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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  Lo)T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^`$-c9M?'  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, an Kflt3  
@aB7dtM  
"{bc2# F  
!b$~Sm)  
  class filler Iy4 RE P|  
  { G8Ow;:Ro  
public : NUuIhB+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >V%.=})K  
} ; \z@ :OR,  
tC/+  
au+:-Khm  
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: cI@'Pr4:FJ  
:$XlYJrjK  
cw_B^f8^  
#,"[sag  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T&<ee|t@{  
%Go/\g   
p~-)6)We?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 szOa yAS  
 T#Z#YMk  
"SC]G22  
#~r+Z[(,p  
二. 战前分析 F}B2nL&  
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。 {X nBj}C  
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 0yb9R/3.  
M pz9}[`3g  
ZpwFC7LW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !<h-2YF<M  
  /* --------------------------------------------- */ XWB#7;,R  
vector < int *> vp( 10 ); !xU\s'I+#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #=F{G4d)!=  
/* --------------------------------------------- */ 8SupoS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T.WN9= N  
/* --------------------------------------------- */ \M Av's4b@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {Q^ -  
  /* --------------------------------------------- */ 83)m#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $?OQtz@  
/* --------------------------------------------- */ #zb67mg~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M2qor.d  
P;IM -]  
l5enlYH  
k/Q8:qA  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1_@vxi~aW_  
1._1, _2是什么? lvR>%I0`*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 rF/<}ye/4M  
2._1 = 1是在做什么? 7e)j|a-!<  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 "DecS:\  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 BMn`t@!x  
0/~{,  
w:~vfdJ  
三. 动工 s}4k^NGFJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: P qa;fiJ)  
}AS3]Lub@  
fz+dOIU3\L  
TH~"y  
template < typename T > WvcPOt8Bp>  
class assignment IKp/xj[!  
  { t+Qx-sW  
T value; i\ )$  
public : 1E$^ul-v  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ye/Y<Ij  
template < typename T2 > pO N@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } CI|#,^  
} ; aM\Ph&c7e'  
5^N` ~  
-]:1zU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fQ f5%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o"qG'\x  
9*(uJA  
1L4v X  
tG 0 &0`  
  class holder Fw%S%*B8g  
  { Lv-M.  
public : yDi'@Z9R?  
template < typename T > PWS5s^WM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wqJ1^>TB  
  { m3`J9f,c/  
  return assignment < T > (t); oK2jPP  
} ,d8*7my  
} ; %eJE@$  
I5W#8g!{  
YF)c.Q0  
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: !Ic~_7"  
:MF+`RpL  
  static holder _1; Nkk+*(Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5&}p'6*K  
gzp]hh@4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1sXVuto  
而不用手动写一个函数对象。 *,Sa*-7(  
KK/siG~O  
O/fm/  
g`41d  
四. 问题分析 Yo,n#<37  
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。 YvFt*t  
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。 28lor&Cc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <a& $D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (6i. >%|_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *YP;HL  
<p#+('N`  
五. 问题1:一致性 #$ ,b )Uy  
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?| rf =Wq_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o AM)<#U>  
+LaR_n[  
struct holder ;x-]1xx_  
  { p9~$}!ua  
  // BB? 4>#D  
  template < typename T > nZ# 0L`@"Y  
T &   operator ()( const T & r) const =L, 7~9  
  { U;FJSy  
  return (T & )r; `'b2 z=j  
} bfKF6  
} ; LDj*~\vsq  
1raq;^e9  
这样的话assignment也必须相应改动: $u::(s} x<  
T0%l$#6v  
template < typename Left, typename Right > x+W,P  
class assignment ??,/85lM  
  { QJU\YH%}  
Left l; ^NFL3v8  
Right r; Ypx"<CKP}  
public : rchKrw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HEe_K!_  
template < typename T2 > r|Q/:UV?w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o}y(T07n  
} ; uMK8V_p*?  
