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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4htSwK+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L/iVs`qF  
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, R{OE{8;  
:hhE=A>X  
jcv1z v.  
BtNW5'^  
  class filler  1u S>{M  
  { sG1]A:_<C  
public : j~L1~@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %[\Ft  
} ; !qw=I(  
~q_+;W.  
@y\{<X.F\1  
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: vo( j@+dz  
?lwQne8/  
kj3o1Y  
u0 oYb_Yv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6nWx>R<  
:rs\ydDUF  
/4B4IT  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N7I71q|  
1={Tcq\]  
4(0t GF  
iZq@W3GL C  
二. 战前分析 _l{ 5 'm  
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。 R;TEtu7  
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 |gRgQGeB  
-IE P?NX  
@<TfA>*VJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X-N$+[#  
  /* --------------------------------------------- */ IL6f~!  
vector < int *> vp( 10 ); "k1Tsd-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =@jMx^A"  
/* --------------------------------------------- */ %`\_l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); mv%:[+!  
/* --------------------------------------------- */ ,pa&he  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |Q)w3\S$  
  /* --------------------------------------------- */ t-4 R7`A<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); JJHvj=9'o  
/* --------------------------------------------- */ %Rsf6rJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =Wy`X0h  
! 7*_Z=  
`i)ePiE  
?5YmE(v7  
看了之后,我们可以思考一些问题: Oc/_ T>  
1._1, _2是什么? }B '*8^S  
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。 Qhr]eu;z  
2._1 = 1是在做什么? ?^$4)Y>Kf  
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。 dbUZGn~  
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。 |^k1hX2?W  
'GzhZ`E6  
L,A-G"z0Z  
三. 动工 6L> "m0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pOI`,i}.  
6p=xgk-q  
!4,xQ ^   
)(!Z90@  
template < typename T > 7CL@i L Tq  
class assignment g&F<Uv#mZ  
  { A{Htpm~  
T value; )>M@hIV5>  
public : '-]BSU  
assignment( const T & v) : value(v) {} qddT9U|8~  
template < typename T2 > %V1T !<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (:Hbtr I  
} ; O9=H [b  
p,u<g JUL  
KIBZQ.uG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c)!s[oL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %3+hz $E  
a={qA4N  
I;Fy k70w;  
/ >. X+N  
  class holder iN4'jD^oP  
  { lvJ{=~u  
public : I+d(r"N1  
template < typename T > s&`XK$p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const hG;=ci3EE  
  { y'O{8Q8T  
  return assignment < T > (t); 0#/ 6P&6  
} rHBjR_L.2  
} ; 2T%f~yQ^  
^?]H$e  
ftH%, /,  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: TIh zMW\/K  
_%Ld E z  
  static holder _1; J9=0?^v-:B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 JIKxY$GS  
ZpctsCz]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J'c9577$  
而不用手动写一个函数对象。 5"~^;O  
HgATH  
]bE?n.NwZ  
Hpg;?xAT  
四. 问题分析 b-zX3R;  
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。 / cen# pb  
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。 'I>#0VRr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 LbbQ3$@ WD  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {bW3%iU  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Dj. +5f'  
"s<l Lgi  
五. 问题1:一致性 ,wo"(E!4e  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| rPpAg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ({nSs5)$  
Od]xIk+E  
struct holder \` ^Tbn:  
  { T|2%b*/  
  // V@'S#K#  
  template < typename T > "[S 6w  
T &   operator ()( const T & r) const gbf=H8]  
  { . \0=1P:  
  return (T & )r; ^|;4/=bbs  
} '0$[Ujc  
} ; }F`2$ Q+CW  
W*`6ero  
这样的话assignment也必须相应改动: pDq_nx9  
TPFmSDq  
template < typename Left, typename Right > f:&OOD o  
class assignment "]V|bz o0a  
  { * .VZ(wX  
Left l; 1+}Ud.v3VW  
Right r; ~'.yhPo g  
public : Fh $&puF2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9?$!=4  
template < typename T2 > k+M-D~@5H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dKTAc":-}  
} ; `2+e\%f/0  
O9)}:++T  
