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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R_1)mPQ^P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D W/1 =3  
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, m'cz5mcD  
E X%6''ys  
`$s)X$W?  
kSbO[)p   
  class filler Jd5\&ma  
  { k"xGA*B|  
public : {=UFk-$=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h+,'B&=|_  
} ; d_Q*$Iz)3  
l0gY~T/#3  
qWsylC23  
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: >Z+"`"^o}  
Q [r j  
i2){xg~c  
O: ,$%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }]AT _bh,  
@j O4EEe:  
v*E(/}<v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5Sr4-F+@%  
V0K16#}1gM  
! z11" c  
7~_I=-  
二. 战前分析 +I t#Z3  
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。 Qg(Z{V  
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 (` 5FZgN  
1/B]TT  
XC[]E)8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eR:b=%T8  
  /* --------------------------------------------- */ opsQn\4DZ?  
vector < int *> vp( 10 ); aaDP9FW9e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )Im3'0l>  
/* --------------------------------------------- */ 9\HR60V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sI_7U^"[  
/* --------------------------------------------- */ qv[[Q[RK-5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $ +;+:K  
  /* --------------------------------------------- */ /;?M?o"H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Xka<I3UD5  
/* --------------------------------------------- */ U@G"`RYl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5?WYsj"  
*G9sy_  
qO-9 x0v#  
/<);=&[  
看了之后,我们可以思考一些问题: [4sEVu}  
1._1, _2是什么? y$X(S\W  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 xJ{_qP  
2._1 = 1是在做什么? vY6oV jM  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 XZ`:wmc|  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,LD m8   
#05jC6  
f-Jbs`(+  
三. 动工 )qL&%xz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :ygWNK[ 6D  
>ys[I0bo  
"(v%1tGk  
V YZU eh  
template < typename T > r9# \13-  
class assignment bLzs?eos  
  { Mi+H#xx16  
T value; +#2)kg 9_  
public : !\FkG8  
assignment( const T & v) : value(v) {} -w1@!Sdd  
template < typename T2 > ,R?np9wc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {:Aw_z:'  
} ; /kgeV4]zR  
=<c#owe:m  
aTd D`h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j%L&jH 6@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment sV/l5]b]  
<[Q3rJ  
*)<B0SjT  
1|{bDlmt  
  class holder '$G"[ljr  
  { aZ Xmlq  
public : 20b<68h$:  
template < typename T > Fk "Ee&H)(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const eujK4s  
  { ]}Z4P-"t  
  return assignment < T > (t); -#In;~  
} !ErH~<f%K  
} ; AH#4wPxF  
3*ixlO:qGk  
p =(@3%k  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ~j>D=!  
c$:1:B9\  
  static holder _1; x YfD()w<I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lDc-W =X=  
HOoPrB m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K+Y^>N4m  
而不用手动写一个函数对象。 ^T5X)Nu{=C  
Pq9|WV#F5/  
5|QzU|gPn  
H 3@Z.D  
四. 问题分析 y [#pC<^  
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。 Fmyj*)J[Z  
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。 oF]cTAqhC.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1'.7_EQ4T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z~*g~RKS!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @"-</x3o  
n">u mM;Eh  
五. 问题1:一致性 n DS}^Ba  
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?| ^y!;xc$(Qs  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *N'K/36;  
O7d$YB_'  
struct holder NLS"eD m  
  { x5}'7,A  
  // v+ 7kU=  
  template < typename T > #Z+i~t{e(  
T &   operator ()( const T & r) const fhPkEvJ  
  { vhbDb)J  
  return (T & )r; O.aG[ wm8  
} cH' iA.  
