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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N'pYz0_H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |fgh ryI,  
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, #hXvGon$?  
+u&3pK>f  
t/3qD7L  
$}us+hGZ  
  class filler -<" ;|v4  
  { {/48n83n  
public : #|=lU4Bf  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g{2~G6%;0  
} ; G6JP3dOT  
~Ra8(KocD  
:wUi&xw  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: rD !GEU  
2{oQ  
oMoco tQ;$  
l2Rnyb<;;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); it-2]Nw  
-q? ,  
]kO|kIs  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 VAqZ`y  
~K(mt0T )  
BV}sN{  
$Ny:At  
二. 战前分析 WfTl\Dxw  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 `9\^.g)  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Z4gn7 'V  
m)r,  
 &!wtH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]U }B~Y  
  /* --------------------------------------------- */ KUHkjA_  
vector < int *> vp( 10 ); Dg}EI^ d  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |nqN95'u+]  
/* --------------------------------------------- */ 4.~<|T8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3'SN0VL  
/* --------------------------------------------- */ ph%t #R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M.EL^;r  
  /* --------------------------------------------- */ nD!t*P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [b~+VeP+p4  
/* --------------------------------------------- */ 8cURYg6v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]A1'+!1$  
~I~lb/  
F9A5}/\  
J(P'!#z^  
看了之后,我们可以思考一些问题: /2tP d  
1._1, _2是什么? J?hs\nA  
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。 -q&,7'V  
2._1 = 1是在做什么? $)6M@S  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Wo,93]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 o/=61K8D  
Qx_N,1>S  
ogJ';i/o  
三. 动工 ([7XtG/?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,8!'jE[d  
Oa M~rze  
!lM.1gTTC  
]a[2QQ+g  
template < typename T > P=s3&NDD  
class assignment u0qTP]  
  { ]8 <`&~a  
T value; ZQ-6n1O  
public : x<.(fRv   
assignment( const T & v) : value(v) {} ^}J,;Zhu5  
template < typename T2 > )d|s$l$?7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #6pJw?[  
} ;  J2Qt!-  
h*3{IHAQ  
5Z=GFKf|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Il#ST  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _c(h{dn  
iI &z5Q2  
XdnpL$0  
3/]~#y%2  
  class holder _p^Wc.[~M  
  { f6PYB&<1  
public : J.O{+{&cd  
template < typename T > 6:?mz;oP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j*d+WZm8-g  
  { bHXoZix  
  return assignment < T > (t);  w U1[/  
} XK;Vu#E*^  
} ; r-Y7wM`TZ  
+k/=L9#e  
{]dvzoE]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: "EE (O9q  
t oM+Bd:Y  
  static holder _1; [lu+"V,<LJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :u)Qs#'29  
YHxQb$v)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uh>"TeOi  
而不用手动写一个函数对象。 ,4;'s  
B$S@xD $  
.LbAR u  
abS3hf  
四. 问题分析 Q:'r p  
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。 BH}M]<5  
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。 tGSX TF}G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KUU ZN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ][XCpJ)8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }j!C+i  
/)?qD  
五. 问题1:一致性 p1T0FBV L  
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?| %MCS_'N J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,F+,A].wG  
>\3N#S"PF  
struct holder R0|4KT-i  
  { ;hh.w??  
  // -M4VC^_  
  template < typename T > IIF <Zkpb  
T &   operator ()( const T & r) const $if(n||  
  { rX)_!mR  
  return (T & )r; y'z9Ya  
} _94R8?\_V7  
} ; Jid_&\  
o"kL,&  
这样的话assignment也必须相应改动: kv2 H3O  
2Zg%4/u,Zp  
template < typename Left, typename Right > `(6cRT`Wp  
class assignment h8;H<Y;yQ  
  { 7|o}m}yVx  
Left l; `BaJ >%|  
Right r; BJ5^-|  
public : ofsLx6Po  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b'vIX< g  
template < typename T2 > _ D"S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Vl'rO_?t  
} ; s{42_O?,c  
?u0qYep:  
同时,holder的operator=也需要改动: i@ 86Ez  
D r"PS >.  
