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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5q;GIw^L  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]B%v+uaW  
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, _wkVwPr  
|)b6>.^  
H%UL%l$  
zr+zhpp  
  class filler TMlP*d#  
  { ^S UPi  
public : b&~4t/Vq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} '_w=k 4  
} ; b[t>te  
r@+ri1c  
#fM#p+v  
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: `e}bdj  
ftvG\Tf  
%C~1^9uq  
2 Ga7$q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =BSzsH7  
wKZ$iGMbz  
`\T]ej}zvI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7\$qFF-y  
75"f2;  
3DiLk=\~  
\W1,F6&j  
二. 战前分析 e vrXo"3  
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。 [S HXJ4P*  
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 %k-3?%&8  
n>+mL"hs  
ryW'Z{+r'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OGde00  
  /* --------------------------------------------- */ \r /ya<5  
vector < int *> vp( 10 ); b J=Jg~&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); q3.j"WaP  
/* --------------------------------------------- */ ` k[-M2[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P&9Gga^I  
/* --------------------------------------------- */ v 1z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M)'HCnvs'  
  /* --------------------------------------------- */ )6,de2Pb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); uC+V6;  
/* --------------------------------------------- */ l6YtEHNG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /^X/8  
y#Fv+`YDl  
k7?N ?7w  
'Jt]7;04p  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^?cz,N~  
1._1, _2是什么? !46RGU:I  
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。 k9  "[H'  
2._1 = 1是在做什么? WN{ 9  
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。 cik!GA  
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。 "!Uqcay-  
!c}O5TI|#  
Hyb3 ;yQ  
三. 动工 _/uFsYC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K/tRe/t }  
u<3HQ.:;  
OMWbZ>jB  
U1DXe h~V  
template < typename T > rai3<_W<  
class assignment ROg(U8 N  
  { {["\.ZS|  
T value; ?u/@PR\D  
public : ??PC k1X  
assignment( const T & v) : value(v) {} dx;Ysn0-  
template < typename T2 > IE;~?W"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _hRcc"MS`  
} ; $ACvV "b  
iYDEI e  
|X0Y-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 SSz~YR^}Sr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GNXHM*~  
'MEz|Z  
U}6.h&$  
OTGofd2zf  
  class holder 4{hps.$?~  
  { X%Z{K-  
public : oFy=-p+C  
template < typename T > `tHvD=`m.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >TOu|r  
  { +W:= e,=  
  return assignment < T > (t); S0~2{ G"v  
} =NnNN'}  
} ; m@"QDMHk.  
#JgH}|&a$  
"} q@Y=  
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: OK{quM5  
:n0vQ5a  
  static holder _1; h\5OrD@L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ln?v j)j  
;'5>q&[qbP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (d(hR0HKE  
而不用手动写一个函数对象。 ;pqg/>W'  
PJ]];MQ  
2_n7=&  
lz YEx  
四. 问题分析 :YXX8|>  
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。 AG!w4Ky`  
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。 POdUV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }\HN&@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &>%T^Y|J4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 SnE(o)Q  
@\|_  
五. 问题1:一致性 1u: gFUb  
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?| 6^]!gR#B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 E"+QJ~!  
