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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Au,}5=+`P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 56m|gZcC  
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, ;%#@vXH[Oo  
Ss&R!w9p  
jv]:`$}G\  
rK2*DuE  
  class filler 4 |N&Y  
  { $N=A,S  
public : G~e`O,+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c]W]m`:  
} ; \+g95|[/  
C``%<)WC  
#kV`G.EX  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: W&6P%0G/  
-~ `5kO~  
2Fce| Tn  
It4J \S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Kl$!_$  
pVw)"\S%  
d3(T=9;f2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x 1$tS#lS  
mD)_quz.sk  
~'HwNzDQc  
Ajhrsa\~a  
二. 战前分析 !+T+BFw.  
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。 %?C{0(Z{  
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 xUzSS@ot^  
kO\(6f2|x  
59p'Ega.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5sx-u!7  
  /* --------------------------------------------- */ t_WNEZW7f  
vector < int *> vp( 10 ); l0b Y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); R{+ Rvk  
/* --------------------------------------------- */ 1DGVAIcD  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  OXzJ%&h  
/* --------------------------------------------- */ Ni GK| Z   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );   ]5'  
  /* --------------------------------------------- */ "S^;X @#v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9QI\[lT&  
/* --------------------------------------------- */ ?jBna ~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <Dt,FWWkv'  
s0.yPA  
Ni{ (=&*=  
PS@` =Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: j+J)S1  
1._1, _2是什么? a)[XJLCQ  
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。 EZc!QrY  
2._1 = 1是在做什么? p/'C v  
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。 w=3@IW  
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。 zie])_8|h  
D C mNxN  
ID5?x8o#k  
三. 动工 * KFsO1j  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >NW /0'/  
M\8FjJ>9  
3`k 1  
q=}Lm;r  
template < typename T > j 46f Q  
class assignment ?ae:9ZcH  
  { ZQnJTS+Rd  
T value; M&y!w   
public : #=b_!~:%  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6U7z8NV&[  
template < typename T2 > I [0od+K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F1)Q#ThF\  
} ; ,$sq]_t  
Hv<%_t_/  
l8%x(N4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 f| 3`8JU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =2)5_/9au  
r&xqsZ%R  
Z.:5< oEKg  
EUe2<G  
  class holder D_9&=a a'  
  { pR&cdO RsP  
public : 3. Qf^p  
template < typename T > <Ky\ ^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s+tS4E?  
  { -^$CGRE6A  
  return assignment < T > (t); bP Er+?fu  
} ]<4Yor}t{;  
} ; V@8 4Cb  
u sR19_E-  
JXGIVH?Rpu  
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: av gGz8  
Rmn|"ZK  
  static holder _1; X!CLOHVA a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <=cj)  
X`:(-3T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,^,Vq]$3  
而不用手动写一个函数对象。 ^;NM'Z  
1B6Go  
<hdR:k@ #  
//e.p6"8h  
四. 问题分析 )wpBxJ;dB}  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 /+sn -$/"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。  rc*3k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7-w +/fv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W&z.O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >('L2]4\v  
:{LVS nG  
五. 问题1:一致性 A! <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?| *A GC[w}/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H4KwbTT"+  
'7wI 2D  
struct holder L,waQk / @  
  { "a5?cX;  
  // 7u!R 'D  
  template < typename T > 1b;Aru~l  
T &   operator ()( const T & r) const e1}h|HL j  
  { f>waF u-  
  return (T & )r; W8yr06{]  
} 7SXi#{  
} ; |j^>6nE  
/Rx%}~x/m  
这样的话assignment也必须相应改动: t{!}^{ "5  
emw3cQ  
template < typename Left, typename Right > E^1uZI\z  
class assignment RX=C)q2c  
  { !F;W#Gc  
Left l; }N2T/U  
Right r; nrwb6wj  
public : A7+eWg{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *u 3K8"XZ  
template < typename T2 > 6peO9]Zy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Nh]eZ3O  
} ; JF%+T yMe  
`8xe2=Ub  
同时,holder的operator=也需要改动: 6rt.ec(  
eAu3,qoM  
template < typename T > rNfua   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0}PW?t76  
  { =o{zw+|% %  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ',kYZay  
} Xn$]DE/r}N  
$62ospR^Y  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9j:?s;B  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GZXUB0W\@)  
3,oFT   
return l(rhs) = r; AJ^9[j}  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 pL.r 9T.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S<88>|&n]  
Nypa,_9}  
template < typename Tp > Q++lgVh)E  
class constant_t R7ZxS  
  { T"in   
  const Tp t; ,Ztj  
public : ["MF-tQ5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 22}J.'Zb  
template < typename T > .9lx@6]+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]#j]yGV  
  { Rw^4S@~T  
  return t; `Kpn@Xg  
} Sw%=/g  
} ; SL pd~ZC?  