template < typename T > H29vuGQjq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k7(lwEgNG  
  { w{4#Q[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); iRM ?_|  
} Digx#'#jf  
%/SHB  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 G+\&8fi0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i?|u$[^=+  
pIKfTkSqH  
return l(rhs) = r; E `V?Io  
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。 >4Qj+ou  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #eF k  
#T8PgmR  
template < typename Tp > \3hFb,/4k  
class constant_t y(Em+YTD  
  { 6=*n$l# }  
  const Tp t; xhB-gG=  
public : _,f7D/dq  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /03?(n= 3  
template < typename T > NL'(/|)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {s=c!08=  
  { ~3|)[R=+p1  
  return t; mApl;D X  
} ']Z%6_WF  
} ; kPO+M~+n  
w8#ji 1gX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i8#:y`ai  
下面就可以修改holder的operator=了 n1b^o~agwC  
&G?w*w_n  
template < typename T > ~ cI`$kJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j9BcoEl:;  
  { [}}q/7Lp  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R_vK^Da  
} &4*f28 s  
z+^9)wg9  
同时也要修改assignment的operator() `9A`pC  
<X?xr f  
template < typename T2 > CX ; m8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H;+98AIy`  
现在代码看起来就很一致了。 6p.y/LMO  
5fLp?`T  
六. 问题2:链式操作 29&F_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1k{H,p7  
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。 ?/(*cA  
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。 Fw^^sB  
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。 di<g"8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s~c cx"HH  
KbH|'/w  
template < typename T > 6B}V{2  
struct result_1 G}aM~,v  
  { Dw,LB>Eq,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n>)h9q S  
} ; v7f[$s$m  
hb>uHUb&  
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: m]}EVa_I`/  
Bm6t f}8  
template < typename T > .g.g lQ_~=  
struct   ref 3.rl^Cq1  
  { Rk{vz|  
typedef T & reference; %2^V.`0T  
} ; K1o&(;l8G  
template < typename T > "5<YN#  
struct   ref < T &> :zpT Gk8Z  
  { M" $g*j  
typedef T & reference; IU"8.(;o  
} ; ly@%1  
x6vkd%fCj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R?J8#JPXD  
{@PZlQg  
template < typename T > Ij9=J1c4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const v7D0E[)~  
  { VS65SxHA  
  return l(t) = r(t); BU|m{YZ$  
} /)4Q%Zp  
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。 {&FOa'bP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r>rL[`p(2  
<t"fL RX  
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 ?DY6V;&F@f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |{rhks~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |_a^+!P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _Ecs{'k  
最后的布局是: ~W3t(\B'  
                Add u=0161g  
              /   \ `u8(qGg7GF  
            Divide   5 r'@7aT&_  
            /   \ bKh}Y`  
          _1     3 ft!D2M  
似乎一切都解决了?不。 x@|10GC#:  
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。 _J,*0~O$  
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。 oMNBK/X_  
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: {<cgeH  
KSU hB  
template < typename Right > af/0e}-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A>*#Nw5L  
Right & rt) const u_*y~1^0  
  { JQW7y!Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D"{%[;J  
} zJOyr"B'8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \8k4v#wH  
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。 4UN|`'c  
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。  p.,`3"C1  
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。 .{(gku>g(  
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。 :1~4X  
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? D8b9 T.[(  
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: -)DxF<8B  
}xgs]\^,73  
template < class Action > V! .I>  
class picker : public Action j3[kG#  
  { G420o}q  
public : Q=epUHFs  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lEw!H^O4  
  // all the operator overloaded |w>d]eA5  
} ; '1Ex{$Yk  
yEVnG` 1  
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。 _gpf9ad  
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: $6d5W=u$H  
K)eyFc  
template < typename Right > .AF\[IQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const k~JTQh*,w  
  { .8wF> 8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); On,z# A  
} QO4eDSW  
NkAu<> G _  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LfvRH?<W  
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。 `U>]*D68  
-8S Z}J  
template < typename T >   struct picker_maker l?HC-_Pbh  
  { u!McPM8Yk  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c2PBYFCyC  
} ; r6nWrO>y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V@`%k]k  
  { V}h)e3X  
typedef picker < T > result; iS`ok  
} ; 6s$h _$[X  
? ~oc4J*>(  
下面总的结构就有了: :S+Bu*OyH  
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。 0.B'Bvn=s2  
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。 m4R:KjN*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $-39O3  
至此链式操作完美实现。 ^+Vf*YY 8  
/^`d o3a}  
LXRIo2ynuw  
七. 问题3 o3le[6C/8=  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 A=np ?wc  
8(H!iKHe  
template < typename T1, typename T2 > o\nFSG kn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const - I~\  
  { C0&ZQvvy1:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z|d+1i  
} #_:%Y d  
A!a.,{fZ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: (,RL\1zJ  
MO|8A18B  
template < typename T1, typename T2 > )ZfbM|  
struct result_2 l^__oam  
  { QL-E4]   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >{"E~U  
} ; = @lM*  
Uf|@h  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? rW*[sLl3  
这个差事就留给了holder自己。 2Xv$  
    6<YAoo  
t]ID  
template < int Order > 0 l+Jq  
class holder; !" @<!  
