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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7OB%A&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bf& }8I$  
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,  l B1#  
Lp_$?MCD.  
EQ4#fAM)  
gfi AK%  
  class filler c\At0.QCA  
  { $tI]rU  
public : _ `H.h6h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /QQ8.8=5  
} ; U4Z[!s$  
n5|l|#c$N  
m9Ax\lf  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: >*IN  
^$!987"  
(ab{F5  
l71 gf.4g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $[g_=Z  
g?B3!,!9  
3{KR {B#L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qz9tr  
bp#:UUO%S  
P.djd$#  
98fu>>*G{  
二. 战前分析 6xoq;=o  
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。 ~4\,&HH  
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 Z?oG*G:  
9Y/L?km_(  
K%MW6y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P-CB;\  
  /* --------------------------------------------- */ V  }>n  
vector < int *> vp( 10 ); 'CXRG$D  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); UNDi_6Dy   
/* --------------------------------------------- */ 9XX>A*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Gih[i\%Q  
/* --------------------------------------------- */ +Ng0WS_0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3NIUW!gr  
  /* --------------------------------------------- */ ,`32!i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,Ol (piR  
/* --------------------------------------------- */ `Gd$:qV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); o%[U  
Q$ri=uB;+  
;;Ds  
)4R:)-"f  
看了之后,我们可以思考一些问题: A5fwAB  
1._1, _2是什么? T@[!A);  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 y{d^?(-  
2._1 = 1是在做什么? Z{R[Wx  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 S[,8TErz  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 GKiukX$'  
cCY/gEv  
:jEPu3E:  
三. 动工 8i}< k$S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %zeATM[`  
PUdM[-zjh  
-x`G2i  
}LP!)|E  
template < typename T > ZH,4oF  
class assignment @kFu*"  
  { }-@4vl x$  
T value; ,xI%A, (,;  
public : _:`!DIz~9}  
assignment( const T & v) : value(v) {} {/<6v. v  
template < typename T2 > T]T;$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O 5 Nb  
} ; Pw0Ci  
vuQ%dDxI  
SC &~s$P;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 BxK^?b[E8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,`A?!.K$  
B>y9fI  
$ (=~r`O+1  
,TJ D$^  
  class holder zTbVp8\pI  
  { M$Zo.Bl$(  
public : . lgPFr6X  
template < typename T > TXXy\$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8 ho[I]  
  { efP&xk  
  return assignment < T > (t); 3q:n'PC)C  
} evA/+F ,&  
} ;  Ez~'^s@  
7Q w|!  
dsx]/49<  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: WKz> !E%  
'_k+WH&  
  static holder _1; =qy=-j]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?E%ELs_Dl  
ENF"c$R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^ci3F<?Q=  
而不用手动写一个函数对象。 .`<@m]m-  
h N2:d1f0  
2QpHvsl_  
%1 vsN-O}8  
四. 问题分析 ps .]N   
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。 -x8nQ%X  
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。 #GDe0 8rOw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |tR OL 9b  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mkh"Kb*{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 C98]9  
iy.2A!f^.  
五. 问题1:一致性 $N :Vo(*  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;$Y4xM`=m  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 I):!`R.,  
~_s?k3cd  
struct holder ~8"8w(CG*I  
  { P&m\1W(  
  // bl_H4  
  template < typename T > #P]#9Ty:  
T &   operator ()( const T & r) const ?pgG,=?  