+*x9$LSD  
同时,holder的operator=也需要改动: h|OWtf4  
9rgvwko  
template < typename T > RdLk85<n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !PJp()  
  { C{]1+eL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #bGYd}BfD  
} 4z,/0  
oh,29Gg  
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。 O<y65#68Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >lF@M-  
c2:oM<6|  
return l(rhs) = r; Dao=2JB{  
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。 m`Pk)c0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @oQ"FLF.  
wx_j)Wij6  
template < typename Tp > a( SJ5t?-2  
class constant_t Qn)AS1pL+  
  { yBfX4aH:`  
  const Tp t; #hXxrN  
public : @nIoIz D~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K<M WiB&  
template < typename T > 'CCAuN>J  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5jHr?C  
  { - #-Bo  
  return t; ,91n  
} 5TLE%#G@+  
} ; =A(Az  
_=HNcpDA;0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mnFmShu  
下面就可以修改holder的operator=了 $>rKm  
~#7uNH2  
template < typename T > JV?d/[u,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I?_WV_T&  
  { !1Nh`FN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m |Sf'5fK  
} P<=1O WC  
HJt '@t=Ak  
同时也要修改assignment的operator() @?bY,  
cJzkA^T9  
template < typename T2 > 12tk$FcY8*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } k\IdKiOj!D  
现在代码看起来就很一致了。 #x \YA#~  
sW76RKX8  
六. 问题2:链式操作 hp@F\9j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 WAJ KP"  
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。 FT!Xr  
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。 8\p"V.o>  
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。 HQMug  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *0'< DnGW  
B_>r|^Vh  
template < typename T > 0bOT&Z^  
struct result_1 ,h<x Y>  
  { |?TX^)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1 ]ePU8  
} ; `> +:38  
*E+VcU  
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: yQf(/Uxk*x  
XW~a4If  
template < typename T > ?} lqu7S  
struct   ref q>.C5t'Qx  
  { Z/d {v:)  
typedef T & reference; <r m)c.  
} ; t<"%m)J  
template < typename T > 4j(`koX_  
struct   ref < T &> 4'Y a-x x  
  { Dw$RHogb~y  
typedef T & reference; `26.+>Z7  
} ; $F NH:r<  
`qRyh}Ax"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: f,ZJFb98  
N#XC%66qy!  
template < typename T > #qv!1$}2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %evtIU<h  
  { wN^^_  
  return l(t) = r(t); 6C/Pu!Sx?  
} |>'q%xK  
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。 CeM%?fr5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A4Q{(z-?  
^# 4e_&4  
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 ;#mm_*L%@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~+V$0Q;L  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5K-,k^T}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \S&OAe/b  
最后的布局是: e wWw  
                Add C|[x],JCS  
              /   \ piqh7u3~  
            Divide   5 _>;{+XRX[  
            /   \ <":83RCS  
          _1     3 U@D\+T0  
似乎一切都解决了?不。 ~z")';I|  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 a*iKpr-:  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 V]m}xZ'?^  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: KZa6*,, s  
u:tcL-;U  
template < typename Right > 'Gamb+[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sH'0utD#Y  
Right & rt) const Br.UN~q  
  { A/"2a55  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %9J:TH9E)  
} QpRk5NeLe  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 yE(<F2  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 dBS_N/  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 BOP7@D  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 IO ]tO[P#  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 eW8{ ],B  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? uy~$ :0o  
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: OW@"j;6 3`  
aof'shS8  
template < class Action > S)W?W}*R\  
class picker : public Action ~%eE%5!k  
  { >< P<k&  
public : O*!f%}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3<N2ehi?  
  // all the operator overloaded [>\e@ =  
} ; 0c1=M|2  
9a_UxF+6/  
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。 J!G92A~*]  
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: >n(dyU@  
<|]i3_Z  
template < typename Right > 'o*\ N%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qh&q <M  
  { dmcY]m  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9j5|o([J  
} (FZ8T39  
A$n.'*gK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -N5h`Ii7  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 !0UfX{.  
.F2"tt?'  
template < typename T >   struct picker_maker %e)vl[:}  
  { ,\#j6R,{I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vb]uO ' l  
} ; ?I:_FT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ="f-I9y  
  { u$aN~6HG  
typedef picker < T > result; bY*_6SPK4  
} ; vRD(* S9^  
|nr;OM  
下面总的结构就有了: 0(9gTxdB  
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。 7;C~>WlU  
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。 "LW\osjen  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |u$*'EsP  
至此链式操作完美实现。 e6qIC*C!  