*;Hvx32I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7$Bq.Lc#z  
下面就可以修改holder的operator=了 ="d}:Jl  
mJ#u]tiL  
template < typename T > 4 FGcCE3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %$`pD I)  
  { I Zi1N  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3 5B0L.R  
} 5z5#_*)O  
EXS 1.3>  
同时也要修改assignment的operator() y''`73U"  
;5PXPpJ  
template < typename T2 > ::9U5E;!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +QtK "5M  
现在代码看起来就很一致了。 ojT TYR{  
~U~KUL|  
六. 问题2:链式操作 _?Rprmjx}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c[3sg  
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。 $;@^coz9U  
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。 LUHj3H  
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。 *-3K],^a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }/SbmW8(1  
-% 5*c61  
template < typename T > flVQG@  
struct result_1 p#qQGJe  
  { #=OKY@z/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :nC Gqg  
} ; owmV7E1  
|@sUN:G4k  
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: CS:j->  
k9 .@S  
template < typename T > vCFMO3  
struct   ref ^UEI`_HO0  
  { t}c ymX~  
typedef T & reference; BCJo/m  
} ; fp.,MIS  
template < typename T > kHo0I8  
struct   ref < T &> )_,*2|b  
  { Nm\0>}  
typedef T & reference; =Qsh3b&<P  
} ; vfK^^S  
g"`BNI]Qp  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ymrmvuh  
#:3ca] k  
template < typename T > =A$5~op%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -iR}kP|  
  { O7g ?x3  
  return l(t) = r(t); ;;2XLkWu  
} !0zbWB9  
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。 E2Q;1Re@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mHM38T9C%  
b" 1a7   
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.lH@}i%n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p3&/F=T;)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `J'xVq#O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *l)_&p  
最后的布局是: ?S~HnIn  
                Add O6pswMhAc  
              /   \ }JeGjpAcV  
            Divide   5 ;ug& v C  
            /   \ T4]/w|?G  
          _1     3 P6u9Ngay  
似乎一切都解决了?不。 hxP%m4xF +  
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。 5k)QjZo  
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。 a:r8Jzr  
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: f-F+Y`P  
3=RVJb  
template < typename Right > =ps3=D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9.{u2a\  
Right & rt) const 9E'fM  
  { P(l$5x]g,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B5GT^DaT  
} JF!JY( U,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 yS^";$2Tc  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 mKugb_d?  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 b|^g51v  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 R9A8)dDz  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ]i(tou-[i  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? '- oS=OrZ  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: v8Vw.Ce`f  
N7Kq$G2O  
template < class Action > NoTEbFrV  
class picker : public Action Se.\wkl#Y  
  { #k&"R v;,  
public : {_&'tXL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i ?&t@"'  