} ; Q?b14]6im  
Fm\"{)V:b  
这样的话assignment也必须相应改动: in+}/mwfC  
b-ll  
template < typename Left, typename Right > fmqb` %  
class assignment KWAb-yB  
  { 7ELMd{CD  
Left l; C%d_@*82  
Right r; 3@+b }9s8  
public : hu_ ^OlF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }%b;vzkG5  
template < typename T2 > 7SDFz}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &|>S|  
} ; \B F*m"lz  
1"Z@Q`}  
同时,holder的operator=也需要改动: j /=i Mq  
'c2W}$q  
template < typename T > XU!2YO)t;!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -9N@$+T  
  { S/|,u`g-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :B3[:MpL}  
} j',W 64  
k@zy  
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。 v+p {|X-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d->|EJP  
XO#/Fv!  
return l(rhs) = r; C~fjWz' V  
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。 T134ZXqqz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ojYbR<jn9  
Xq'cA9v=$J  
template < typename Tp > EA ]+vq  
class constant_t f}g\D#`]/  
  { R_M?dEtE>  
  const Tp t; ^` un'5Vk  
public : ^ ,m< 9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P96pm6H_;  
template < typename T >  _zlqtO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const zvABU+{jD  
  { BA\/YW @  
  return t; `:N# 'i  
} .MO\uh0N  
} ; " \I4u{zC  
4iSa7YqhBT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RMMd#/A@}  
下面就可以修改holder的operator=了 W3`>8v1?o  
zJe#m|Z  
template < typename T > f{SB1M   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )`^p%k  
  { 6'\6OsH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); dJ"iEb|4  
} hW{j\@R  
*s@Qtgu  
同时也要修改assignment的operator() U qG .:@T  
+`3!I  
template < typename T2 > V_plq6z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P[s8JDqu  
现在代码看起来就很一致了。 fw ,\DFHO  
 hi g2  
六. 问题2:链式操作 ]HpA5q1ck  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~?B;!Csk  
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。 'SQG>F Uy  
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。 (sVi\R  
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。 nUkaz*4qU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct '_|h6<.k[  
 XL7h}  
template < typename T > VfT*7_  
struct result_1 ~-wPP{!  
  { jxYc2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (O0Urm  
} ; k,euhA/&  
H'Yh2a`!o  
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: f/CuE%7BR  
4CGPO c  
template < typename T > o|jIM9/  
struct   ref 2<M= L1\  
  { Df3rV'/~  
typedef T & reference; 6uKTGc4  
} ; &89 oO@5  
template < typename T > 0uBl>A7qhn  
struct   ref < T &> 2NB L}x  
  { i<pk6rO1  
typedef T & reference; mKYeD%Pm*  
} ; 3sd"nR?aX  
\U@rg4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;WldHaZ9r  
^MBm==heL  
template < typename T > =4h+ M$2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  ~c6}  
  { Ivb 4P`{  
  return l(t) = r(t); ,t1abp{A  
} ou %/l4dC  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 [s<^&WM/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L~s3b  
!UFfsNiXZ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 8Jz:^k:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #A]-ax?Qc}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 EI\9_}@,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7Pa@1']  
最后的布局是: A&>.74}p  
                Add V2N_8)s9W  
              /   \ PfkrOsV/m  
            Divide   5 28 3 H  
            /   \ ~F1:N>>_Cf  
          _1     3 j(~ *'&|(  
似乎一切都解决了?不。 dDnf^7q/  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 [TNj;o5J  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 s: 3z'4oX  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: +iI&c s  
qc-mGmomL  
template < typename Right > OQ9x*TmK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const M,ir`"s  
Right & rt) const  C:G8c[  
  { -,["c9'3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Iy }:F8F>g  
} 2.d|G `  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |{,KRO0P  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ^FnfJ:  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 '?({;/L  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 %$TGzK1  
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。 c sfgJ^n  
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? 1Z,[|wJ  
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: ^Idle*+  
C)cwAU|h#  
template < class Action > / Wf^hA  
class picker : public Action F4e:ZExJ  
  {  TT-h;'nJ  
public : <7Ae-!>x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} IJ/sX_k  
  // all the operator overloaded e${)w-R/e  
} ; }W ^: cp  
~b:Rd{  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 )Z %T27r,^  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: JAI)Eqqv]  
 aH#l9kCb  
template < typename Right > bMU(?hb  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const z~A]9|/61v  
  { @JRNb=?a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3"{.37Q  
} ~xoF6 CF  
JH8zF{?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > mXXt'_"  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 bBY^+c<  
`8FUX= Sh  
template < typename T >   struct picker_maker /x1MPP>fu  
  { ]%!u7z|\6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?MQ.% J  
} ; `l*;t`h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > I<A6Z&*un  
  { tlA"B{7  
typedef picker < T > result; gR@C0  
} ; 'ky b\q  
It75R}B   
下面总的结构就有了: !\ g+8>  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Zc?ppO  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 :f$xQr4Qz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3 zn W=  
至此链式操作完美实现。 E#F/88(  
*@TZ+{t  
N;+[`l  
七. 问题3 [{X^c.8G)  
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。 K).n.:vYZ  
)IJQeC  
template < typename T1, typename T2 > *FJZi Py  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _.-;5M-  
  { =r@vc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z'`y,8Y1l  
} J "FC%\|  
:g.46dp4  
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: Sua[O$  
+\r+n~w  
template < typename T1, typename T2 > 1J' 3g  
struct result_2 }=!,o  
  { FW.$5*f='  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; EJ`T$JD  
} ; \Y}3cE  
mZUfn%QXb(  
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? K'h1szW  
这个差事就留给了holder自己。 -Qn=|2Mm?  