5&v~i\Q  
struct holder zaah^.MA|  
  { MYla OT  
  // 5]n[]FW  
  template < typename T > V}dJ.I /#  
T &   operator ()( const T & r) const FrTi+& <  
  { G]+&!4  
  return (T & )r; k`0>36  
} )3~{L;q  
} ; V'kX)$  
ep2k%?CX 1  
这样的话assignment也必须相应改动: 3 ):A   
RLb KD>  
template < typename Left, typename Right > ?Lyxw]  
class assignment p?B=1vn-2  
  { 8-BflejX  
Left l; W_kHj}dj,p  
Right r; =bHD#o|R  
public : `glBV`?^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a4XU?-sUh  
template < typename T2 > @xbQYe%J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h{AII  
} ; OY:,D  
f>W -  
同时,holder的operator=也需要改动: U-IpH+E  
.v$D13L(o  
template < typename T > $lLz 3YS  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'R c,Mq'  
  { } \XfH  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `}mcEl  
} f7=((5N  
NMa} <  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 p(~Yx3$*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :a$\/E=  
~nrK>%  
return l(rhs) = r; ~C>?W[Y  
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。 TNGU6j}oq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: F)W:  
!{^PO <9  
template < typename Tp > S4G^z}{_  
class constant_t @7?#Y|`  
  { DpUbzr41+k  
  const Tp t; {vuZ{I Ja  
public : ;j^H)."A\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E=>FjCsu<-  
template < typename T > .ox8*OO<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %d?cP}V  
  { 1XD,uoxB  
  return t; a{R%#e\n  
} j!]YNH@  
} ; fZ*+2T>  
hRs&t,{&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  CCL   
下面就可以修改holder的operator=了 m^b Nuo  
8P1=[i]  
template < typename T > zxC#0@qX07  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const K#pNe c  
  { jV4\A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  \4v]7SV  
} (H ->IV  
PK0%g$0  
同时也要修改assignment的operator() ie2WL\tR4  
LUqB&,a}  
template < typename T2 > X&7 F_#s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &o,<ijJ:^m  
现在代码看起来就很一致了。 P@9t;dZN  
jpO7'ivG  
六. 问题2:链式操作 BK,{N0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =5kY6%E7c  
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。 Mz~M3$$9n  
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。 OoA|8!CFa  
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。 aFS,GiB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q$="_y2cTA  
fSs4ZXC  
template < typename T > yF"1#{*y  
struct result_1 X)7x<?DAy  
  { 0l-Ef 1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H;YP8MoQ  
} ; i*#-I3  
~ xft  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >D(RYI  
+\F'iAs@  
template < typename T > xHz[t6;4;  
struct   ref gqu?o&>9  
  { 2oNk 93D  
typedef T & reference; wid;8%m  
} ; e> (<eu~P  
template < typename T > TWQG591  
struct   ref < T &> xwJH(_-  
  {  :}@g6   
typedef T & reference; E0MGRI"me  
} ;  Kfh|  
`C$:Yf]%nG  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bO'Sgc[]  
@I_8T$N=  
template < typename T > =8; {\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const aC%m-m  
  { aVK3?y2  
  return l(t) = r(t); D"ND+*Q [X  
} b\-&sM(W"  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 f] J M /  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K }Vv4x1U  
rL+!tH  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ]3KhgK%c8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CS==A57I  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Gu2P\I2zx  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 & 8l%T'gd  
最后的布局是: d5D$&5Ec  
                Add n&-qaoNl  
              /   \ 3b+d"`Y^S  
            Divide   5 iVy7elT;R  
            /   \ V`bi&1?6\  
          _1     3 5A sP5  
似乎一切都解决了?不。 ,!7 H]4Qx  
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。 `"&d a#N]  
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。 h $L/<3oP6  
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: ;uw Ryd  
]cGA~d  
template < typename Right > |aT| l^2R@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UG'9*(*  
Right & rt) const #ZYVc|sT+  
  { 5ZMR,SZhC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $CY't'6Hn  
} -5I2ga  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~:3QBMk::  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 DsT>3  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 , ]+z)   
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 \hM|(*DL  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 WIv?}gi: X  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? =y/8 ^^  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: i1>- QDYnJ  
\9/ b!A  
template < class Action > Lz:(6`S  
class picker : public Action { Fawt:  
  { ~wJFa'2  
public : IGtl\b=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >|twyb  
  // all the operator overloaded " QWq_R  
} ; /)4I|"}R0I  
_g~qu [1  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 |b|&XB_<]Z  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ) *,5"CO  
k[HAkB \{  
template < typename Right > tb$LriN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const brdmz}  
  { L (khAmm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l PK +$f$  
} qU#BJON]BR  
3 AsT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > z&{5;A}Q@  
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。 rxy&spX  
il \$@Bn  
template < typename T >   struct picker_maker p~9vP)74u  
  { sfOHarww  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D;_ MPN[  
} ; G=A,9@+c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > IiZ&Pr  
  { -mRA#  
typedef picker < T > result; FKT1fv[H  
} ; ui@2s;1t  
;uW}`Q<  
下面总的结构就有了: tPGJ<30  
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。 \l.-eu'O  
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。 vh*U]3@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |jVM&R2s  
至此链式操作完美实现。 82]vkU  
Nqrmp" ]  
1f8GW  
七. 问题3 hWT[L.>k  
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。 4=Krq6{  
H8`(O"V  
template < typename T1, typename T2 > 1$81E.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V 2i@.@$j  
  { )I$q5%q8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w );6K[+;  
} * ;Cy=J+  
6p?JAT5  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \@1=stK:F  
&bp=`=*  
template < typename T1, typename T2 > e`v`XSA[p  
struct result_2 HjGyj/78w  
  { K"[AxB'F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9> g,  
} ; W"k8KODOY  
stk9Ah  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? y;AL'vm9  
这个差事就留给了holder自己。 H03jDM8Q  
    D*YM[sN`  
8kIR y   
template < int Order > YI.w-K\  
class holder; i7utKj*57  
template <> bLd#xXl  
class holder < 1 > o`q_wdy?  