  { aL J(?8M@  
  return (T & )r; A;\ 7|'4  
} %AOja+  
} ; |#1(Z-}  
B+^(ktZp@  
这样的话assignment也必须相应改动: &E xYXI  
H$G0`LP0/a  
template < typename Left, typename Right > yaq'Lt`  
class assignment [,2|Flf e  
  { upj]6f"(  
Left l; f2,jh}4  
Right r; 3~nnCR[R  
public : h?bb/T+'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6s0_#wZC  
template < typename T2 > s'kDk2r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~T) Q$  
} ; \:'%9 x  
Q{B}ef  
同时,holder的operator=也需要改动: @as"JAN  
r}uz7}z %"  
template < typename T > JK.ZdY%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wdUBg*X8  
  { -V:"l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); E ;<l(.Ar  
} *N{emwIq  
35tu>^_#V  
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。 +la2n(CAK  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {uGP&cS~(  
_/wV;h~R  
return l(rhs) = r; 4lBU#V7  
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。 %/9 EORdeH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ID#I`}h.k  
J!:SPQ  
template < typename Tp > L[=a/|)TBV  
class constant_t #!)n {h+  
  { -eX5z  
  const Tp t; -WYAN:s  
public : 26xXl|I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UKM2AZ0lb  
template < typename T > d> {nQF;c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const n> ^[T[.S  
  { WJ_IuX51'  
  return t; ?(R]9.5S  
} -%L6#4m4o  
} ; -&<Whhs.@  
92^w8Z.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g55`A`5%C  
下面就可以修改holder的operator=了 WD1G&5XP  
"_`F\DGAZu  
template < typename T > R9B&dvG  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %rxO_  
  { ?:w1je7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4Z/f@ZD  
} _)\c&.p]f  
d 9q(xZ5  
同时也要修改assignment的operator() gCxAG  
.-<k>9S7_  
template < typename T2 > *V+j%^91}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } aXL{TD:]  
现在代码看起来就很一致了。 x:QgjK  
yV"ZRrjO'Z  
六. 问题2:链式操作 g H G  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nB!&Zq  
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。 %?m$`9yU  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ca>Z7qT!  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Z.M,NR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9k6r_G"  
0C>%LJ8r  
template < typename T > `(3/$%  
struct result_1 I6Ce_|n ?k  
  { e/^=U7:io  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -e8}Pm "  
} ; ak;*W  
l \sU  
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: 46 PoM  
;v$4$D]L  
template < typename T > Yboiw y,n  
struct   ref |<GDUwC_;  
  { =Jym%m  
typedef T & reference; OD5m9XS  
} ; DS)RX.k_#  
template < typename T > lhkwWbB  
struct   ref < T &> %%4t~XC#  
  { TsGE cxIg  
typedef T & reference; y>aZXa  
} ; IEzaK  
M6}3wM*4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >>5NX"{  
=|YxDas  
template < typename T > 8:/e GM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9F*+YG!  
  { QI3Nc8t_2  
  return l(t) = r(t); ('hE r~&  
} xa pq*oj  
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。 f4PIoZ e  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2^l[(N  
lHhUC16>  
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 r}jGUe}d  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Yx>"bv  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nTz6LVF  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,Y>Bex_v  
最后的布局是: uECsh2Uin  
                Add b%S62(qP  
              /   \ %,k] [V  
            Divide   5 E,f>1meN=  
            /   \ \ 5,MyB2/`  
          _1     3 Y14W?|KOB  
似乎一切都解决了?不。 6%VV,$p  
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。 :"!9_p(,,  
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:i;z9b@to  
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: f0BdXsV#g  
b/Xbs0q  
template < typename Right > $VxA0 =ad  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^tCd L@$AS  
Right & rt) const Z%x\~ )~  
  { ?2g`8[">  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V.{H9n]IO  
} m ]cHF.:5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 oI#a_/w  
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。 q=9`06  
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。 Bdu&V*0g  
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。 >~Qr  
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。 H Tz  
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? E{n:J3_X^d  
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: E]6z8juO6  
nM0[P6p  
template < class Action > jr`Ess  
class picker : public Action kWrp1`  
  { hsw9(D>jp  
public : Q"7Gy<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (k|_J42[  
  // all the operator overloaded zH*KYB  
} ; L*x[?x;)@  
nQ/E5y  
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。 EMc;^ d  
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: A|@_}h"WG  
<3j"&i]Tm*  
template < typename Right > hnznp1[#@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :hI@AA>g  
  { Dxk+P!!K  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Zx d~c]n  
} V._(q^  
{N#KkYH{"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =?-ye!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。 Hp(D);0+)  
|qoKO:B4-[  
template < typename T >   struct picker_maker SM^-Z|d?  