    )P|[r  
|$7vI&m  
template < int Order > CX m+)a-L  
class holder; m5Tr-w$QY  
template <> "5A&_E }3  
class holder < 1 > U w4>v:  
  { qn,O40/]  
public : f$'2}'.!$  
template < typename T > tBct  
  struct result_1 6b!F1  
  { OnWx#84  
  typedef T & result; ~g7l8H67  
} ; >*wtbkU  
template < typename T1, typename T2 > (@#M!'  
  struct result_2 LjU'z#  
  { Oq3A#6~  
  typedef T1 & result; 4Yl;  
} ; lHV[Ln`\x  
template < typename T > ?i`l[+G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L_w+y  
  { 7+hK~  
  return (T & )r; c=AOkX3UD  
} iH.$f /)N  
template < typename T1, typename T2 > 0 &GRPu27  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {6oE0;2o'  
  { FaBqj1O1  
  return (T1 & )r1; X<R?uI?L  
} jVH|uX"M5Y  
} ; 0KD]j8^  
. <tq6 1  
template <> P+)DsZ0ig  
class holder < 2 > s#uJ ;G  
  { jP~Z`y f  
public : xW[ -n  
template < typename T > |7#[ (%D!  
  struct result_1 P4Th_B7  
  { jzK5-;b  
  typedef T & result; G7=p Bf  
} ; W0=O+0$^  
template < typename T1, typename T2 > 9!><<7TS  
  struct result_2 MaD3[4@#  
  { FEo269Ur  
  typedef T2 & result; V#jWege  
} ; F_bF  
template < typename T > apk4 j\i?5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,<A$h3*  
  { .6OgO{P:  
  return (T & )r; !d&C>7nb  
} .SWt3|Pi5  
template < typename T1, typename T2 > 2y%,p{="  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mYc.x  
  { #Oha(mRY  
  return (T2 & )r2; )z8!f}:De=  
} %0Y=WYUH>  
} ; KLX/O1B  
'Z`$n8  
~8m=1)A{(  
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> >。 jLJ1u/l>;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Jxqh )l  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: F]m gmYD%  
?EX"k+G  
return l(i, j) = r(i, j); Od?qz1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -LM;}<  
hva2o`  
  return ( int & )i; <A9y9|>o  
  return ( int & )j; Jdy=_88MD  
最后执行i = j; %okzOKKX  
可见,参数被正确的选择了。 X{kpSA~  
KFZm`,+69  
6{qIU}!  
0q rqg]  
Y4IGDY*  
八. 中期总结 _uc\ D R  
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: CDi<< ,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *UW=Mdt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S60IPya  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor p N\Vr8tJ  
>E,U>@+  
m4:^}O-#  
T}3v(6ew4  
>h+349  
{iG@U=>  
九. 简化 3zT_^;: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。 VzJ5.mRQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 S^Au#1e   
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: H[b}kZW:a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }qjCTEs}  
  +-*/&|^等 v_<2H' *Q  
2. 返回引用。 RwVaZJe)l  
  =,各种复合赋值等 na^sBq?\  
3. 返回固定类型。 MuBx#M/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ouHu8)q'r  
4. 原样返回。 @u._"/K  
  operator, 1p'Le!  