  // all the operator overloaded )r3}9J  
} ; :hJHjh  
n+QUT   
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。 /{>$E>N;  
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: cKJf0S:cx-  
Ls< ";QJc  
template < typename Right > @<=xfs  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Uy2NZ%rnt  
  { "(zvI>A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dw#K!,g  
} #?\$*@O  
$M{MOehZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4QC"|<9R  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Veo*-sl  
[EI~/#;  
template < typename T >   struct picker_maker !m"LIa#/Cs  
  { \X.CYkgK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a\;1%2a  
} ; Jmrs@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8mjPa^A  
  { "O{j}QwY  
typedef picker < T > result; rH*1bDL  
} ; 5b>-t#N,  
HK&Ul=^VN|  
下面总的结构就有了: .B?6  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 %:2EoXN"  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 7ss Y*1b  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  ;wo  
至此链式操作完美实现。 POvxZU  
% `Q[?(z  
c%y(Z5  
七. 问题3 vT/e&8w  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ;;e\"%}@=q  
\d"JYym  
template < typename T1, typename T2 > h1}U#XV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G&,1 NjSi  
  { I@Cq<:+(3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :btb|^C  
} G"k.sRKu  
ha[c<e]uo[  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: qE B3Y54+  
e_RLKFv7  
template < typename T1, typename T2 > DrI"YX  
struct result_2 nhV\<  
  { Vw-,G7v&E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,LI$=lJ@  
} ; Z|3 fhaT  
[v47_ 5O  
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? q^!_jMN5  
这个差事就留给了holder自己。 O2i7w1t  
    f>*T0"\c  
#b~B 0:U  
template < int Order > -55[3=#  
class holder; _y>mmE   
template <> SeuC7!q{  
class holder < 1 > ~8 >Tb  
  { :j(e+A1@  
public : y8*MNw  
template < typename T > jfmHc(fX4  
  struct result_1 C,;T/9  
  { zT<fTFJ1  
  typedef T & result; I=aoP}_  
} ; 42/MBP`\Y  
template < typename T1, typename T2 > (rKyX:Vsy  
  struct result_2 {!RDb'Zp  
  { J?6.yL;  
  typedef T1 & result; 7Qdf#DG  
} ; /x%h@Cn!  
template < typename T > %MG{KG=&o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /q| r!+  
  { `wI$  
  return (T & )r; BF^dNgn+%K  
} MzEeDN  
template < typename T1, typename T2 > m(>MP/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UY>[  
  { ^}SP,lg'  
  return (T1 & )r1; JJ:pA_uX  
} SjosbdD  
} ; rX7GVg@H  
5D]3I=kj  
template <> ak,KHA6u  
class holder < 2 > oW}nr<G{<  
  { } 6 ,m2u  
public : n[S-bzU^t  
template < typename T > \;XDPC j  
  struct result_1 Q};n%&n&  
  { fe!eZiE  
  typedef T & result; '/OcJVSR  
} ; mpr_AL!ZO~  
template < typename T1, typename T2 > rn$G.SMgz  
  struct result_2 }b5omHUE%  
  { y^!>'cdV  
  typedef T2 & result; YD3jP}Ym  
} ; yj$$k~@  
template < typename T > GB%kxtGD;\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,NO2{Ha$  
  { n;@.eC,T/  
  return (T & )r; oACbZ#/@n  
} mXYG^}  
template < typename T1, typename T2 > sX@}4[)<&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (k^% j  
  { p< Y-b,&  
  return (T2 & )r2; o3"Nxq"U  
} ( ]E0fjk  
} ; #fYRsVQ  
K`=9"v'f+  
0g 2?  