  { yA3wtm/?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Tdc3_<1  
} ; _Um d  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > XJ Iv1s\g  
  { `w.AQ?p@  
typedef picker < T > result; @l0|*lo%  
} ; 3<=G?of  
x+G0J8cW  
下面总的结构就有了: EutP\K_Y  
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。 9Mgq1Z  
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。 -uH#VP{0M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8+Bu+|c%f  
至此链式操作完美实现。 @+WQ ^  
aIXdV2QS  
U-^[lWn[@4  
七. 问题3 )aX2jSp  
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。 8#&q$kE  
Zx$ol;Yd  
template < typename T1, typename T2 > l)-Mq@V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]1gx#y 2  
  { .{S8f#p9T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P%MfCpyj  
} I_q~*/<h  
z7-k`(l4  
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: BQ jK8c<  
v0Ir#B,[H  
template < typename T1, typename T2 > J/6`oh?,Q  
struct result_2 ayBRWT0  
  { zT ZVehEe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; nP UqMn'  
} ; 5#E |R  
OD=!&LM  
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? g`>og^7g  
这个差事就留给了holder自己。 qSx(X!YS  
    [/_+>M  
.O0O-VD+a  
template < int Order > vOgC>_x7  
class holder; .4l/_4,s_  
template <> 9,]5v +  
class holder < 1 > X#w%>al  
  { ,pBh`av  
public : tM j1~ R  
template < typename T > Q# ?wXX47  
  struct result_1 QjPj[c  
  { ggb |Ew  
  typedef T & result; dr q hQ  
} ; ~}DQT>7$  
template < typename T1, typename T2 > ,1/}^f6  
  struct result_2 @InZ<AW>|  
  { rx:z#"?I  
  typedef T1 & result; 8p1ziz`4>$  
} ; l|V;Ys5f  
template < typename T > W@\ (nfD2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OJb*VtZz5R  
  { 23DJV);g8  
  return (T & )r; 5f:DN\ ]  
} K^t?gt@k}  
template < typename T1, typename T2 > pe&UQ C^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VK3it3FI>3  
  { Wd(86idnc  
  return (T1 & )r1; as"N=\N  
} )$x_!=@1  
} ; #:ns64|  
s4T}Bs r  
template <> _U)%kY8  
class holder < 2 > uM(UO,X  
  { Cpx+qQt0  
public : xU9@$am  
template < typename T > 1QJBb \  
  struct result_1 ,,=apyr#&  
  { V7t!?xOL  
  typedef T & result; bb=uF1  
} ; /2NSZO  
template < typename T1, typename T2 > ~y0R'oi  
  struct result_2 CL7Nr@  
  { /owO@~G  
  typedef T2 & result; ?n'O Fpd  
} ; kB\kpW  
template < typename T > vH?9\3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2RppP?M!  
  { keqcV23k  
  return (T & )r; qs=tJ ^<<o  
} XrN- 2HTV  
template < typename T1, typename T2 > fUcLfnr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @C.GKeM*  
  { +2T! z=  
  return (T2 & )r2; N?23 m`3  
} >xd<YwXZ  
} ; E20 :uZ7\  
RIhOR8 )  
E8-53"m  
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> >。 LD55n%|0`H  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F=&;Y@t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: XT||M)#  
` Q9+k<  
return l(i, j) = r(i, j); )mkS5j`5\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wq72% e  
H=. K  
  return ( int & )i; =,Ttw>   
  return ( int & )j; W(@>?$&  
最后执行i = j; N8+P  
可见,参数被正确的选择了。 eoJ]4-WFq  
%D^bah f  
AMk~dzNt  
/PC` 0/b  
JE)J<9gf  
八. 中期总结 7c::Qf[|  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: k|#Zy,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }[,3yfiX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 B| Q6!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ){tPP$-i=  
2X_>vIlEm  
k!13=Gh  
v*L '{3f  
lO&cCV;  
ylkqhs&  
九. 简化 #>q[oie1e  
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。 l;5`0N?QO  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "/y|VTV"  
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: <|V'pim  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >a9l>9fyY  
  +-*/&|^等 #PH#2/[  
2. 返回引用。 tDU}rI8?  