template <> S]gV!Q4%  
class holder < 1 > < WQ ~X<1D  
  { ?p>m ;Aq  
public : "lB%"}  
template < typename T > uFfk!  
  struct result_1 N \woFrG  
  { zo1 fUsK?  
  typedef T & result; >ni0:^vp  
} ; w`F'loUEt  
template < typename T1, typename T2 > OK \9`  
  struct result_2 0 .ck!"h}  
  {  \ns} M3  
  typedef T1 & result; dfXBgsc6i  
} ; :\%ZTBLL  
template < typename T > (b7',:_U7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c + aTO"  
  { $IJ"fs  
  return (T & )r; v `;Hd8  
} yxi*4R  
template < typename T1, typename T2 > {^R>H|~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Dt'bbX'edw  
  { eo&G@zwN   
  return (T1 & )r1; @/='BVb'T  
} tSVS ogGd  
} ; RvyCc!d  
HgTBON(  
template <> zw0u|q;#  
class holder < 2 > Y,-! QFS#  
  { X:QRy9]  
public : pwA~?$B1  
template < typename T > =TA8]7S~U  
  struct result_1 7 LiyA<  
  { a._>?rVy  
  typedef T & result; vJ>o9:(6  
} ; ((6?b5[  
template < typename T1, typename T2 > {v2[x W  
  struct result_2 Ys<z%  
  { q<cxmo0S  
  typedef T2 & result; >oapw5~5  
} ; <Kk?BRxi  
template < typename T > Xc<Hm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !^Q4ZL,-  
  { ;Ao`yC2(v  
  return (T & )r; sRC?l_n;  
} S)`@)sr  
template < typename T1, typename T2 > qCm8R@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VwT&A9&{8  
  { .RWq!Z=)3  
  return (T2 & )r2; aX*7tRn_%  
} $]4o!Z  
} ;  }D!o=Mg^  
LKg9{0Y:  
tYx>?~   
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> >。 )Dyyb1\)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: UryHte  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: f;bVzti+w  
`_OB_F  
return l(i, j) = r(i, j); 4XSq\.@G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q'aVdJN,  
ov1#BeQ  
  return ( int & )i; ob9=/ R?i  
  return ( int & )j; Xv xrz{  
最后执行i = j; ,v#3A7"yW  
可见,参数被正确的选择了。 0hq\{pw_y*  
8TYoa:pZ  
:#=B wdC  
m[hHaX  
Q}1qt4xy*  
八. 中期总结 -#r=  
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: 'K|F{K  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4Dasj8GsV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 pJ/{X=y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +ux`}L(  
1/A|$t[  
5qkyi]/U8  
xiF}{25a  
v3cLU7bi?2  
/Y [ b8f  
九. 简化 $I9U.~*  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 nQG<OVRClS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fbkAu  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: +#6f)H(P]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,t39~w  
  +-*/&|^等 Sb`SJ):x  
2. 返回引用。 fdgjTX  
  =,各种复合赋值等 BipD8`a  
3. 返回固定类型。 eH%i8a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y_T%xWK5  
4. 原样返回。 h@Ix9!?+  
  operator, jgBJs^JgYG  
5. 返回解引用的类型。 n%6=w9.%c  
  operator*(单目) a4",BDx  
6. 返回地址。 G'Uq595'-  
  operator&(单目) wYh]3  
7. 下表访问返回类型。 o)H| #9h5  
  operator[] w} r mYQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J,k.*t:  
  operator<<和operator>> #,OiZQJC  
i"n1E@  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 F/"lJ/I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2]H?q!l!O  
 hAD gi^  
template < typename Left > %4w#EbkSS  
struct value_return `8;\}6:"1  
  { Ee=!bv(%70  
template < typename T > iGNZC{  
  struct result_1 1:4u]$@E  
  { E/_n}$Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8*eVP*g  
} ; `-5gsJ  
35YDP|XZb  
template < typename T1, typename T2 > *\^(-p~M  
  struct result_2 pK)!o  
  { q[c^`5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }1NNXxQ  
} ; ;s5JYR  
} ; I3YSW  
3 op{h6  
th+LScOX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~2QD.(  