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> >。 Iuyq!R4:7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ZUyS+60  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z*a-=w0  
z @g%9 |U  
return l(i, j) = r(i, j); &k@\k<2Ia  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) t[e]AU[}  
$u~*V  
  return ( int & )i; v9\U2j  
  return ( int & )j; Ucx"\/"  
最后执行i = j; 4wMZNa<Sx  
可见,参数被正确的选择了。 y Nc@K|  
?gsPHPUS  
j.&Y'C7GOC  
o%b6"_~%3  
bm*.*A]  
八. 中期总结 &6^ --cc  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: oVTXn=cYDp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 MY60%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 eRqPZb"6MR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J$W4AT  
T@Bu Fr`]<  
_Sg"|g  
gSa!zQN6  
{/FdrS  
D6dliU?k  
九. 简化 Z2U6<4?1%  
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。 (@1>G ^%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 CnpQdI  
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: fsl ZJE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~.tl7wKkR/  
  +-*/&|^等 \.aKxj5  
2. 返回引用。 ur:8`+" (  
  =,各种复合赋值等 ?f$U8A4lp  
3. 返回固定类型。 -Qn l)JB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4VHWoN"U  
4. 原样返回。 VFrp7;z43  
  operator, v8YF+N  
5. 返回解引用的类型。 }4g$ aTc  
  operator*(单目) J(G-c5&=  
6. 返回地址。 y| 0!sNg  
  operator&(单目) P L7(0b%  
7. 下表访问返回类型。 QuP)j1"X  
  operator[] Z2L7US -  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 MQQQaD:v  
  operator<<和operator>> NEUr w/  
e^<'H  
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。 gyQPQ;"H$2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 04WxV(fo'  
=r)LG,w212  
template < typename Left >  y!dw{Lz  
struct value_return 48Jt5Jz_  
  { MgP&9  
template < typename T > : ?}mu1  
  struct result_1 ,(RpBTV  
  { (wFoI}s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 27+~!R~Yw  
} ; P5H_iH  
]h#QA;   
template < typename T1, typename T2 >  m^\&v0  
  struct result_2 <-mhz`^  
  { v}J0j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; fP[S.7F+No  
} ; 2FW"uYA;6  
} ; 2z.~K&+x  
)QW hzY  
a)4%sX*I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .EPv4[2%F8  
Qqi?DW1)-  
下面我们来剥离functor中的operator() Z4X, D`s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jXVvVv  
L|Xg4Z  
return l(t) op r(t) hH9~.4+*`g  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) eZ$M#I=o  
return op l(t) Sgr. V)  
return op l(t1, t2) ^D]J68)#a  
return l(t) op blWtC/!Aq;  
return l(t1, t2) op H|0-Al.{  
return l(t)[r(t)] /k[8xb  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?S'aA !/;  
>S-JAPuO  
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: v`c;1?=,q  
单目: return f(l(t), r(t)); eh%{BXW[p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); oY5`r)C7  
双目: return f(l(t)); $bD`B'5  
return f(l(t1, t2)); [mv!r-=  
下面就是f的实现,以operator/为例 c:52pYf+  
c3Gy1#f:#2  
struct meta_divide pH2/." zE<  
  { }a/z.&x]V  
template < typename T1, typename T2 > IRdR3X56  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6O/c%1VHA3  
  { )Fp$ *]|  
  return t1 / t2; S8B?uU  
} ZqdoYU'  
} ; s_}6#;  
ZPY&q&R  
这个工作可以让宏来做: >&Oql9_  
E]8uj8K3]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ZW9OPwV  
template < typename T1, typename T2 > \ L,.AY?)+7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; SSxz1y  
以后可以直接用 V%)Tu{L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) RJUIB  
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 Kj"X!-  
(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。。。) +zd/<  
gq;>DY]   
2NJ\`1HZ\  
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 Mo<q(_ZeRP  
c_CVZR?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g~b$WV%  
class unary_op : public Rettype Bu&9J(J1  
  { $=Ns7Sbup  
    Left l; zd)QCq  
public : ?G,gPb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .j&#  
=-_hq'il  
template < typename T > UX[s5#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _G-y{D_S&  
      { Rj H68=n  
      return FuncType::execute(l(t)); t1U+7nM  
    } K9.Gjw  
'.;{"G.@'  
    template < typename T1, typename T2 > _~MX~M3MB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |IV7g*J89  
      { Cc*R3vHM6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \'<P~I&p  
    } t$~'$kM)<  
} ; /:Gy .  
rjiHP;-t1  
jDqG9]  
同样还可以申明一个binary_op 8!cHRtqK  
`'^o45  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;x 2o|#`b  
class binary_op : public Rettype oGB|k]6]|  
  { {l5fKVb\C  
    Left l; <xF]ca  
Right r; },#7  
public : p}h.2)PO  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rX /'  
+&S6se4  
template < typename T > x~R,rb   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I#M>b:"t e  
      { Dw7Xy}I/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4bp})>}jB  
    } '2i !RT-  
^9Cu?!xu0  
    template < typename T1, typename T2 > A7%/sMv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'Etq;^H  
      { :{ZwzJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q!qD3<?5  
    } *Cf!p\7!  