同时,holder的operator=也需要改动: r$Qh`[<  
K)\gbQ|  
template < typename T > m9c T}x&j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r['C.S6  
  { 6|cl`}g_j  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t3g! 5  
} \%Q rN+WQ  
lB~'7r`  
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。 $i>VI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M?zAkHNS$  
P$Ru NF  
return l(rhs) = r; a\_,_psK  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Vdk+1AX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3F!+c 8e  
]sAD5<;  
template < typename Tp > h18y?e7MU  
class constant_t U/o}{,$A  
  { Nb/%>3O@  
  const Tp t; fEv36xb2S  
public : :ygz/L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !T . @  
template < typename T > vGT.(:\-,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kk+8NwM1  
  { C~V$G}mM  
  return t; j!7Uj]  
} ;}'<`(f&nX  
} ; -V<"Ay  
j)qh>y)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {U-EBXV  
下面就可以修改holder的operator=了 Mu%,@?zM^/  
VW`=9T5%@  
template < typename T > *G41%uz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,`@|C Z-4A  
  { mP[u[|]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 26K~m@  
} :q1r2&ne  
$7d"9s\$"  
同时也要修改assignment的operator() $u"$mg7x  
??V["o T  
template < typename T2 > q Db}b d5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c%.& F  
现在代码看起来就很一致了。 nB0 ol-<  
'Sh5W%NM  
六. 问题2:链式操作 ?='9YM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G3?z.5 ,Q  
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。 #sZes  
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。 oyw1N;K  
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。 &[5az/Hj*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5wX>PJS  
l:f sZO4  
template < typename T > ?s33x#  
struct result_1 gwNkjI= ,  
  { Q#KjX;No  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;D:T ^4  
} ; #KW:OFT  
3IFU{0a`  
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: 54w-yY  
a"0~_=  
template < typename T > 55p=veq \  
struct   ref 90}B*3x  
  { F9W5x=EK\  
typedef T & reference; a~>h'}C>  
} ; : 6V 8  
template < typename T > Q>$L;1E*,  
struct   ref < T &> ]EQ/*ct  
  { yk2j&}M  
typedef T & reference; `l"~"x^Rr  
} ; {eUfwPAa3  
6< Z9p@6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e.V){}{V  
|e&Kg~~C  
template < typename T > aK'r=NU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;zDc0qpw  
  { to7)gOX(  
  return l(t) = r(t); Xk'.t|  
} :f;|^(]"  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 n4johV.#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?f..N,s  
<H6Uo#ao  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 7ZZt|bl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {wI0 =U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -S @:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =P{RHhWy;  
最后的布局是: 's<}@-]  
                Add e{&gF1" [  
              /   \ 3yN1cd"#?  
            Divide   5 BL67sva;  
            /   \ d%bL_I)  
          _1     3 tO7{g  
似乎一切都解决了?不。 x]Ef}g  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 `2B+8,{%  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 e-mlvi^-  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: fp0Va!T(V  
1~ Nz6  
template < typename Right > ~\P.gSiz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1 <+^$QL  
Right & rt) const mLE`IKgd]  
  { ] ?(=rm9u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }g?]B+0  
} X6RM2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 . {I7sUQ  
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。 =%LS9e^7D  
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。 Gj=il-Po  
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。 #x21e }Li  
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。 K-ebAaiC  
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? STe;Sr&p  
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: AI2CfH#:C  
V 6F,X`7  
template < class Action > TL>e[ PBO  
class picker : public Action _qV_(TpS+  
  { V QI7lJV"  
public : ;G$FLL1   
picker( const Action & act) : Action(act) {} yrw!b\  
  // all the operator overloaded #'qW?8d}  
} ; _wBPn6gg`  
,P^"X5$   