<{hB&4oL  
H!,V7R  
七. 问题3 DT6 BFx  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 B}* \ pdJ  
,zH\P+*  
template < typename T1, typename T2 > 30(e6T;   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K|6}g7&X  
  { CDW| cr{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t\!5$P  
} ;- Vs|X  
MrOtsX  
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: V\FlKC   
EG8z&^O x  
template < typename T1, typename T2 > Z/v )^VR  
struct result_2 {l_D+B;  
  { vp d!|/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; KBI 1t$  
} ; `Pwf?_2n-  
]^{5`  
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? =&qfmq  
这个差事就留给了holder自己。 {4p7r7n'  
    F^TOLwix  
-~lrv#5Q  
template < int Order > YxA nh  
class holder; w> Ft5"z  
template <> ?o/p}6  
class holder < 1 > |Q?$n3-f"  
  {  wJvk  
public : qPhVc9D#  
template < typename T > &;Go CU Le  
  struct result_1 v{\~>1J{  
  { -ucR@P]  
  typedef T & result; Vt9o8naz  
} ; fKuaom9  
template < typename T1, typename T2 > (m.jC}J  
  struct result_2 ~IQjQz?  
  { X&K,,C  
  typedef T1 & result; lWf(!=0m  
} ; : R8+jO   
template < typename T > eMH\]A~v"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g)MLgjj  
  { )MX%DQw  
  return (T & )r; \D[~54  
} I&x69  
template < typename T1, typename T2 > ~<osL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1fF\k#BE-%  
  { #`"B YFV[E  
  return (T1 & )r1; '_g*I  
} _b=})**  
} ; Io_7  
%g4)f9>  
template <> Pp|pH|(n ,  
class holder < 2 > {Z[kvXf"mZ  
  { |e3YTLsI  
public : e9B$"_ &2  
template < typename T > 9AQ2FD  
  struct result_1 IRI<no  
  { +Pn`AV1  
  typedef T & result; T9'5V@  
} ; )#Y:Bj7H@2  
template < typename T1, typename T2 > .q$/#hN:e  
  struct result_2 )/tdiRpn  
  { aII:Pzh]B  
  typedef T2 & result; ]O+Nl5*  
} ; jbTyM"Y  
template < typename T > y? 65*lUl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;{cl*EN  
  { ^#2Y4[@  
  return (T & )r; E __A1j*gd  
} u+8?'ZT,  
template < typename T1, typename T2 > H Sk}09GV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5wMEp" YHE  
  { \V.U8asfI  
  return (T2 & )r2; VnMiZAHR  
} kc:2ID&  
} ; cGjkx3l*  
W-ECmw(  
22m'+3I~Y  
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> >。 y]f| U-f:~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: BRMR> ~k(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q0 8  
S8Yh>j8-  
return l(i, j) = r(i, j); aw/5#(1R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mdHC{sp  
(*YENT}  
  return ( int & )i; 6T~xjAuJ3T  
  return ( int & )j; -^7n+ QX  
最后执行i = j; doaqHri\,  
可见,参数被正确的选择了。 $rE_rZ+]="  
5bKn6O)K  
E^. =^bR  
b%,`;hy{  
n-_-;TYH  
八. 中期总结 /c1FFkq|K  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: uJ$!lyJ6L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 NASRr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x_5H_! \#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ZK]C!8\2|  
I2'UC) 0  
Wc$1Re{z  
Z`b{r;`m8  
<tg>1,C  
f/qG:yTV`  
九. 简化 b=+'i  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /P0%4aWu=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 YX_p3  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Dl%NVi+n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Hd)4_ uBt  
  +-*/&|^等 Xu:S h<:R  
2. 返回引用。 (v8jVbg  
  =,各种复合赋值等 x*[\$E`v  
3. 返回固定类型。 X@)5F 9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) BUcze\+  
4. 原样返回。 jC<!Ny-$  
  operator, 8:,l+[\  
5. 返回解引用的类型。 g%Ap<iT  
  operator*(单目) }4kd=]Nk  
6. 返回地址。 ?j8F5(HF?  
