for_each(v.begin(), v.end(),  Tx/  
( d+fmVM?p  
do_ 70lb6A  
[ -66|Y  
  cout << _1 <<   " , " "LaNXZ9  
] .DHZs#R  
.while_( -- _1), S'Yg!KwX  
cout << var( " \n " ) s:*gjoL  
) g}ciG!0  
); L(`^T`  
Yah3I@xGy  
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: @o9EX }  
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 [ ]3xb`<&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #mk#&i3"k  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hB P]^~(  
7R7g$  
H",yVD  
template < typename Cond, typename Actor > 73Mh65  
class do_while fa\<![8LAU  
  { 6\4oHRJC  
Cond cd; >^|\wy  
Actor act; /y@$|DI1  
public : B(Y{  
template < typename T > YwoytoXK  
  struct result_1 XLqS{r~?  
  { `q7I;w+g  
  typedef int result_type; mC>7l7%  
} ; 7Ar4:iNvX  
*: e^yi  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |oSyyDYWP  
FLEf(  
template < typename T > :/~`"`#1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Haj`mc!<D0  
  { >bz}IcZP  
  do IJS9%m#  
    { .A\9|sRZ5  
  act(t); T6O Ib  
  } Tud[VS?99  
  while (cd(t)); &:akom8  
  return   0 ; 0u'2f`p*  
} TQE3/IL  
} ; hS*3yCE"8  
zoC/Hm  
1kb?y4xeJ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /  DeI s  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 EZ1H0fm  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 5SR 29Z[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ;]Y.2 J  
下面就是产生这个functor的类: #4%,09+  
k-e_lSYk&c  
/Wg$.<!5 }  
template < typename Actor > g@MTKqs  
class do_while_actor {n$9o  
  { egx(N <  
Actor act; e_k1pox]l  
public : fcnbPO0M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a3R#Bg(  
u;!CQ w/  
template < typename Cond > Nf-IDK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9y.C])(2  
} ; C<qJnB:B 9  
h(GgkTj4+  
"*%=k%'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /Lu wPM  
最后,是那个do_ jTSw0\}  
*ubLuC+b  
9g^@dfBV  
class do_while_invoker o \b8lwA,  
  { CN\s,. ]  
public : .H7"nt^  
template < typename Actor > B`"-~4YAf  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const OR1XQij  
  { +P}'2tE~'  
  return do_while_actor < Actor > (act); hkHMBsNi  
} `hM ]5;0  
} do_; z)43+8;  
.s7o$u~l  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (yc$W9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 y ?4|jN  
最后来说说怎么处理break和continue +r4US or  
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,fJ`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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