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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda FT;JYkO  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 G|lI=Q3f  
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, !_) ^bRd  
3~Ln:4[6ID  
w#T,g9  
s]c$]&IGG  
  class filler &[RU.Q!_H  
  { 8:% R |b  
public : !d\GD8|4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #+ '@/5{n  
} ; 3\+p1f4  
~N9-an  
,*[LnR  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 0f^.zt{T  
}L!`K"^O&  
vI'>$  
~-`02  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); CK(ev*@\D,  
2[po~}2-0  
_|ib@Xbin  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jyhzLu  
/ yi:Q0  
HIm, "iYk  
1RbYPX  
二. 战前分析 7Ca\ (82  
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。 cEdJn@ ,  
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 'cN#rHPB6  
qJU)d  
YSo7~^1W"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qD*\}b]9I  
  /* --------------------------------------------- */ sK0VT"7K  
vector < int *> vp( 10 ); F5+_p@ !i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Zk UuniO  
/* --------------------------------------------- */ ^4pKsO3ul  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o2d~  
/* --------------------------------------------- */ gF6j6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )V3(nZY  
  /* --------------------------------------------- */ A.9'pi'[9Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =jc8=h[F<  
/* --------------------------------------------- */ V1)P=?%(US  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lmKq xs4  
I&8SP$S>J  
2j7d$y*'  
MuV0;K \  
看了之后,我们可以思考一些问题: SRN9(LN  
1._1, _2是什么? rs Uw(K^  
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。 @z)tC@  
2._1 = 1是在做什么? JjLyV`DJ  
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。 > x ghq  
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。 PbUcbb17  
@O}j:b  
sLdUrD%  
三. 动工 3C=clB9<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6bKO;^0  
DhNo +"!z  
otf%kG w  
ll\^9 4]Q  
template < typename T > no NF;zT  
class assignment AH'4H."o/9  
  { /Jf`x>eiH  
T value; v7FRTrqjj  
public : C2rj]t  
assignment( const T & v) : value(v) {} /lB0>Us  
template < typename T2 > ynZ[c8.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;K\N  
} ; eH%L?"J~:  
?lDcaI>+n  
}<ONxg6Kb  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l$VxE'&LQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w2N3+Tkg  
ClMtl59  
*C@[5#CA2z  
P!+nZXo  
  class holder A?D"j7JD=L  
  { ~Oq,[,W  
public : &U$8zn~[k  
template < typename T > 9LO.8Jy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %C`'>,t>  
  { O {6gNR,*  
  return assignment < T > (t); Eqmv`Z [_  
} zLw h6^?Y  
} ; 207O["Y  
ccn`f]5w  
R #3Q$   
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: .\~P -{Hd  
w$lfR ,  
  static holder _1; 4ZJT[zi  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )yNw2+ ~5  
r` `i C5Ii  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AqbT{,3yW  
而不用手动写一个函数对象。 #EmffVtY  
R_>TEYZ  
u1) TG "+0  
W]D`f8r9  
四. 问题分析 / }XsuH  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 1%hM8:)i_  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 r($_>TS&"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <a+eF}*2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?$J7%I@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |c oEBFG  
MeI2i  
五. 问题1:一致性 c7g.|R  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| =EcIXDzC>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 p_5>?[TW:  
1 x\VdT  
struct holder \_gp50(3  
  { o7Cnyy#:  
  // lv00sa2z  
  template < typename T > ~w1{zxs  
T &   operator ()( const T & r) const k?["F%)I  
  { fmnRUN=  
  return (T & )r; LZQFj/,Jg  
} +f\pk \Ith  
} ; i|c`M/) h:  
ST: v3*  
这样的话assignment也必须相应改动: JMirz~%ib  
}+{*, z  
template < typename Left, typename Right > y '_V/w s  
class assignment RD6h=n4B  
  { s3Krob`C5  
Left l; !$p2z_n$@.  