  =,各种复合赋值等 ;KS`,<^-  
3. 返回固定类型。 1(pjVz&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hfh.eL  
4. 原样返回。 L?.7\a@  
  operator, m >hovikY*  
5. 返回解引用的类型。 #Gp M22d'(  
  operator*(单目) J=P;W2L  
6. 返回地址。 u#VweXyU  
  operator&(单目) Mz}i[|U\  
7. 下表访问返回类型。 /Tcb\:`9  
  operator[] q]+)c2M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ] ?9t-  
  operator<<和operator>> %/md"S  
&%}6q]e  
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。 @e={Wy+Vm(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R ^^ 1/%  
z0;9SZ9  
template < typename Left > W60Q3  
struct value_return *G9 [j$  
  { /evaTQPz  
template < typename T > x57'Cg \  
  struct result_1 Q~h6J*  
  { <]c#)xg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tnNZ`]qY  
} ; W'd/dKU x  
6s&qZ+v-  
template < typename T1, typename T2 > o6:45  
  struct result_2 :;<\5Oy ^  
  { GP Ix@k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^xmZ|f-  
} ; L[1d&d!p  
} ; fls#LcI9>6  
b%<164i  
&1 oaZY w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4 ;^g MI9  
F"Uh/EO<  
下面我们来剥离functor中的operator() 2h5tBEOX.s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0&f\7z  
P~o@9RV-  
return l(t) op r(t) H kSL5@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ko]QCLL  
return op l(t) >@z d\}@W  
return op l(t1, t2) i+U@\:=  
return l(t) op 6xyY+  
return l(t1, t2) op |x*{fXdMhr  
return l(t)[r(t)] dG" K/|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3.B4(9:>,  
qjJ{+Rz2  
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: i1tVdbC]  
单目: return f(l(t), r(t));  7N!tp,?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); T4Xtuu1  
双目: return f(l(t)); }7-7t{G  
return f(l(t1, t2)); QCVsVG!sN  
下面就是f的实现,以operator/为例 -*rHB&e  
zoJ_=- *s  
struct meta_divide U.HoFf+HN  
  { {qJHL;mP:8  
template < typename T1, typename T2 > j l}!T[5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B:B8"ODV  
  { qPL^zM+  
  return t1 / t2; (s5<  
} <Z2(qZ^Z  
} ; s*aH`M7^0  
f37ji  
这个工作可以让宏来做: )!'Fa_$ e  
V h Z=,m  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ J'I1,5(  
template < typename T1, typename T2 > \ oNiToFbQu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TP{>O%b  
以后可以直接用 :D<:N*9i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x:!C(Ep)  
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 }pbBo2  
(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。。。) 1M7\:te*  
c1pq]mz|z  
9`)w@-~~  
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 %'RI 3gy  
N$N;Sw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Wv6z%r<  
class unary_op : public Rettype 'LJ %.DJ  
  { 8#X?k/mzU  
    Left l; Q3N y5G>  
public : L4\SB O  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} H.jLGe>  
4R K.Il*d  
template < typename T > u@GRN`yn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^U-vD[O8  
      { dH ^b)G4  
      return FuncType::execute(l(t)); ZcUh[5:|  
    } C ffTv  
Qh)|FQ[s$r  
    template < typename T1, typename T2 > &(5^v w<0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D=i0e8D!+  
      { [_g#x(=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ",MK'\E  
    } ()+jrrK  
} ; K $Mx}m7l  
H B::0l<  
;']vY  
同样还可以申明一个binary_op (hhdbf  
4f@havFIJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }vXA`)Ns  
class binary_op : public Rettype 0Zc*YdH  
  { ?=/}Ft  
    Left l; A^T~@AO  
Right r; 5~`|)~FA  
public : ]>VJ--fH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q9Y9{T  
NDs]}5#   
template < typename T > J[<D/WIH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eHF(,JI  
      { s8f3i\1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^Ff~j&L@{  
    } Ux%\Y.PPI  
~xlMHf  
    template < typename T1, typename T2 > "6I-]:K-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ov~S2?E8  
      { }\PE {  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e B(S+p?  