  { YcN!T"w J@  
public : <1.A=_ M  
template < typename T > ulER1\W  
  struct result_1 "eWYv3z~-  
  { nE^Qy=iE  
  typedef T & result; ,ML[Wr'2  
} ; _!?Hu/zo  
template < typename T1, typename T2 > GR"Eas.$  
  struct result_2 Sf,R^9#|  
  { kr9g K~  
  typedef T1 & result; `UQf2o0%3w  
} ; ;XDz)`c  
template < typename T > %bD}m!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -M1YE  
  { P7x =  
  return (T & )r; 8-Hsgf.*  
} )"m!YuS Y  
template < typename T1, typename T2 > 3:f[gV9K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XFh>U7z.  
  { XxaGp95so  
  return (T1 & )r1; { vN}<f`  
} Xe^Cn R  
} ; ,s_T pq  
Zb134b'  
template <> `St.+6^J  
class holder < 2 > ocyb5j  
  { D^-7JbE]  
public : M!tXN&V]  
template < typename T > cn- nj]  
  struct result_1 gt7VxZ  
  { (}5S  
  typedef T & result; fVM`-8ZTq  
} ; }h}<! s  
template < typename T1, typename T2 > X2xuwA  
  struct result_2 iK IOh('G  
  { E3*\ ^Q_  
  typedef T2 & result; Z-B%'/.  
} ; 'vbc#_;  
template < typename T > `W-&0|%Ta  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const toaYsiIkzW  
  { V&|!RxWK  
  return (T & )r; n 8pt\i0  
} {q3H5csFq  
template < typename T1, typename T2 > R+~cl;#G6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B<~U3b  
  { DS -fjH\  
  return (T2 & )r2; 0K-*WQ*#9  
} \@;\t7~  
} ; '/I:^9  
n6(.{M;  
tdF9NFMD  
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> >。 A~dQ\M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L}yyaM)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]O:N-Y  
/S\cU`ZVe  
return l(i, j) = r(i, j); Y= 7%+WyD  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )!Bd6-  
D5an\gE  
  return ( int & )i; X{g%kf,D=  
  return ( int & )j; gLSA!#[ h  
最后执行i = j; 6st^4S5  
可见,参数被正确的选择了。 |Cdvfk  
ItX5JV)  
s6 }X t=j  
3[XQR8o  
K$ v"Uk  
八. 中期总结 do-c1;M  
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: ZE `lr+_Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ? /JBt /b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M/*NM= -a  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor - ~4+w  
dP>w/$C}  
.]|Zf!>}s  
)n=ARDd^e  
G]Jz"xH#  
b8f+,2Tk  
九. 简化 7);:ZpDv%L  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 gq5qRi`q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s^T+5 E&}  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: > 4oY3wk8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2>\\@ 1  
  +-*/&|^等 PzY)"]g  
2. 返回引用。 'xFYUU]#T^  
  =,各种复合赋值等 ]Fb0Az  
3. 返回固定类型。 X-B8MoG|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z v0C@r  
4. 原样返回。 <3hA!$o~  
  operator, j K8'T_Pah  
5. 返回解引用的类型。 J Lb6C 52  
  operator*(单目) 7?)/>lx\>$  
6. 返回地址。 NfE.N&vI_c  
  operator&(单目) %McO6.M@  
7. 下表访问返回类型。 Ak~4|w-  
  operator[] fn9#>~vrD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Poa?Ej  
  operator<<和operator>> # X.+  
/f1'm@8;  
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。 sa1mC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r dj@u47  
1h"_[`L'  
template < typename Left > PdY>#Cyh  
struct value_return |ia@,*KD  
  { JatHSW7j9  
template < typename T > EaS~`  
  struct result_1 \Kd7dK9&]  
  { `HUf v@5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; vW' 5 ` %  
} ; <?$kI>Ot  
{ U <tc4^  
template < typename T1, typename T2 > .R5/8VuHF  
  struct result_2 ~,}s(`~   
  { ?gV'(3 !  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >zL |8f  
} ; 2H&{1f\Bf  
} ; \_oy$>;  
Ugi5OKdj7)  
p q-!WQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;.Zh,cU  
wL<j:>Ke[3  
下面我们来剥离functor中的operator() 6tOi^+qN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ItK  