  operator&(单目) MD S;qZx=  
7. 下表访问返回类型。 Jx@3zl  
  operator[] s7<x~v+^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R1FBH:Iu  
  operator<<和operator>> Cv|ya$}a  
cSBYC_LU  
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。 'kK}9VKl  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <w.W[ak  
@U(D&_H,K  
template < typename Left > 1 {dhGX  
struct value_return ]dc^@}1bN  
  { 2*5Z| 3aX  
template < typename T > ayuj)]b  
  struct result_1 qde.;Yv9  
  { C9U~lcIS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Cw`v\ 9  
} ; 70l"[Y  
7%9Sz5z  
template < typename T1, typename T2 > :grJ}i-D  
  struct result_2 #n 7uw  
  { =)(o(bfSKr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j9sf~}D>  
} ; z{cIG8z  
} ; Kgi%Nd  
!12W(4S5  
2Tt@2h_L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %< JjftNQ  
E@aR5S>  
下面我们来剥离functor中的operator() B i?DmrH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P'GX-H  
u<./ddC  
return l(t) op r(t) ,L^eD>|j5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [>Kkj;*  
return op l(t) E% Ce/n  
return op l(t1, t2) Q i#%&Jz>f  
return l(t) op R 28v5  
return l(t1, t2) op >sdj6^[+  
return l(t)[r(t)] 0m6Vf x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] a-,!K  
FJgr=9>  
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: qdrk.~_  
单目: return f(l(t), r(t)); W`K XO|'p@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `UL #g![J  
双目: return f(l(t)); V= U=  
return f(l(t1, t2)); Zh]d&Xeq  
下面就是f的实现,以operator/为例 @dV'v{:,  
gYfN ?A*`_  
struct meta_divide UMuqdLaT9  
  { u[dR*o0'  
template < typename T1, typename T2 > }9 N, +*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) n;)!N  
  { MQY^#N  
  return t1 / t2; a33}CVG-e3  
} sH(4.36+  
} ; 3'8B rK  
+^YXqOXU  
这个工作可以让宏来做: r4k =i4  
-z./6dQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QpwOrxI}  
template < typename T1, typename T2 > \ N%%2!Z#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; mBSa*s)  
以后可以直接用 +',[q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) j|TcmZGO  
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 "qjkw f)\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) W'u6F-$2  
n]?Yv E  
OF&{mJH"g'  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 :2iNw>z1  
lfp[(Ph)9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q  9lz  
class unary_op : public Rettype qZACX.Hw  
  { Y m=ihQ|  
    Left l; oa$-o/DhB  
public : q`_d>l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F]DRT6)  
hJ$o+sl  
template < typename T > 9J h"1i>x2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B/.+&AJw  
      { Osncl5PD)  
      return FuncType::execute(l(t)); VI7f}  
    } ;[TC`DuNj0  
(|+Sbq(o  
    template < typename T1, typename T2 > (T:OZmEO.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oU`8\ n](  
      { =lY6v -MBw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t&}Z~Zp  
    } 2u9O+]EP  
} ; !=%0  
4j^-n_T  
ATx6YP@7~  
同样还可以申明一个binary_op z-};.!L^  
`2N&{(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :j_OO5b!  