Right r; ti{H(;;@  
public : Ej+]^t$\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3{Ek-{ 9  
template < typename T2 > JA?,0S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a(}VA|l  
} ; cXb @H#  
_H4$$  
同时,holder的operator=也需要改动: 9{O2B5u1  
+EST58  
template < typename T > ol?z<53X]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "[Qb'9/Jc  
  { =j|v0& AGC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nE]~E xr  
} x2j /8]'o  
FVsu8z u  
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。 X(r)Z\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u=@h`5-fp  
j8[`~p b  
return l(rhs) = r; z*M}=`M$  
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。 :]B% >*;}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /<(*/P,>  
y:g7'+c  
template < typename Tp > P Pwxk;  
class constant_t +  ZR(  
  { t$]&,ucW#  
  const Tp t; i{ t TUA  
public : qJ{r!NJJ 8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;[TljcbS  
template < typename T > 943I:, B  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^8?j~&u$F  
  { ="3a%\  
  return t; #<a_: m)@  
} )(h&Q? Ar  
} ; % ~#!NX  
Y!++C MzU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Y<p zy8z  
下面就可以修改holder的operator=了 1DEO3p  
<a8#0ojm  
template < typename T > WF ?/GN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O`wYMng)  
  { qDby!^ryc  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n0rerI[R  
} S2J#b"Y  
fKL'/?LD]  
同时也要修改assignment的operator() 8- dRdQu]  
YPF&U4CN  
template < typename T2 > <@u0.-]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5TXg;v#Z  
现在代码看起来就很一致了。 KY4d+~2  
-W|*fKN`3  
六. 问题2:链式操作 %B#hb<7}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z |2E b*  
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。 &mh Ln4^  
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。 La`h$=#`  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 wzD\8_;6N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G_V.H \w  
JQ*D   
template < typename T > uz*d^gr}  
struct result_1 E4Y "X  
  { wXc,FD$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~?FK ; (  
} ; n_<mPU  
o;ik Z*+*  
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: r#LnDseW  
HzP.aw4  
template < typename T > sW;7m[o  
struct   ref "#*Nnt  
  { EKc C+g   
typedef T & reference; Px'R`1^  
} ; !+m@AQ:,  
template < typename T > j.k@6[ R>?  
struct   ref < T &> jmkRP"ZnA  
  { V3## B}2[Y  
typedef T & reference; FQ+8J7  
} ; E;9Z\?P  
8ou e-:/a  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4Z*|Dsw  
riID,aut  
template < typename T > @Ppo &>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N g58/}zO  
  { O x{Q.l  
  return l(t) = r(t); m])Lw@#9W  
} jyNb(Z  
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。 ?#?e(mpo  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g<f P:/  
$np=eT)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 T}UT 7W|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7nm}fT z7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &kb\,mQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^rL ,&rk  
最后的布局是: \ 0D$Mie  
                Add TW>?h=.z  
              /   \ /E)9v$!  
            Divide   5 iDZrK%f l  
            /   \ M /"gf;)q>  
          _1     3 ]x2Jpk99a  
似乎一切都解决了?不。 ~NxEc8Y  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 !&W|myN^  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ~ 9=27 p  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 3Q",9(D  
h9)RJSF4  
template < typename Right > 4&|C}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )B81i! q  
Right & rt) const TfL4_IAG.  
  { X&s7% ]n+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -)X{n?i  
} w5,6$#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RYt6=R+f  
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。 rw&y,%2  
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。 }f0u5:;Zth  
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。 JfkTw~'R  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ~]4kkm7Y  
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? =Ci13< KQ  
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: K<#-"Xe;  
q?yMa9ZZky  
template < class Action > WJAYM2 6\  
class picker : public Action (Q'U@{s  
  { j$+gq*I&E  
public : ovz#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} tR<L`?4  
  // all the operator overloaded |-n ('gQ[  
} ; )6G" *  
P&mtA2  
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。 m*gj|1k  
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: pzg&/m&F`  
0vDg8i\  
template < typename Right > $:e)$Xnn-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?s%v 3T  
  { s{ =5-:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +lKrj\Xj  
} ^T{8uJ'kn  
?NlSeh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sYW[O"oNi  
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。 }C_|gd  
gGmxx,i  
template < typename T >   struct picker_maker ~Zmi(Ra  
  { )=Zsv40O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -Un=T X  
} ; uWTN 2jr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > N#UXP5C(  
  { b_vVB`>  
typedef picker < T > result; ?I\v0H*  
} ; t=i/xG:5  
Y#`Lcg+r,  
下面总的结构就有了: awFhz 6   
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。 9k}<Fz"^.  