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。 6k2~j j1d  
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: /NZ R|  
I8y\D,  
template < typename Right > bPNsy@"6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +\4=G@P.J  
  { DcS~@ ;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6%TV X  
} ''G @n*  
^s5)FdF8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2;/hFwm  
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。 4y 'REC  
":OXs9Yg  
template < typename T >   struct picker_maker SPBXI[[-  
  { =B 9U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xQQ6D  
} ; 0 !Yi.'+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Xma0k3;-  
  { ;I>`!|mT  
typedef picker < T > result; +xMDm_TGLA  
} ; RaAq>B WPr  
pS0T>r  
下面总的结构就有了: b> | oU  
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。 -Db(  
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。 g(1'i1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Uu ,Re  
至此链式操作完美实现。 ~c4Y*]J  
Ae1},2py  
"'%x|nB  
七. 问题3 Nbr{)h  
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。 ?G@%haqn6  
;Bm{_$hf=  
template < typename T1, typename T2 > IcB>Hg5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \a<E3 <  
  { AK[c!mzx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 52oR^ |  
} <iMLM<J<w  
'2NeuK-KD  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: --FvE|I  
yDPek*#^"q  
template < typename T1, typename T2 > /)~M cP3  
struct result_2 bz1\EkLL  
  { bkb}M)C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {+!_; zzZ  
} ; 2l9_$evK~  
kns[b [!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? I)clGMS,  
这个差事就留给了holder自己。 c8(.bmvF  
    %BL+'&q  
4WLB,<b}  
template < int Order > /SyiJCx0  
class holder; s;bqUY?LD  
template <>  BzDS  
class holder < 1 > T6tJwSS4:  
  { bcQ$S;U)  
public : U9Sp$$L  
template < typename T > dG1qrh9_-  
  struct result_1 Rc u/ @j{O  
  { {|qz>  
  typedef T & result; cB|](gWS~  
} ; 9vXrC_W9  
template < typename T1, typename T2 > <3i!{"}  
  struct result_2 gX[6WB"p  
  { y<)x`&pcD  
  typedef T1 & result; f+rBIE  
} ; wEdXaOEB5  
template < typename T > |KuH2, n0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L;Nm"[ `  
  { C3|M\[*fp  
  return (T & )r; !O*\|7A(  
} <|v]9`'  
template < typename T1, typename T2 > YS/4<QA[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w!61k \  
  { IyMKV$"  
  return (T1 & )r1; +ft?aB@  
} =h4XsV)rO  
} ; &",pPu q  
OfPWqNpO  
template <> %N2=:;f  
class holder < 2 > Hg<]5  
  { }nkX-PG9  
public : 9T)-|fja_  
template < typename T > C/)Xd^#  
  struct result_1 5K,Y6I&$SJ  
  { v=!]t=P)t  
  typedef T & result; `Dj-(~x  
} ; $cc]pJy"}  
template < typename T1, typename T2 > QHK$2xtq|  
  struct result_2 y:xZ(RgfF  
  { l2xM.vR  
  typedef T2 & result; <J\z6+,4E  
} ; pbJs3uIR  
template < typename T > z`lDD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nT:ZSJWM  
  { O0e6I&u :  
  return (T & )r; SwLul4V  
} h&&ufF]D  
template < typename T1, typename T2 > $Die~rPU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gz8<&*2  
  { @`)A )  
  return (T2 & )r2; gE|_hfm(  
}  kf';"  
} ; p;g$D=2  
:dK/}S0  
4\3Z$%2^LZ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 |*Hw6m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c{z QX0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >a[)F  
+Ibcc8Qud  
return l(i, j) = r(i, j); +[ !K  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LyH{{+V  
\It8+^d@  
  return ( int & )i; F8f@^LVM/  
  return ( int & )j; @a+1Ri`)  
最后执行i = j; &0~E+ 9b  
可见,参数被正确的选择了。 8ex{N3  
Hr:WE+'  
LNtBYdB`pK  
{U>B\D  
e+j7dmGa  
八. 中期总结 nKT\/}d  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: l@%MS\{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 YRqIC -_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }O-|b#Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >2TDYB|;  
^ 14U]<  
o/ ozX4C  
9ELLJ@oNC  
82{Lx7pI  
,dP-sD;<  
九. 简化 *MglX<  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ~J)_S' #  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <`}Oi 5nW  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ^fa+3`>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7E 6gXf.  