hjp,v)#  
下面我们来剥离functor中的operator() -c %'f&P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8>DX :`  
BuS[(  
return l(t) op r(t) 3*eS<n[uG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E-#C#B  
return op l(t) b3q&CJ4|  
return op l(t1, t2) /=KEM gI?  
return l(t) op K%;=i2:  
return l(t1, t2) op AdRK)L  
return l(t)[r(t)] B8zc#0!1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ` bZgw  
^C;ULUn3  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: |43Oc:Ah+  
单目: return f(l(t), r(t)); YH&0Vy#c$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); VRUA<x  
双目: return f(l(t)); 3u9}z+q  
return f(l(t1, t2)); l)Mi?B~N  
下面就是f的实现,以operator/为例 Oo9'  
C%"aj^u  
struct meta_divide 3/8<dc  
  { Y5<W"[B!  
template < typename T1, typename T2 > :%IB34e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^-(DokdBn  
  { 8#RL2)7Uy`  
  return t1 / t2; @[]#[7  
} %4Yq (e  
} ; \Z-Fu=8J8^  
^[b DE0  
这个工作可以让宏来做: M/YS%1  
(.kzJ\x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ HaQox.v%  
template < typename T1, typename T2 > \ ccy q~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @E=77Jn[px  
以后可以直接用 Jl ?_GX}ZY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ghW  
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 eqqnR.0  
(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。。。) ME*A6/h  
S4 s#EDs  
</_.+c [  
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 0Q[;{}W}  
}`]Et99Q5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lDZ~  
class unary_op : public Rettype l _zTpyOZ  
  { Cw~fP[5XMF  
    Left l; 2Vx x  
public : >*$Xbj*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} RJdijj  
vHb^@z=  
template < typename T > [iC]Wh%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )oZ2,]us!  
      { iK8jX?  
      return FuncType::execute(l(t)); [ic%ZoZ_  
    } 5JS*6|IbD{  
DDZnNSo<JQ  
    template < typename T1, typename T2 > }+K=>.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k{cPiY^  
      { dyB@qh~H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i$CF*%+t  
    } ;dTxQ_:  
} ; bl#6B.*=  
%Hu.FS5'  
#j"GS/y"  
同样还可以申明一个binary_op 5i%\m  
.d+zF,02Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xxOhGA)  
class binary_op : public Rettype .>Fpk7  
  { 877Kv);  
    Left l; p Moza8  
Right r; ;&MnPFmq  
public : `k(m2k ?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kv<(N  
As j<u!L  
template < typename T > X#o;`QM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _.SpU`>/f  
      { [<nd+3E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )-25?B  
    } `tl-] ^Y2  
fP llN8n  
    template < typename T1, typename T2 > {"db1Gbfg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kA9k^uR/  
      { SZvC4lOn#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); GZm=>!T  
    } D H:9iX'  
} ; Ti>}To}B5  
+R"n_6N  
IH.EvierJ  
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 !wKiMgLS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N:,V{Pw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3A\Z ]L  
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。 UI*&@!%bzp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {a(<E8-^  
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。。。 GK#D R/OM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D[{"]=-  
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) VREDVLQT  
下面是修改过的unary_op iDYm4sY  
!(y(6u#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Bf" ZmG9  
class unary_op SBY0L.  