\; bW h  
return l(t) op r(t) ]+IVSxa!u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) X Usy.l/  
return op l(t) X}apxSd"  
return op l(t1, t2) <`JG>H*B6  
return l(t) op `=!p$hg($  
return l(t1, t2) op |t\KsW  
return l(t)[r(t)] Pi%tsKk%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  ,o&<WMD  
T|f_~#?eV  
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: P,1exgq9  
单目: return f(l(t), r(t)); *IlQ5+3I  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZA.fa0n  
双目: return f(l(t)); h}6b&m  
return f(l(t1, t2)); h Z#\t  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ck(.N  
mcMb*?]  
struct meta_divide ry,}F@P&  
  { 4 ? {*(  
template < typename T1, typename T2 > OQ| ,-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gY\mXM*^  
  { {@\/a  
  return t1 / t2; B_@7IbB  
} wrK#lh2  
} ; Y?.gfEXSQo  
jmPp-} tS7  
这个工作可以让宏来做: [Ye5Y?  
SbJh(V-pr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ cX"G7Bh  
template < typename T1, typename T2 > \ i-V0Lm/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'WnpwY  
以后可以直接用 fSC.+,qk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) RD9Y k  
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 qqD0R*(C  
(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。。。) .ftUhg  
a?\ `  
F$C+R&V_  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ,|QU] E @  
j~$ )c)h"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `NoCH[$!+  
class unary_op : public Rettype Q5T(nEA  
  { =KW|#]RB^  
    Left l; .n=xbx:=  
public : -sD:+Te  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;>'SV~F  
*U2Ck<"]  
template < typename T > 0Sz/c+ 6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zlN+edgY#,  
      { fIlIH  
      return FuncType::execute(l(t)); )rS^F<C  
    } .1%i`+uZ  
I@c0N*(  
    template < typename T1, typename T2 > 0Mq6yu^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cb<~i  
      { p\)h",RkA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L;kyAX@^  
    } hXBqz9  
} ; ),z,LU Yf  
dfXV1B5  
8Y]u:v  
同样还可以申明一个binary_op ^r%i3  
bwT"$Ee  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8F.(]@NY  
class binary_op : public Rettype 8g&uE*7N  
  { ta2z  
    Left l; b<48#Qy~l  
Right r; yFa&GxSq  
public : d9ZDpzx B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FUH *]U  
:s? y,  
template < typename T > `<bCq\+`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ynv 9v\n|  
      { 6k@[O@)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 48W:4B'l9  
    } G`&'Bt{Z*  
P2s^=J0@  
    template < typename T1, typename T2 > BZ8h*|uT"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R?i-"JhW  
      { oo"JMD)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Yk x&6M@t  
    } ZzSJm+&'  
} ; <PH3gyC  
%@)U/G6s}  
}d$vcEI$3  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ">v_uq a  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JB: mbH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mk$Yoz  
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。 jnx+wcd  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ant-\w> }  
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。。。 u&Ie%@:h9R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \:18Uoe7  
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) jp\JwE  
下面是修改过的unary_op \Mh4X`<e  
\ltErd-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M]pel\{M  
class unary_op ~%::r_hQ  
  { JRcuw'8+q  
Left l; f^>lObvd  
  cviN$oL  
public : =[O<.'aG-  
1yY'hb,0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3w6J V+?  