    } 'b=eC  
} ; c{]r{FAx9o  
j{7ilo(i  
~n8*@9[  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 dCoi>PO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3zA8pI w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {.' ,%)  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 !SO$k%b}!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /QV. U.>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。。。 7(|3 OR+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ads<-.R  
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) LAK-!!0X  
下面是修改过的unary_op <QkN}+B=  
%/6e"o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vs'L1$L'c  
class unary_op Q[ 9rA  
  { DiYJlD&  
Left l; _Pfx_+  
  >DL-Q\U  
public : [o[v"e\w  
r 0?hX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {-v\&w  
'^-4{Y^2E  
template < typename T > SqA+u/"j2  
  struct result_1 @8Q+=abz  
  { GmmT'3Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  +,F= -  
} ; cO=UswIkwO  
gGiV1jN _  
template < typename T1, typename T2 > }eDX8b8emA  
  struct result_2 Ng_rb KXC#  
  { Q,,fDBN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RESGI}u  
} ; 21/a3Mlx#  
"-j@GCme  
template < typename T1, typename T2 > tEWj}rX   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -B3w RAEt  
  { /nMqEHCyg  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l=-d K_ I?  
} <rwOI.W l$  
WEV{C(u<k!  
template < typename T > C1P t3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rD(ep~^M  
  { |Qt`p@W  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1TxhEXB  
} ++{+ #s6  
[>Kxm  
} ; #;*ai\6>vD  
RY/ Z~]  
Ppb2"Ik  
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 A$"$`)P!  
好啦,现在才真正完美了。 : .w'gU_  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5W]N]^v  
CIik@O*  
template < typename Right > yA>p[F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <T_Nlar^^  
  { ?xTeio44  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wgR@M[]o;  
} HG3>RcB  
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。 DwrCysIK  
dBq,O%$oq  
8^"|-~#<  
/h.3<HI."*  
x#gmliF  
十. bind l<K.!z<-:8  
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。 ?>\]%$5o  
先来分析一下一段例子 ']6#7NU  
W%XS0k}x  
G-i_s6Wu  
int foo( int x, int y) { return x - y;} FivaCNA  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ZE(RvPW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {)[g  
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。 yExyx?j.  
我们来写个简单的。 .-26 N6S  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Vq7 kA "  
对于函数对象类的版本: +p}Xmn  
z`:^e1vG  
template < typename Func > %Kfa|&'zV  
struct functor_trait ?'#;Y"RT  
  { *U^I `j[u  
typedef typename Func::result_type result_type; ! tPK"k  
} ; zr9Pm6Rl  
对于无参数函数的版本: !skWe~/  
^t%M   
template < typename Ret > n *0F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tJ_@AcF  
  { .MPOUo/e  
typedef Ret result_type; td$6:)  
} ; K:50?r_-6  
对于单参数函数的版本: yWk:u 5  
8A]q!To  
template < typename Ret, typename V1 > 3:Egqw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > daJ-H  
  { ;RZa<2  
typedef Ret result_type; 7IW7'klkvD  
} ; I}0 -  
对于双参数函数的版本: ^O:RS g9  
oqo8{hrdHk  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > = |zLr"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > pnb$lpxt  
  { 62'0)Cy^  
typedef Ret result_type; u}0t`w:  
} ; uH h2>Px  
等等。。。 }(O kl1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >'g60R[  
#!j&L6  
template < typename Func > >(Ddw N9l  
struct func_return EqwA8? M  
  { yG_.|%e  
template < typename T > 6UP3Ij  
  struct result_1 {lw ec"{  
  { ~%q e,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L7="!I  
} ; yE/I)GOQjs  
}E_zW.{!  