  { ^!x qOp!  
Left l; n%!50E6*:  
  %1)JRc  
public : zbfe=J4c  
m3XT8F*&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (Z8wMy&:  
ed#>q;jX  
template < typename T > }6*JX\'q  
  struct result_1 ri4:w_/{,Y  
  { qJR8fQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ] ~ }~d(  
} ; >]2^5C;  
[~?6jnp  
template < typename T1, typename T2 > bG+Gg*0p  
  struct result_2 -?Cu-'  
  { P@Vs\wAT  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C#RueDa.  
} ; Pd~z%VoO  
IG~Zxn1o  
template < typename T1, typename T2 > ]PbwG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v+CW([zAx#  
  { PmT<S,}L  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); s:I 8~Cc  
} JC}T*h>Ee  
6mjD@  
template < typename T > `0-i>>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {'#7b# DB>  
  { ;|f]e/El  
  return OpClass::execute(lt(t)); |RDE/  
} c$_}   
4x.I"eW~&  
} ; lE3&8~2   
7r pTk&`  
sR| /s3;  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug biVsbxYurq  
好啦,现在才真正完美了。 Gi&/`vm  
现在在picker里面就可以这么添加了: (V"7H  
@9\E  
template < typename Right > EdZNmL3cB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xFyBF[c  
  { eGo$F2C6E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B9'2$s+Z;  
} Kc+9n%sp  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 2t7=GA+j  
[ * !0DW`  
<<H'Z  
H-8_&E?6m  
Htep3Ol3  
十. bind 1h`#H:  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 fmFs  
先来分析一下一段例子 F0'8n6zj  
lT'V=,Y t  
uC2 5pH"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Apkb!"}>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~-~iCIaTb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (AHTv8  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 #c-Jo[%G  
我们来写个简单的。 q\Z9.T+Qo  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %@%~<U)W  
对于函数对象类的版本: YW"nPZNPy~  
nDNK}O~'  
template < typename Func > 'f6!a5qC  
struct functor_trait O\w-hk  
  { 4n%|h-!8  
typedef typename Func::result_type result_type; KCn#*[  
} ; ,_:6qn{  
对于无参数函数的版本: +@<@x4yt  
l Ng)k1  
template < typename Ret > iF1zLI<A  
struct functor_trait < Ret ( * )() > IOl0=+p  
  { f1t?<=3Ek<  
typedef Ret result_type; !KHbsOT?9  
} ; 3GZrVhU?m  
对于单参数函数的版本: b+$-f:mj  
Ljk0K3Q6>  
template < typename Ret, typename V1 > GA.cp*2 ~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5=;'LWXCJ  
  { 2F:X:f  
typedef Ret result_type; z{qn|#}  
} ; GGFrV8  
对于双参数函数的版本: Z FIgKWZ'  
7Ur'@wr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {tnhP^C3>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -i4hJC!3  
  { pFEU^]V3*  
typedef Ret result_type; wT:mfS09N  
} ; ]kH8T'  
等等。。。 (- {.T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :Z]\2(x  
),0Ea~LB4  
template < typename Func > p0HcuB)Y  
struct func_return # twl  
  { 3UJSK+d\  
template < typename T > ak(P<OC-  
  struct result_1 #}8gHI-9%  
  { mMad1qCi7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5 Praj  
} ; weIlWxy  
)lVplAhZD  
template < typename T1, typename T2 > smX&B,&@  
  struct result_2 "9;Ay@'B  
  { vFK(Dx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SuA`F|7?P  
} ; 1(4IcIR5T;  
} ; N'8}5Kx5  
))uki*UNK  
1@`mpm#Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $P Tl{  
0f,Ii_k bT  
template < typename Func, typename aPicker > <:~'s]`zf  
class binder_1 *)i+c{~  
  { HE3x0H}o>  
Func fn; T2k# "zD  
aPicker pk; w5mSoK b  
public : ( z.\,M  
Yd<q4VJR  
template < typename T > SY+$8^  
  struct result_1 :UDe\zcd "  
  { *l'5z)]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pg4jPuCM  
} ; 1Gk'f?dw  
lLuAgds`  
template < typename T1, typename T2 > n}q/:|c  
  struct result_2 N#vV;  
  { ;3N>m| ?D=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m H&WoL<K  
} ; h?&S*)1  
],Y+|uX->  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uh~,>~a|  
@ {8x L  
template < typename T > *AI?md  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x5!lnN,#  
  { 4:qM'z  
  return fn(pk(t)); P\.1w>X  
} O%busM$P)/  
template < typename T1, typename T2 > 'U4@Sax,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G+jcR; s  
  { yA-UXKT  
  return fn(pk(t1, t2)); i>AKXJ+  
} \oAxmvt  
} ; =/qj vY  
> 0NDlS%Q:  
tfq; KR  
一目了然不是么? \ dZD2e4  
最后实现bind )R"deb=s  
!8OUH6{2  
8J+:5b_?  