class binary_op : public Rettype ,ab_u@  
  { ML@-@BaN  
    Left l; 7{F(NJUO1  
Right r; >SRUC  
public : CR8a)X4j#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?4>uGaU\  
T,N"8N{K"  
template < typename T > 4CAV)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $7M/rF;N5X  
      { +LBDn"5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); LF o{,%B  
    } 5A|4  
S}fU2Wi  
    template < typename T1, typename T2 > HqM>K*XKU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p }p1>-j  
      { 5gP<+S#>T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ! C}t)R]^  
    } KKMzhvf]#  
} ; O5}/OH|j  
Jt-s6-2  
<eWGvIEP[  
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 `v2]Jk<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $E=t6WvA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X`xI~&t_  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 s=)0y$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Cjvgf .>$  
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。。。 PqOy"HO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /cmnX'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) In1VW|4h  
下面是修改过的unary_op &uLxA w  
_-NS-E  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > R<r"jOd]  
class unary_op p)  x.Y  
  { 5f54E|vD  
Left l; ZqI.n4:9  
  p(2j7W-/  
public : 3F%Q q7v  
$}[Tj0+:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'WqSHb7  
^iaeY jI  
template < typename T > Q:iW k6  
  struct result_1 H>AzxhX[n  
  { )B d`N^k+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q@3.0Hf|{  
} ; #=WDJ T:  
X,- ' v[z  
template < typename T1, typename T2 > d6lhA7  
  struct result_2 lYd#pNN  
  { ?FRR";  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -t9oL3J  
} ; {Y5h*BD>  
Xco$ yF%  
template < typename T1, typename T2 > I3Sl>e(Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5H6GZ:hp  
  { '-#6;_ i<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }?P~qJ|1  
} ~qNpPIrGr  
?`F")y  
template < typename T > =J8)Z'Jr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :,F^{  
  { f{e*R#+&  
  return OpClass::execute(lt(t)); v)JQb-<  
} ^ v3+w"2  
;U<) $5  
} ; sF;1)7]Pq  
e,E;\x &  
ej,MmLu~^  
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 (2@b ,w^  
好啦,现在才真正完美了。 m@JU).NKCS  
现在在picker里面就可以这么添加了: hBsjO3n  
$2BRi@  
template < typename Right > %9mCgHQ9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pb%#`2"  
  { ./<3jf :  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); HqgTu`  
} z>j%-3_1  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 _| 8"&*T^  
jn\\,n"6  
MbnV5b:X  
MC#bo{Bq3-  
"4"\tM(  
十. bind F__>`Do l  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 C>68$wd>  
先来分析一下一段例子 Lu:!vTRmw  
aic6,>\!'  
!^axO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |r-<t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (%0X\zvu/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]VJcV.7`  
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。 =hl-c  
我们来写个简单的。 <i`EP/x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /LSiDys  
对于函数对象类的版本: |P?8<8p  
HTqikw5X  
template < typename Func > UjKHGsDi4  
struct functor_trait He!0&B\7h  
  { [q.W!l4E  
typedef typename Func::result_type result_type; BC$In!  
} ; dN*<dz+4r  
对于无参数函数的版本: h y[_  
!;\-V}V  
template < typename Ret > CKBi-q FH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -nk%He  
  { _)Qt,$  
typedef Ret result_type; Gj)Qw 6  
} ; JAiV7v4&R  
对于单参数函数的版本: k6Tpaf^  
ptDA))7M/  
template < typename Ret, typename V1 > JnsXEkM)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I(7gmCV  
  { F 1zc4l6  
typedef Ret result_type; }bnkTC  
} ; nVM`&azD  
对于双参数函数的版本: rRt<kTk!U  
7I44BC*R~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sIy$}_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ud#8`/!mq  
  { h=U 4  
typedef Ret result_type; g1{wxBFE  
} ; -"nYCF  
等等。。。 AN1bfF:C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `fV$'u  
P<(mH=K  
template < typename Func > }N|/b"j9  
struct func_return Ce)Wvuh  
  { >WEg8'#O  
template < typename T > W2B=%`sC  
  struct result_1 e^an` </{  
  { R"=M5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mT9\%5d3  
} ; hWu)0t  
gjWH }(K  