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。 dgslUg9z3g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x<@kjfm5  
至此链式操作完美实现。 HVGr-/  
0Z,{s158L  
O~6Q;qP  
七. 问题3 .uKx>YB}  
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。 7 WP%J-   
xorTL8  
template < typename T1, typename T2 > P_}/#N{C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7b46t2W<  
  { y:,9I` aW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sQtf,e|p  
} 5DOE3T`^Oc  
jN6b*-2  
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: y AOg\+  
H} 6CKP}  
template < typename T1, typename T2 > {`F1u?l  
struct result_2  ,gmH2.  
  { )\0q_a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J\{ $ot  
} ; i b]vX-  
JOHR mfqR  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? (]XbPW  
这个差事就留给了holder自己。 &bLC(e ]  
    74_xR  
GRIa8>  
template < int Order > 7]s%r ya  
class holder; !}5*?k g  
template <> qg4fR' i  
class holder < 1 > 72,"Cj  
  {  U(~U!O}  
public : z]$>+MH_  
template < typename T > ?'w sIH]m  
  struct result_1 vbp-`M(  
  { ;v_V+t <$  
  typedef T & result; PrSkHxm  
} ; c#QFG1  
template < typename T1, typename T2 > %iJ|H(P  
  struct result_2 *,lh:  
  { DjwQ`MA  
  typedef T1 & result; ^=0 $  
} ; ] H&c'  
template < typename T > C(o.Cy6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ru{f]|  
  { mM5|K@0|  
  return (T & )r; -CD\+d  "  
} ^i'y6J  
template < typename T1, typename T2 > :Q-oV8t{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d0 -~| `5  
  { @]=f?+y[ 2  
  return (T1 & )r1; HE;V zR  
} 6>,# 6{?jl  
} ; hH`Jb7 7L  
@o#+5P  
template <> $"8d:N?I[  
class holder < 2 > kXwi{P3D$  
  { {155b0  
public : .GCR!V  
template < typename T > ?4G(N=/&  
  struct result_1 JMlV@t7y<  
  { \A<v=VM|  
  typedef T & result; ^VI,C|  
} ; #hJQbv=B"  
template < typename T1, typename T2 > bRPO:lAy  
  struct result_2 =nU/ [T.  
  { h/<=u9J  
  typedef T2 & result; R#qI( V  
} ; eOnT W4  
template < typename T > ^u)rB<#BR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i2PZ'.sL  
  { 5/M ED}9C(  
  return (T & )r; t3b@P4c \  
} [U.v:tR   
template < typename T1, typename T2 > Rri`dmH   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GaBTj_3  
  { VT=K"`EpQ  
  return (T2 & )r2; mxJXL":|  
} G{b:i8}l  
} ; qC@Ar)T  
=g~j=v ,e  
UFENy."P  
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> >。 kdcQw7G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: A#DR9Eq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %0XvJF)s  
S LGW:  
return l(i, j) = r(i, j); ?`AGF%zp  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) eH <Jng  
5v9Vk` 3'  
  return ( int & )i; 4:1)~z  
  return ( int & )j; Mo^`\ /x!  
最后执行i = j; 2 9#]Vr  
可见,参数被正确的选择了。 kNPDm6m  
Z]vL%Gg*!  