template < typename T1, typename T2 > ~t$VzL1  
  struct result_2 }z@hx@N/  
  { $S=OmdgR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +eat,3Ji  
} ; duTSU9  
} ; 1O{67Pf  
@g?z>n n  
VJPPHJ[-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'a9.JS[pj  
8;bOw  
template < typename Func, typename aPicker > ]vG)lY.=  
class binder_1 N* QI>kzU  
  { \8H"lcj:  
Func fn; +<#-52br\  
aPicker pk; #-8/|_*  
public : <]J5AdJ  
WocFID:b  
template < typename T > q\G@Nn^  
  struct result_1 .4-S|]/d,  
  { zj}efv<e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !h;VdCCi#  
} ; i;7jJ(#V  
(yVI<Os{a  
template < typename T1, typename T2 > &'j77tqOk  
  struct result_2 [ ff.R  
  { 4+Kc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pgarGaeq  
} ; fz\Az-  
6y5~Kh6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3H2'HO  
W@LR!EW)  
template < typename T > ny0`~bl{p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G{9y`;  
  { [&&4lKC}u  
  return fn(pk(t)); Xb {y*',  
} [VH t#JuN,  
template < typename T1, typename T2 >  +yk>jx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /6fsh7 \  
  { 4D5)<3N=d'  
  return fn(pk(t1, t2)); Smo'&x  
} K>U &jH  
} ; ]](hwj  
iW)Ou?aS  
"=)`*"rr  
一目了然不是么? Z(cgI5Pu  
最后实现bind |b'AWI81D  
>ZT3gp?E  
A.Njn(z?Lz  
template < typename Func, typename aPicker > 0n%`Xb0q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #=2~MXa@z7  
  { )Lq FZ~B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); TqC"lO>:Q  
} x1Uj4*Au  
+|N"i~f>j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k 'o?/  
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。 QGa"HG5NF  
bZ=d!)%P-{  
十一. phoenix lEJTd3dMi  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;C3](  
!Wk "a7  
for_each(v.begin(), v.end(), 6 [IiJhVL  
( 6N ^FJCs  
do_ (,k=mF  
[ o{/D:B  
  cout << _1 <<   " , " L))(g][;  
] L3S,*LnA  
.while_( -- _1), N 6eY-`4y  
cout << var( " \n " ) %~@}wHMB  
) >:.Bn8-  
); FRr<K^M  
F C"dQ  
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: u+N[Cgh  
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 N9hBGa$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 16AYB17  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3>Yec6Hs  
3 ;&N3:,X  
:jA~zHO  
template < typename Cond, typename Actor > +%0+  
class do_while Gg/K  
  { F2#^5s(  
Cond cd; *v6'I-#  
Actor act; Gg_i:4F  
public : AV?*r-vWL.  
template < typename T > z7}@8F  
  struct result_1 9G&l{7=  
  { >-Jutr<I"~  
  typedef int result_type; =6ojkTk  
} ; S%'t )tt,  
Y?Xs Z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B>Mk "WjQ  
+<I>]J2  
template < typename T > {'JoVJKv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #=h~Lr'UH  
  { 0^4Tem@  
  do "gYn$4|R7*  
    { S?&ntUah  
  act(t); i0hF9M  
  } wPOQy ~:  
  while (cd(t)); `uY77co6  
  return   0 ; /K1YDq<=  
} b:oB $E  
} ; )jvYJ9s  
{qK>A?9  
y<MXd,eE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M,zUg_ @  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 .,I^)8c  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 |-bAz t  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ;V@o 2a  
下面就是产生这个functor的类: f/aSqhAW  
w!7Hl9BW  
+9M#-:qB  
template < typename Actor > +TL5yuA  
class do_while_actor M"W-|t)~  
  { NvY%sx,  
Actor act; MqRpG5 .  
public : fnl~0   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [WW3'= e^  
I'm.+(1m,  
template < typename Cond > edD19A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; g m'8,ZL  
} ; 7Rwn{]r  
]y:2OP  
?U$H`[VF}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Bu$Z+o  
最后,是那个do_ DAa??/,x7  
,t2Mur  
>|IUjv2L  
class do_while_invoker nB>C3e  
  { L;6L@D6  
public : Xy0*1$IS]  
template < typename Actor > CEzwI _  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4Qwv:4La  
  { ai0am  
  return do_while_actor < Actor > (act); kyR=U`OW  
} 6ZKSet8  
} do_; ;d5d$Np@m&  
"h58I)O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !X5n'1&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,X^I]]  
最后来说说怎么处理break和continue TuR.'kE@  
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。 NFsj ~6F#  
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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