  +-*/&|^等 x=(Q$Hl5  
2. 返回引用。 'gI q_t|^  
  =,各种复合赋值等 oSq4g{xvMH  
3. 返回固定类型。 J4&d6[40  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "8>T  
4. 原样返回。 kZfa8w L]P  
  operator, A}W) La\  
5. 返回解引用的类型。 !RN(/ &%y  
  operator*(单目) j#rjYiYKy  
6. 返回地址。 07`hQn)Gc  
  operator&(单目) >+ul LQqe  
7. 下表访问返回类型。 nkUSd}a`r  
  operator[] EBc_RpC/Z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V4PI~"4q#1  
  operator<<和operator>> hCS|(8g  
4$ya$Y%s%  
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。 O`<id+rx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G(" S6u  
xEb+sE6Z  
template < typename Left > MOi.bHCQJP  
struct value_return <b !nI N  
  { qbrY5;U  
template < typename T > 5)bf$?d   
  struct result_1 ZCVwQ#Xe+  
  { )RG@D\t,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0]p! Bscaf  
} ; 46OYOa  
"^Y)&<J&  
template < typename T1, typename T2 > {}RE;5n\['  
  struct result_2 PT4Wox9U  
  { 6aRPm%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; bis}zv^%v  
} ; {xJq F4  
} ; v,Eqn8/O  
]zK'aod  
B)>r~v]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait cAnL,?_v  
Q$u&/g3NvL  
下面我们来剥离functor中的operator() mCah{~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: O|wu;1pQ  
)IQ5Qu  
return l(t) op r(t) #SyF-QZ[1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #e)A  
return op l(t) lOB*M!8   
return op l(t1, t2) ,41Z_h  
return l(t) op "x~VXU%xU  
return l(t1, t2) op trlZ^K  
return l(t)[r(t)] !D#wSeJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q=Xda0c  
742 sqHx  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: a_}k^zw(  
单目: return f(l(t), r(t)); =)QtE|p,77  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {<$ D|<S  
双目: return f(l(t)); 4u0\|e@a  
return f(l(t1, t2)); NEp )V'  
下面就是f的实现,以operator/为例 gJ;jh7e@  
PY.4J4nn|  
struct meta_divide IY_u|7d  
  {  IDCuS  
template < typename T1, typename T2 > }Rl^7h<!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f+3ico]f@  
  { ~hiJOaCzM  
  return t1 / t2; "wwAbU<  
} t 3LRmjL  
} ; H[oCI|k  
"MS}@NLUW  
这个工作可以让宏来做: y-C=_v_X  
$U . >]i  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9rD6."G  
template < typename T1, typename T2 > \ B:5NIa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QEtf-xNn^  
以后可以直接用 \<n 9kwU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) tFj[>_d7  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 *49({TD6`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) -!_\4  
1=o|[7  
`wGP31Y.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ,^Ug[pGG-  
^ &UezDTS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ppYIVI  
class unary_op : public Rettype _T\/kJ)Q\  
  { ^v2-"mX<  
    Left l; AlPk o($E*  
public : y&A0}>a:d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} oY NIJXln  
}253Q!f  
template < typename T > xvpCOoGsz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _.}1 Y,Q  
      { :2v^pg|  
      return FuncType::execute(l(t)); c qWX*&2_  
    } S<Rl?El<=  
'J[ n}r  
    template < typename T1, typename T2 > rHSA5.[1P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {:@MBA 34  
      { ;pH&YBY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  iwiHw  
    } ` @PHV  
} ; 40?xu#"  
n7EG%q6m+  
HLL:nczj  
同样还可以申明一个binary_op 0 oC5W?>8s  
H0dHW;U<1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U<|hIv-&  
class binary_op : public Rettype KzgW+6*G  
  { A,H|c="  
    Left l; _0GM!Cny  
Right r; aB $xQ|~  
public : mK Ta.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PQ0l<]Y  
,V`zW<8  
template < typename T > 4hQ.RO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JkfVsmc<{h  
      { j:Y1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); dGc<{sQzB  
    } nuvRjd^N  
j Z6]G{  
    template < typename T1, typename T2 > B)L=)N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &gv{LJd5b  
      { %)t9b@c!}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); J 7/)XS  
    } B8G9V6KS-  
} ; e6 &-f  
 sJ3O ]  
xPcH]Gs^b  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 J$+K't5BZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 U??T>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =!R+0  
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。 arQEi  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! vG2&qjY1  
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。。。 (>)f#t[9J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7^hwRZJ{  