QCpM|,drS  
3t(c_:[%  
|J3NR`-R  
八. 中期总结 +a$|Sc  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: X:=c5*0e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mhzYz;}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;7rv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6G_<2bO  
L"vj0@n'0  
SW9fE :v  
?)i1b\4Go  
it1/3y =]  
(V?@?25  
九. 简化 Do*n#=  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 \##5O7/1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &[j]Bp?  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: *YvRNHP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  ( Uk ,  
  +-*/&|^等 n%$ &=-Fk  
2. 返回引用。 [e e30ELn  
  =,各种复合赋值等 C6QbBo  
3. 返回固定类型。 js <Ww$zFW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z~Na-N  
4. 原样返回。 N:W9},  
  operator, ;dQAV\  
5. 返回解引用的类型。 9lspo~M  
  operator*(单目) -]XP2}#d  
6. 返回地址。 r:9gf?(&  
  operator&(单目) *H2]H @QHN  
7. 下表访问返回类型。 &mkpJF/  
  operator[] {exrwnIZj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A';QuWdT  
  operator<<和operator>> {p/YCch,  
\:&@;!a  
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。 A3+6 #?:;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $sgH'/>  
T+CajSV  
template < typename Left > /Ox)|) l  
struct value_return g7V_ [R(6  
  { <B[G |FY,  
template < typename T > m ,tXE%l  
  struct result_1 7NF/]y4w  
  { 4JO@BV>t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +jV_Wz  
} ; mEDpKWBk  
li/aN  
template < typename T1, typename T2 > ^^}Hs-{T  
  struct result_2 VKrShI  
  { -[]';f4]M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N"c(e6  
} ; EW(J5/mn  
} ; 12( wj6Q  
i_l+:/+G+  
]~jN^"o_B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )bD nbO$s_  
r@$ w*%  
下面我们来剥离functor中的operator() ?[TW<Yx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: GdA.g w  
/[pqI0sf<A  
return l(t) op r(t) x$B&L`QV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AHd-  
return op l(t) LWmB, Zf/  
return op l(t1, t2) KoHGweKl#  
return l(t) op rt!r2dq"  
return l(t1, t2) op Ai kf|)D[  
return l(t)[r(t)] wda';@y5(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u"+}I,'L  
m5-9yQ=.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ]gP5f@`  
单目: return f(l(t), r(t)); >.DC!QV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |wp ,f%WK  
双目: return f(l(t)); e!X(yJI[O6  
return f(l(t1, t2)); g9>~HF$U  
下面就是f的实现,以operator/为例 x';u CKWV  
CL9yEy"V  
struct meta_divide r"]'`qP,  
  { 0k[2jh  
template < typename T1, typename T2 > @d&H]5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) S/gm.?$V  
  { nhH;?D3  
  return t1 / t2; =m tY  
} ' [p)N,  
} ; 2wlKBSON  
K&_Uk548  
这个工作可以让宏来做: k<Sl1v K  
xJhU<q~?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `;%ZN  
template < typename T1, typename T2 > \ 8<dOMp;}r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; f_\_9o"l  
以后可以直接用 HEY4$Lf(I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;=~Xr"(/z  
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 qqOFr!)g  
(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。。。) ' Q7Y-V  
6"QEJ  
A Y9 9!p  
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 `f`TS#V  
P:{<*`q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Qvqqvk_tv  
class unary_op : public Rettype ` \ZqgX4  
  { s&tE_  
    Left l; qVgd(?hJ#  
public : h @/;`E[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2qU&l|>  
H^AE|U*-G  
template < typename T > S4A q'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qc"'8kt  
      { D"l+iVbBP  
      return FuncType::execute(l(t)); 8q^o.+9  
    } g>j| ]6  
SF<Vds}A2  
    template < typename T1, typename T2 > ?M}S| dsmE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zG9|K  
      { @,OT/egF4:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P LR0#).n  
    } &|o$=Ad  
} ; *l+Cl%e  
Fo|xzLm9*|  
jna;0)  
同样还可以申明一个binary_op 07_oP(;jT  
^DAu5|--R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0D~ Tga)  
class binary_op : public Rettype E4oz|2!m  
  { m&Yi!7@(  
    Left l; jai|/"HSXw  
Right r; ;_"U "?h_J  
public : 8l+H"M&|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k*Nr!Z!}  
raUs%Y3  
template < typename T > jAhP> t:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B6M+mx"G  
      { SoQR#(73HK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (K{5fC  
    } vmZ"o9-{#X  
R.RSQk7;  
    template < typename T1, typename T2 > 5<+K?uhm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -j`LhS~|  
      { wN Wka7P*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); H Sz" tN  
    } (?i[jO||B  
} ; ([E]_Q  
A o/vp-e  
Z S|WnMH  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 M"Y0jQ(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "lVqU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]\c,BWC@e  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 \vbk#G hH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F:g=i}7  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ff2d @P,!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %,V YiW0  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) E`;;&V q-  
下面是修改过的unary_op 5J.0&Dda  
3MBN:dbQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |D#2GeBw1h  
class unary_op MQTdk*L_]  
  { oh-|'5+,;h  
Left l; cDkV;$  
  N$I03m  
public : 6d|q+]x_n  
5LW}h^N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} LBlN2)\@  
6(V /yn ~  
template < typename T > IApT'QNM  
  struct result_1 >,5i60Q  
  { #/-_1H  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u'5`[U -!  