} ; T@i* F M  
d23=WNn  
23i2yT  
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 G`kz 0Vk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 U|Gy9"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) __Ksn^I   
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。 "O0xh_Nr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8{/.1:  
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。。。 D>7J[ Yxg-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J{prI;]K  
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) (YYg-@IO  
下面是修改过的unary_op Jy% ?"wn  
OR!W3 @  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ![_0GFbT  
class unary_op xQDQgvwa  
  { HnKgD:  
Left l; {4,],0bjx/  
  w(aHB8T  
public : ;s{' cN[.  
;m#4Q6k)V?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} prN+{N8YC  
Ikf[K%NKn  
template < typename T > b^C27s  
  struct result_1 % g  
  { .kg 3>*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *j&)=8Y|   
} ; ^}p##7t [  
Z:7eroZP  
template < typename T1, typename T2 > B+U:=591  
  struct result_2 WEe7\bWF  
  { 4F G0'J&hw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W"_<SYVJ  
} ; [bP^RY:  
eBnx$  
template < typename T1, typename T2 > 65qqs|&w;[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Q [  
  { >~rlnRX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ERIMz ,  
} th[v"qD9G  
ty.$ H24  
template < typename T > 7]zZdqG&p`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {~&Q"8 }G  
  { {~F|"v  
  return OpClass::execute(lt(t)); @}g3\xLiK  
} }URdoTOvb  
EG3,TuDH8  
} ; ;[R6rVHe{  
r4X}U|s!0  
4k@n5JNa  
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 > B@c74  
好啦,现在才真正完美了。 >bze0`}Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0t^FM<7G  
dGBjV #bNT  
template < typename Right > e~zgH\`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `HQ)][  
  { 4BCe;Q^6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); G@`F{l  
} X\ P%C  
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。 -i2rcH  
b|Emu!9U  
.waw=C  
'Tjvq%ks   
Ld}?daPj  
十. bind Fb]+h)on  
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。 zG6l8%q'UE  
先来分析一下一段例子 !9_(y~g{N  
ftxL-7y%  
4-x<^ ev=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} { sC Ni  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 A5yVxSF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 U_5`  
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。 %5gdLm!p  
我们来写个简单的。 zFExYYd   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ph[MXb:*  
对于函数对象类的版本: ^%9oeT{  
/Rq\Mgb  
template < typename Func > "x=\mA#`  
struct functor_trait .A<Hk1(-)  
  { t!qLgJ5%y  
typedef typename Func::result_type result_type; %}9tU>?F#  
} ; T{C;bf:Q  
对于无参数函数的版本: 3Vc}Q'&Y  
rV%T+!n%c  
template < typename Ret > r3g^ 0|)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ia#!T"]@W6  
  { y ;[~(Yg[  
typedef Ret result_type; js81@WX!c  
} ; H u;"TG  
对于单参数函数的版本: z:#]P0  
~k?rP}>0  
template < typename Ret, typename V1 > 05FGfnq.8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > S"h;u=5it  
  { IHO*%3mA/  
typedef Ret result_type; bLai@mL&a  
} ; e`qrafa  
对于双参数函数的版本: V'XEz;Ze  
Qi`3$<W>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "frZ%mv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > bzNnEH`^]  
  { ?`U_|Yo  
typedef Ret result_type; xOe1v9<  
} ; UGO;5!  
等等。。。 fI)XV7,X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy bN. G%1  
O0#[hY,  
template < typename Func > |})s0TU  
struct func_return  lrv-[}}  
  { ~rBFP)  
template < typename T > _ l`F}v  
  struct result_1 OX;(Mg|  
  { .pUB.l$)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lw9jk`7^  
} ; @ar%`+_  
\ =hg^j  
template < typename T1, typename T2 > >+dS PI  
  struct result_2 et 1HbX  
  { 7@;*e=v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3k)xzv%r`  
} ; =IMmtOvJ  
} ; _h-agn4[i  
3<r7"/5  
,IPt4EH$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ; CCg]hX  
 ydzsJ+dx  
template < typename Func, typename aPicker > S!8<|WO^t  
class binder_1 I_ZJnu<  
  { w"9h_;'C_  
Func fn; Z5q%L!4G  
aPicker pk; {S=<(A @  
public : uQO5GDuK>  
m0bxVV^DK!  