0VWCm( f-  
template < typename T > C=pPI  
  struct result_1 0n=9TmE  
  { J_)z:`[yE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ! S$oaCxM  
} ; Ve')LY<  
9X*eE  
template < typename T1, typename T2 > P"[l86:  
  struct result_2 zrWq!F*-V\  
  { Uzm[e%/`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )x5$io   
} ; "m\UqQGX  
3IRRFIiO  
template < typename T1, typename T2 > cC(ubUR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B "s8i{Vm  
  { @[Jt~v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Xk7$?8r4&  
} 1&>nL`E[3  
~6Ee=NaLzP  
template < typename T > S]e~)I gO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jwtXI\@MS  
  { Rqd%#v  
  return OpClass::execute(lt(t)); +{ ,w#@  
} a5Acqa  
U+3PqWB  
} ; xN":2qy#T  
'AlSq:gZ  
n!E H>'T  
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 3:CQMZ|;@  
好啦,现在才真正完美了。 &t=>:C$1Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: =G3J.S*Riy  
=6q*w^ET  
template < typename Right > Rh-8//&vZ/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yz&q2  
  { %<#$:Qb.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); s D8xH  
} sou$qKoG01  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \Lh<E5@]  
9"u @<]  
C`K9WJOD  
"Jv,QTIcS  
I! eSJTN  
十. bind H:nu>pz t  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 =B 4gEWR  
先来分析一下一段例子 9W,}A Wf:Y  
8aIf{(/k  
1Qc(<gM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} QW"6]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e|+;j}^C  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,LW%'tQ~"  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 E'kQ  
我们来写个简单的。 z$im4'\c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: O|g!Y(  
对于函数对象类的版本: *fy`JC  
{G*:N[pJp  
template < typename Func > E0?\DvA  
struct functor_trait do?n /<@o  
  { R?e7#HsJ  
typedef typename Func::result_type result_type; cB"F1~z  
} ; o3[sF  
对于无参数函数的版本: 7g<`w LAH  
0bQiUcg/  
template < typename Ret > T4, Zc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <OO/Tn'a  
  { oG_'<5Bv>  
typedef Ret result_type; $@f3=NJ4k  
} ; rp[oH=&  
对于单参数函数的版本: UDi3dH=  
rM?Dp2  
template < typename Ret, typename V1 > ,/?V+3l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q Fqv,B\<  
  { })u}PQ  
typedef Ret result_type; es(LE/`e  
} ; ";Xbr;N  
对于双参数函数的版本: 0FR%<u  
).`a-Pv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > RxeRO2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )A+j  
  { *9:6t6x  
typedef Ret result_type; vi.AzO  
} ; D]`B;aE>A*  
等等。。。  O,,n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy OcS`Fxs  
g~sNY|%  
template < typename Func > 8'\,&f`Y  
struct func_return <cOE6;d#  
  { JfINAaboi  
template < typename T > Tb6x@MorP  
  struct result_1 (tz]!Aa{s  
  { {3uSg)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _89G2)U=C  
} ; Zdg{{|mm  
ovoI~k'  
template < typename T1, typename T2 > +rw3.d  
  struct result_2 K?m:.ZM  
  { &!~n=]*sz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D&d:>.~u  
} ; M !XFb  
} ; cMk%]qfVo8  
*TI6Z$b|6  
Q&'Nr3H#tZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1mPS)X_  
)Nd:PnA  
template < typename Func, typename aPicker > nt`l6b  
class binder_1 SF=|++b1f  
  { X}FF4jE]D(  
Func fn; @Iatlz*W  
aPicker pk; hQx e0Pdt  
public : O5*uL{pvT{  
=YsTF T  
template < typename T > HON[{Oq  
  struct result_1 54j $A  
  { 6oBt<r?CJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <aD+Ki6  
} ; 8~+Msn:  
*4VP5]!  