} ; 2Aq~D@,9=:  
N/F$bv  
template < typename T1, typename T2 > h0|}TV^UJ  
  struct result_2 6[ga$nF?  
  { 2W<n5o   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <z)m%*lvU  
} ; g.DLfwI|  
qRB7Ec_  
template < typename T1, typename T2 > DtxE@,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )P Jw+5  
  { |\9TvN^$`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); onei4c>@  
} nvq3*  
JMa3btLy(  
template < typename T > iz^qR={bW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IyUdZ,ba  
  { d IB }_L  
  return OpClass::execute(lt(t)); x~DLW1I  
} C"V%# K  
[3>GGX[Ic  
} ; [0;buVU.  
/R8p]  
GF<[}  
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 V2d,ksKwn  
好啦,现在才真正完美了。 m@G i6   
现在在picker里面就可以这么添加了: <^R{U&Z@  
D{7w!z  
template < typename Right > DC4C$AyW r  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^4Uw8-/9  
  { |`O5Xs1{B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _F(P*[[&  
} \_]En43mg  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 H=c`&N7E  
;O#g"8  
cu9Qwm  
vp)Vb^K>  
/YKMKtE  
十. bind Sb&lhgW]c  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 PR7f(NC  
先来分析一下一段例子 >4i>C  
1} m3 ;  
IVvtX}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -yH,5vD  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3c'#6virz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8 ;gXg  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 8F5|EpB9M  
我们来写个简单的。 'xK.U I  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: UmU:j@ xvg  
对于函数对象类的版本: S]/b\ B.h+  
PO-"M)M  
template < typename Func > 5p"BD'^:  
struct functor_trait Zk-~a r  
  { hlJpElYf  
typedef typename Func::result_type result_type; IzLF'F  
} ; A$/\1282  
对于无参数函数的版本: :%r S =f  
rfcN/:k  
template < typename Ret > k-LEI}h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > | }&RXD  
  { K7TzF&  
typedef Ret result_type; j f~wBm d7  
} ; lTRl"`@S  
对于单参数函数的版本: jQs>`P-CM  
(#\pQ51  
template < typename Ret, typename V1 > TV59(bG.2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > s<QkDERMX  
  { F3U`ueP  
typedef Ret result_type; a|j%n  
} ; kQ>^->w  
对于双参数函数的版本: AC%JC+  
MHj,<|8Q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |pZUlQbb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > m"2d$vro"  
  { (K..k-o`.  
typedef Ret result_type; E)N<lh  
} ; h:bru:ef  
等等。。。 3)Ac"nuyqH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d3Di/Iej   
)U t5+-UK  
template < typename Func > T Eu'*>g  
struct func_return /1w2ehE<  
  { 1QqHF$S  
template < typename T > M" lg%j  
  struct result_1 3.Gj4/f  
  { /s:fW+C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xG2+(f#C1  
} ; 8P' ana  
e( X|3h|  
template < typename T1, typename T2 > LaMLv<)k  
  struct result_2 _~'+Qe_o$5  
  { <PN"oa#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +_l^ #?o,  
} ; 9nSWE W  
} ; Zi\['2CG  
W-~n|PX8+  
U977#M Xf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )~)*=u/  
G[Lpe  
template < typename Func, typename aPicker > N 5zlT  
class binder_1 Y]|:?G7l]  
  { [/ M^[p  
Func fn; E6B!+s!]  