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) Y%GIKtP  
下面是修改过的unary_op fR^aFT  
:nLhg$wMs  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Yw!(]8PYdU  
class unary_op >}I BPC  
  { Ho^rYz  
Left l; `i"7; _HoV  
  ^q@6((O  
public : )@hG#KMK  
_T^+BUw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 12olVTuw  
s*3p*zf  
template < typename T > rn8#nQ>QZ%  
  struct result_1 sI,S(VWor  
  { ;,&$ob*/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `A0trC3  
} ; HLruZyN4  
9)~Ha iVB  
template < typename T1, typename T2 > sM  _m  
  struct result_2 CS\ E]f  
  { =Z~nzyaN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =7l'3z8  
} ; {E3329t|'  
lYq/ n&@_1  
template < typename T1, typename T2 > lk[BS*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iC`mj  
  { J;R1OJs S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); '*d);{D8  
} -ge :y2R_w  
Xlp$ xp"  
template < typename T > 8=WX`*-uH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8~:s$~&r  
  { B; r` 1 G  
  return OpClass::execute(lt(t)); =m/BH^|&W  
} 68nBc~iAm  
Q=#@g  
} ; qqr]S^WW  
gF~#M1!!  
vhL/L?NB$  
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 g%%j"Cz1  
好啦,现在才真正完美了。 f6JC>Np  
现在在picker里面就可以这么添加了: cOb ,Md  
6'ia^om  
template < typename Right > rk< 3QXv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p$}1V2h;  
  { C>Cb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %d2\4{{S  
} llRQxk  
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。 \!s0H_RJY  
hg+0!DVx  
OJXK]dZ  
ySNXjH Q=  
9 M!U@>  
十. bind K%3{a=1  
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。 <iN xtD0  
先来分析一下一段例子 QO <.l`F  
 3;f}w g  
'FwNQzzt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :i/uRR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0%;y'd**Ck  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *L=F2wW  
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。 BiD}C  
我们来写个简单的。 H\<^p",`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1Gh3o}z  
对于函数对象类的版本: 6 i'kc3w  
);1UbqVPD  
template < typename Func > 2sYOO>  
struct functor_trait DH'0#  
  { gYW  
typedef typename Func::result_type result_type; TUM7(-,9  
} ; ZGC*BP/  
对于无参数函数的版本: >NAg*1  
/4Jm]"  
template < typename Ret > N2\{h(*u  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7(]M`bBH  
  { H@V+Q}  
typedef Ret result_type; T56%3i  
} ; G*W54[  
对于单参数函数的版本: 9s`j@B0N57  
O%p+P<J  
template < typename Ret, typename V1 >  d>}R3T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q}kXxud  
  { ;*q  
typedef Ret result_type; qN(,8P\90  
} ; T Y*uK  
对于双参数函数的版本: @Xl/<S&  
V8+8?5'l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wfrSI:+>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Z Ne(sg~G  
  { \@hq7:Q  
typedef Ret result_type; X'.*I])  
} ; *k<{nj@y  
等等。。。 2; ~jKR[~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (sL!nRw  
#*x8)6Ct  
template < typename Func > jZP~!q  
struct func_return [ @`Ki  
  { l t{yo\  
template < typename T > e2vL UlL8  
  struct result_1 @V71%D8{  
  { #/2W RN1L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XS`=8FQ  
} ; $p~X"f?0  
{p)=#Jd`.P  
template < typename T1, typename T2 > 2y@y<38  
  struct result_2 N]7#Q.(~  
  { 0uwe,;   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P=PVOt@ b  
} ; VY_<c98v  
} ; 82A[[^`  
RZ GD5`n  
XpoEZ|0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;.#l[  
^UiSezc I  
template < typename Func, typename aPicker > oV=~ Q#v  
class binder_1 >w)A~ F<  
  { #Oq~ZV|<l  
Func fn; 1zlBkK   
aPicker pk; tk~<tqMq  
public : 2kV{|`1  
,n\'dMNii  
template < typename T > y-=YXqj  
  struct result_1 #F25,:hY  
  { y)#=8oci  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; aW@J]slg  
} ; + -OnO7f  
l7M![Ur  
template < typename T1, typename T2 > oNK-^N?-T  
  struct result_2 (TQhO$,  
  { 3D*vNVI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A:5B6Z  
} ; #V:28[  
>;M?f!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H% "R _[+  
2\, h "W(  
template < typename T > F4`5z)<*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %tC3@S  
  { 'hn=X7  
  return fn(pk(t)); 4~YPLu  
} Pe<}kS m4  
template < typename T1, typename T2 > ->29Tns  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |r%lJmBB  
  { =n7 3bm  
  return fn(pk(t1, t2));  J0Ik@  
} U6M3,"?  