template < typename Func, typename aPicker > 9rQw~B<S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^+Stvj:N  
  { t+ O7dZt%r  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sqk$q pV6  
} ,2^zX]dgM  
(ysDs[? \  
2个以上参数的bind可以同理实现。 NFlrr*=t>  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 8nHFNOv6  
9y5nG  
十一. phoenix ;p2a .P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4Awl  
j{;IiVHnR  
for_each(v.begin(), v.end(), /? HLEX  
( ryoD 1OE  
do_ . g95E<bd  
[ FR1se  
  cout << _1 <<   " , " %%Z|6V74  
] )l*6zn`z  
.while_( -- _1), he1W22  
cout << var( " \n " ) )w!*6<  
) FVS@z5A8<=  
); D}:M0EBS  
nV+]jQ~o  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: _.$g?E/(  
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 "ku ?A^f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >Y[nU~w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'Gds?o8  
\H$j["3  
%4HpTx  
template < typename Cond, typename Actor > V/i7Zh#2:  
class do_while !Typ_Cs  
  { vaUUesytt  
Cond cd; 0`l(c  
Actor act; ' CO3b,  
public : k=qb YGK  
template < typename T > %.;`0}b  
  struct result_1 K=X13As_  
  { NKS-G2 Y<P  
  typedef int result_type; ^J$?[@qD  
} ; q<*UeyE S  
[P?.( *  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [ZkK)78}k  
[X|KXlNfm  
template < typename T > !^<%RT9@|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const } X[wWH  
  { h$eVhN &Vv  
  do oN6 '%   
    { CNF3".a  
  act(t); J`x!c9zg7  
  } t|y`Bl2  
  while (cd(t)); $6p|}<u  
  return   0 ; B\} B H  
} 5(sWV:_2  
} ; gXI8$W>  
t=$Hv  
ON/U0V:v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rq>Om MQ67  
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。 -{'WIGm  
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。 KQ(7%W  
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。 1P+Te,I  
下面就是产生这个functor的类: i VIpe  
v&i,}p^M5  
T1Y_Jf*KJ  
template < typename Actor > l&1R`gcW  
class do_while_actor 8h| 9;%  
  { O'} %Bjl  
Actor act; C7lBK<gQ  
public : %1oG<s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $9Yk]~  
h16i]V  
template < typename Cond > d;9F2,k$w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  E\! <=  
} ; T=n)ea A  
nd/.]"  
dNMz(~A[Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Y"&1jud4xl  
最后,是那个do_ t*'U|K4L/  
Ei[>%Ah  
8bIwRVA2\  
class do_while_invoker +P. }<  
  { R |h(SXa  
public : BE]PM nI  
template < typename Actor > wkwsBi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #^ cmh  
  { &^4E)F  
  return do_while_actor < Actor > (act); +P?^Yx0d  
} u4UQMj|q  
} do_; )Cm7v@B   
4Cdl^4(LT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !{, `h<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pNzSy"Y$  
最后来说说怎么处理break和continue I T\lkF2  
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。 )KPQ8y!d  
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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