aPicker pk; 9O.YOiW  
public : uGN^!NG-0  
XM1`x  
template < typename T > qO1tj'U<  
  struct result_1 m^~S  
  { ~V=<3X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; q% >'4_  
} ; t(!r8!c u}  
KW^<,qt5w  
template < typename T1, typename T2 > /$N~O1"0)  
  struct result_2 ^eYqll/U  
  { SO\/-]9#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q^Ql\  
} ;  kzmQm  
I`(l*U  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Os%n{_#8  
qml2XJ>  
template < typename T > RkEN ,xWE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const penlG36Q  
  { >ydRSr^  
  return fn(pk(t)); hg@}@Wq\)  
} K0+.q?8D|  
template < typename T1, typename T2 > 3-n1 9[zk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NSA F4e  
  { y&[y=0!  
  return fn(pk(t1, t2)); |!SO G  
} I&|f'pn^<  
} ; |C%Pjl^YkV  
Scm36sT{  
qm*}U3K  
一目了然不是么? .9[45][FK  
最后实现bind [k$*4 u >  
CI:^\-z  
m(iR|Zx  
template < typename Func, typename aPicker > w2O!M!1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :p&!RI(l  
  { W=B"Q qL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); AwUi+|7r])  
} RZp cXv  
<N,)G |&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DHC+C4  
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。 f;SC{2f  
H1" q  
十一. phoenix DciwQcG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: UM*jKi2]"  
<AlZ]~Yct  
for_each(v.begin(), v.end(), #3=P4FUz.  
( ?Ucu#UO  
do_ HBE.F&C88  
[ AGP("U'u  
  cout << _1 <<   " , " e(F42;$$  
] 4F3x@H'  
.while_( -- _1), 'uDjFQX  
cout << var( " \n " ) J~B 7PW  
) RE$`YCs5  
); . v@>JZC  
OX:O^ (-r,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: qH,l#I\CG  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor R =Ws#'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Nr<`Z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @.$Xv>Jt$  
+y2[msBs  
}{9&:!uA  
template < typename Cond, typename Actor > ^04Q%,  
class do_while tc r//  
  { NCqo@vE  
Cond cd; t2" (2  
Actor act; !  Z`0(d  
public : l=N2lHU  
template < typename T > raVA?|'g~  
  struct result_1 D0(xNhmKz  
  { /"H`.LD.?  
  typedef int result_type; w=h1pwY  
} ; e6B{QP#jq  
 8@{OR"Ec  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P #F=c34u  
vzel#  
template < typename T > Y!q!5Crfi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -V"22sR]  
  { K ]OK:hY4  
  do Uawpfgc}  
    { "N:XzG  
  act(t); lJP1XzN_  
  } 8 #X5K  
  while (cd(t)); \k`n[{  
  return   0 ; (C] SH\  
} l&VjUPz_  
} ; GsbAlNP  
y|&}.~U[  
zOEY6lAwI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "TV(H+1,z  
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。 !J*,)kRN  
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。 {HC@u{K -  
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。 E Uar/  
下面就是产生这个functor的类: 0qjXQs}  
{*ZY(6^  
7J28JK  
template < typename Actor > n 26Y]7N  
class do_while_actor Kz<@x`0   
  { 8By,#T".  
Actor act; &Lt[WT$  
public : ultG36.x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @\oz4^  
cWGDee(  
template < typename Cond > S|rgCh!h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Dlo xrdOY&  
} ; DcIvhBp  
B{oU,3U>  
+(O~]Q-Ez  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 SYeadsvF  
最后,是那个do_ 04%S+y.6&Y  
&|%6|u9  
]`g <w#  
class do_while_invoker 6+V\t+aug  
  { N$Y" c*  
public : P+t#4J  
template < typename Actor > V>64/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]%uZ\Q;9p  
  { :0K8h  
  return do_while_actor < Actor > (act); E| YdcS  
} ]Mj/&b>"e  
} do_; Sp}D ;7  
6OiSK@<Hk  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? T&T/C@z'R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lT\a2.E  
最后来说说怎么处理break和continue Gc.P,K/hr  
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。 v{i7h|e  
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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