} ; oiL^$y/:;z  
9;B6<`e/U  
3duWk sERC  
一目了然不是么? 5o P 3 1  
最后实现bind @M!Wos Rk  
C% )Xz  
!W3bHy:C"  
template < typename Func, typename aPicker > .o?"=Epo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G*x"drP  
  { eYD|`)-f<^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @ a?^2X^  
} RHOEyXhOA  
RCvf@[y4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Y::I_6[eV  
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。 5\6S5JyIL  
pf'-(W+  
十一. phoenix $Z8=QlG>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k@i+gV%  
@=kDaPme92  
for_each(v.begin(), v.end(), /^F$cQX(  
( )n&@`>vm  
do_ Spt]<~  
[ =5QP'Qt{O  
  cout << _1 <<   " , " 6JYVC>i  
] w?LDaSz\t  
.while_( -- _1), Np?%pB!Q  
cout << var( " \n " ) 6)B6c. 5o  
) $%ts#56*  
); I8RPW:B;B  
.2V`sg.!  
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: !qjIhZi  
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 M],}.l  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >,V~-Tp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (E.,kcAJ  
OE4hG xG  
SK @%r  
template < typename Cond, typename Actor > 7@@,4_q E  
class do_while l(CMP!mY  
  { ;Uxr+,x~  
Cond cd; ck WK+  
Actor act; >hcze<^S  
public : |_7AN!7j  
template < typename T > :@H&v%h(u  
  struct result_1 ",hPy[k  
  { \k69 S/O  
  typedef int result_type; +UGWTO\#ha  
} ; +U:U/c5Z^  
!N@d51T=N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !&k}YF  
GQP2-cSZ  
template < typename T > :s}6a23  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IJ`%Zh{f  
  { !((J-:=  
  do jBO/1h=  
    { &H`AS6  
  act(t); TI9]v(  
  } \:To>A32  
  while (cd(t)); ])sIQ{P  
  return   0 ; b,8\i|*!f  
} d*e0/#s  
} ; []vt\I ;  
/ehmy(zL  
~T{^7"q\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I)B+h8l72<  
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。 l=*60Ag\J~  
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。 nI_43rG:Uf  
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。 M$9?{8m  
下面就是产生这个functor的类: (2oP=9m  
3Dd"qON!  
@&AUbxoj  
template < typename Actor > j`'9;7h M6  
class do_while_actor =nQgS.D  
  { \%qzTk.&r  
Actor act; C[Ap&S  
public : /3VSO"kcZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :oYz=c  
3u)NkS=  
template < typename Cond > '\ MYC8"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Cw*:`  
} ; *CIR$sS  
n7J6YtUwP  
7O=N78M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 kgq"b)  
最后,是那个do_ Q1A_hW2x  
]~Su  
[eb?Fd~WB]  
class do_while_invoker J|uxn<E<>  
  { 95wi~^^  
public : B=>VP-:  
template < typename Actor > r~q(m>Ct6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <Va7XX%>  
  { qy9RYIfZ  
  return do_while_actor < Actor > (act); B#+0jdF;  
} o#D;H[' A  
} do_; Mx7  
!iys\ AV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r@O5{V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m#i5}uHHg  
最后来说说怎么处理break和continue 8NE+G.:G  
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,H Oxl  
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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