template < typename T1, typename T2 > sjkl? _  
  struct result_2 g*AqFY7|  
  { :6iq{XV^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &4iIzw`  
} ; /VZU3p<~  
g<c^\WG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2 g==98>cg  
3yX^R^`  
template < typename T > yiA\$mtO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \$UU/\  
  { Z|wDM^Lf  
  return fn(pk(t)); IT33E%G  
} NU*6iLIq|F  
template < typename T1, typename T2 > u[qtuM?&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @V u[Tg}J  
  { .8~ x;P6  
  return fn(pk(t1, t2)); o>%W7@Pr  
} sB!A:  
} ; htlWC>*  
qT%E[qDS  
 >S/>2e:  
一目了然不是么? Bqgw%_  
最后实现bind %.Y`X(g6/  
O$^YUHD  
8Qy |;T}  
template < typename Func, typename aPicker > x B[# a*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (<-0UR]%q;  
  { { ,srj['RS  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %LmB`DqZ  
} $a1.c;NE'  
Z)0R$j`2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !4fL|0  
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。 D=]P9XDvb.  
Jy$-)  
十一. phoenix l6O(+*6Us  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: s5@^g8(+C  
#+ =afJ  
for_each(v.begin(), v.end(), T;7|d5][  
( v\u+=}r l  
do_ 07&S^ X^/  
[ Pr'py  
  cout << _1 <<   " , " 35et+9  
] C%h_!z":  
.while_( -- _1), _uacpN/<|  
cout << var( " \n " ) fN;y\!q5  
) @wz7jzMi  
); mmti3Y  
l-rI|0D#  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: |ESe=G  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 6A<aelE*i  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~C3-E %h@Z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K[Kc'6G  
MI 3_<[  
&nn":  
template < typename Cond, typename Actor > QBg'VV  
class do_while :a2?K5  
  { jkd8M;Jw  
Cond cd; N0NMRU]zT  
Actor act; PT=%]o]  
public : NO)* UZ  
template < typename T > 4}`MV.  
  struct result_1 ?e*vvu33!  
  { ~$<@:z{*  
  typedef int result_type; -i4gzak  
} ; GfV9Ox   
5sRNqTIr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} v?J2cL  
z> SCv;Q  
template < typename T > y!].l0e2a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oz--gA:g  
  { 6 AY%o nY  
  do L'(^[vR(  
    { D!CGbP(  
  act(t); <@P0sd   
  } 0td;Ag  
  while (cd(t)); Q{l;8MCL  
  return   0 ; <=lP6B  
} !G37K8 &&*  
} ; gKnAw+u\  
_*_zyWW_j  
uxBk7E%6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). HukHZ;5  
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。 GZo^0U,;  
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。 49yN|h;c!  
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。 /TdTo@  
下面就是产生这个functor的类: #frhO;6  
Wp ]u0w  
UA^E^$f:  
template < typename Actor > 7G(X:!   
class do_while_actor +!rK4[W'  
  { b /)UN*~  
Actor act; Pj$a$C`Z  
public : 8EQ;+V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gDH x+"?  
K4KmoGb  
template < typename Cond > "+Kr1nW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +oc}kv,h]  
} ; Wr;)3K  
gS!M7xy  
DWDe5$^{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Zn/1uWO  
最后,是那个do_ (NP=5lLH  
GIp?}tM  
n D?XP<9UU  
class do_while_invoker hd900LA}  
  { p"ZPv~("V  
public : d7 @ N~<n  
template < typename Actor > PO #FtG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FU<rE&X2:  
  { }k%>%xQ.  
  return do_while_actor < Actor > (act); ][.1b@)qV  
} 3Xy>kG}  
} do_; @{j-B IRZ0  
?r/7:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? lD(d9GVm{z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 X6PfOep  
最后来说说怎么处理break和continue j \SDw  
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。 W[b/.u5z:  
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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