template < typename T1, typename T2 > ;lEiOF+d  
  struct result_2 UmuFzw^  
  { O^$Zz<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'ng/A4  
} ; !Ch ya  
} ; n 3]y$wK  
e+WVN5"ID>  
|Wgab5D>V  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]z%9Q8q'  
iau&k `b`  
template < typename Func, typename aPicker > [<;2C  
class binder_1 ~e8n yB  
  { ,m8*uCf  
Func fn; a+i+#*8wm  
aPicker pk; =R"tnjR  
public : rY= #^S  
&$Lm95  
template < typename T > ;$Jvqq|T  
  struct result_1 3"n8B6  
  { F)w83[5_d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZB%~>  
} ; {;/o4[jlg  
CQ[-Cp7  
template < typename T1, typename T2 > ~4<3`l=A  
  struct result_2 dFFqs&cQ  
  { cF vx* n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MvmP["%J4_  
} ; z-G (!]:  
W V U9NmvE  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @k,(i=**  
bn35f<+  
template < typename T > 2A|6o*s"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }0RFo96) v  
  { !?/bK[ P,  
  return fn(pk(t)); AUde_ 1hi  
} +GU16+w~E  
template < typename T1, typename T2 > P0z{R[KBH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z:5ROlk0  
  { ""^BW Re D  
  return fn(pk(t1, t2)); {B.]w9  
} pe})A  
} ; L? +|%[  
ie5ijkxZ(  
7F:;3c  
一目了然不是么? ;@ X   
最后实现bind 2kq@*}ys  
&X,)+ b=  
nF$)F?||  
template < typename Func, typename aPicker > vP NZFi-(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wR4u}gb#q  
  { @I6A9do  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5q`)jd!*)  
} >8O=^7  
Ki6.'#%7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z.HNb$;  
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。 m (:qZW  
5)NBM7h  
十一. phoenix SfSEA^@|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \<x_96jt!\  
#@s~V<rW  
for_each(v.begin(), v.end(), F5[ITK]A4  
( ^>{;9 lo<  
do_ VDjIs UUX  
[ +/86w59  
  cout << _1 <<   " , " 1|w:xG^  
] ?Hxgx  
.while_( -- _1), HCkqh4  
cout << var( " \n " ) $!!=fFX*y  
) [<a%\:c m4  
); aEdJri  
>/kG5]zxY  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: %]$p ^m  
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 @SG"t,5s  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +u:O AsR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "gajBY  
8A u<\~p  
hcc-J)=m  
template < typename Cond, typename Actor > N/{Yi _n  
class do_while dS_)ll.6z  
  { {59VS Nl  
Cond cd; gs8@b5 RSb  
Actor act; SH$cn,3F8  
public :  ,bp pM  
template < typename T > u4M2Ec  
  struct result_1 C{i;spc!bi  
  { #]a51Vss  
  typedef int result_type; vek:/'sj3p  
} ; maEpT43f  
+Z~!n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `$a gM@"^  
f%[ukMj&  
template < typename T > o ]jP3 $t;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UMi`u6#  
  { VD&3%G!  
  do ?[1qC=[Z<  
    { 15T[J%7f  
  act(t); 9AddF*B  
  } J}_Dpb[L  
  while (cd(t)); R{KIkv  
  return   0 ; )^>XZ*eK  
} t:s q*d  
} ; S Ljf<.S  
7O9hn2?e  
^zPEAXm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C 3XZD4.2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 #Q7x:,f  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 "~2#!bK7  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 5~%,u2  
下面就是产生这个functor的类: A1t~&?  
u#@{%kPW  
HGQ?(2]8$  
template < typename Actor > ^8l3j4  
class do_while_actor C"^hMsU8  
  { X8SRQO^  
Actor act; D<3V#Opw  
public : l8AEEG8>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZIL| .<8I  
sqpOS!]  
template < typename Cond > hB}h-i(u  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; R~5* #r@f  
} ; SM#S/|.]  
]\ 2RV DC  
(p.3'j(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;!JX-Jq  
最后,是那个do_ fw|+7 O  
"3i80R\w`F  
8u'O` j  
class do_while_invoker =6:L+ V  
  { T<e7(=  
public : d:<H?~  
template < typename Actor > MjXE|3&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const hN_f h J  
  { Am4^v?q  
  return do_while_actor < Actor > (act); W6Aj<{\F  
} )x8;.@U  
} do_; Ds%&Mi  
sId(PT^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? uQu/(5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %X"m/4c8}  
最后来说说怎么处理break和continue E_D ^O  
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。 ]dbSa1?  
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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