template < typename T > r*`e%`HU  
  struct result_1 @GKDSS4jv  
  { SiaNL:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *B|hRZka1A  
} ; lm4A%4-db  
'r!!W0-K  
template < typename T1, typename T2 > W/2y; @  
  struct result_2 ]vQa~}  
  { _R\FB|_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?C2(q6X+s  
} ; kC.dJ2^j+  
-w"I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W]D YfR,  
%>*?uO`z[  
template < typename T > UJ}}H}{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dr.eos4 ~  
  { ; pBLmm*F  
  return fn(pk(t)); u;t<rEC2  
} 1 Gr^,Ry  
template < typename T1, typename T2 > -KGJr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0BC @wV  
  { bra2xHK@  
  return fn(pk(t1, t2)); Sn-#Y(>]o0  
} )jL@GW  
} ; 0OHXg=  
P;I,f  
#!Cg$6%x9  
一目了然不是么? 3~P$p<  
最后实现bind g&g:H H :  
.@&FJYkLYi  
Wmd@%K  
template < typename Func, typename aPicker > nr]=O`Mvh  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h/\v+xiF  
  { y05!-G:Y\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %_Vz0 D! 7  
} uN<=v&]q  
[s^p P2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /1LN\Eu  
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。 ]  & ]G  
@TALZk'%  
十一. phoenix zRjbEL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {1)bLG|$  
V Dnrm*  
for_each(v.begin(), v.end(), w~B1TfqNo  
( K;"H$0 !9  
do_ 8 siP  
[ [ 6VM4l"  
  cout << _1 <<   " , " )2).kL>  
] ??nT[bhQ  
.while_( -- _1), _]*[TGap  
cout << var( " \n " ) Mt4]\pMUb  
) #6@hVR.  
); 0t!ZMH  
.'M.yE~5J  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: my sXgS&S  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 8x1!15Wiz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &pI\VIx ?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: YTTy6*\,_  
E4Q`)6]0  
uO1^Q;F  
template < typename Cond, typename Actor > Tr;.%/4Q  
class do_while ,$Fh^KNo]  
  { M %zf?>])  
Cond cd; +iN!$zF5]  
Actor act; x}a?B  
public : )b nGZ8h99  
template < typename T > \Nik`v*Pd  
  struct result_1 eM$a~4!d  
  { %. ((4 6)  
  typedef int result_type; ;,U@zB;\%(  
} ; ]Qe~|9I  
Eo$l-Hl5=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T+XcEI6w  
?T73BL=  
template < typename T > > U3>I^Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z&!o1uq  
  { JL_(%._J  
  do `GqF/?i  
    { aEdMZ+P.  
  act(t); MkVv5C  
  } ,Z|O y|+'  
  while (cd(t)); ,eebO~7vB  
  return   0 ; &S.p%Qe"  
} # d"M(nt  
} ; IJ.H/l}h  
`ci  P  
Onqapm0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hlyh8=Z6o  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 LGy6 2 y$  
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。 0e>?!Z E  
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。 L~+aD2 E {  
下面就是产生这个functor的类: B_Wig2xH0  
ShRMzU  
OtL~NTY  
template < typename Actor > 7y&=YCkc7  
class do_while_actor P `<TO   
  { u@Gum|_=N  
Actor act; J8FzQ2  
public : ,%m~OB #  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dT1UYG}>j  
XH0{|#hwN  
template < typename Cond > d+P<ce2 G  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uF%N`e^S  
} ; Nc6y]eGz  
*C)m#[#:u  
D3 +|Os)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e+Mm!\ ;`  
最后,是那个do_ SN[yC  
$hJ 4=F  
]nV_K}!w  
class do_while_invoker jMWTNZ  
  { !K_<7iExI\  
public : \Q`#E'?  
template < typename Actor >  svo%NQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h Q Att  
  { GXx'"SK9  
  return do_while_actor < Actor > (act); d?U,}tv  
} fX:G;vYn  
} do_; Lo'G fHE  
QncjSaEE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S% ptG$Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y,n8co^  
最后来说说怎么处理break和continue B$ =1@  
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。 ZWFOC,)b  
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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