5. 返回解引用的类型。 C!C|\$)-  
  operator*(单目) an2AX% u  
6. 返回地址。 !6}O.Nu  
  operator&(单目) L_em')  
7. 下表访问返回类型。 h O emt  
  operator[] ?GBkqQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !jqWwi  
  operator<<和operator>> U1_&gy @y  
6x=YQwn~  
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。 a,7 &"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @/UfD ye  
Iak0 [6Ey  
template < typename Left > x7T +>  
struct value_return 6Fy@s  
  { s/Xb^XjS1  
template < typename T > [Vdz^_@Y  
  struct result_1 wve=.n  
  { w{ `|N$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #0;HOeIiH  
} ; j8 C8X$  
n-QJ;37\  
template < typename T1, typename T2 > 0|D&"/.R#!  
  struct result_2 V[a[i>,Z  
  { >"3>fche  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; XN,,cU  
} ; F^!mI7Z|(2  
} ; mKq"3 4F  
<5@PWrU?[[  
nW?R"@Zm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 69#8Z+dw7  
HEA eo!  
下面我们来剥离functor中的operator() 3z;_KmM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7+w'Y<mJ  
) uP\>vRy  
return l(t) op r(t) kcB+_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @tRMe6 4  
return op l(t) a <X0e>  
return op l(t1, t2) N_75-S7Cm  
return l(t) op # fhEc;t  
return l(t1, t2) op T@^]i&  
return l(t)[r(t)] N]5m(@h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] mCKk*5ws5"  
H;WY!X$x  
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: ezTZnutZ  
单目: return f(l(t), r(t)); =neL}Fav56  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); GJ 'spgz  
双目: return f(l(t)); y|_Eu:  
return f(l(t1, t2)); OY"6J@[z  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZkB3[$4C=5  
VF0dE  
struct meta_divide 6gOe!m m  
  { NBl __q  
template < typename T1, typename T2 > O_K_f+7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L(&}Wv  
  { [RU NuO  
  return t1 / t2; oQ+61!5>  
} L4f7s7rJ  
} ; o07IcIo  
pw'wWZE'  
这个工作可以让宏来做: YnV/M,U  
gdj^df+2F  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +?`b=6e(`  
template < typename T1, typename T2 > \ @kD8^,(oH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >CgO<\  
以后可以直接用 \|Dei);k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) GO5~!g  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 _>bRv+RVR  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) TA}UY7v  
+~2rW8  
,yLw$-  
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 iz}sM>^  
Qu{c B^Ga*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +_HdX w#  
class unary_op : public Rettype ~tm0QrJn/  
  { ST8!i`Q$  
    Left l; 7y*ZXT]f  
public : k3@HI|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} VGH/X.NJ  
g8pm2o@S  
template < typename T > L*]E`Xxd9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >HkhAJhW  
      { zXc}W*ymj  
      return FuncType::execute(l(t)); xQt 3[(Z  
    } a}.Y!O&  
:\V,k~asl  
    template < typename T1, typename T2 > E1>/R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m[2'd  
      { S-E++f9D~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6 o[/F3`  
    } ,&a`d}g&G  
} ; =g@9>3~{!  
+AQDD4bu  
WBppKj_M  
同样还可以申明一个binary_op  5) lW  
W$\X~Q'0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jv}=&d  
class binary_op : public Rettype w;`m- 9<Y  
  { u39FN?<^  
    Left l; "zV']A>4H  
Right r; ?9U:g(v  
public : @Y' I,e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /B HepD}  
Di??Q_$ak  
template < typename T > f?0s &Xo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j.c8}r&  
      { ,@Z_{,b  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {tzxA_  
    } 8@7AE"  
q9}2  
    template < typename T1, typename T2 > shi Hy*(v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >,g5Hkmqr  
      { N <pbO#e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k0&lu B%  
    } l`rC0kJ]  
} ; dm^H5D/A  
U'3Fou}  
+0#JnqH"  
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 Hql5oA  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r<FQX3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) J@bW^>g*6u  
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。 Lb q_~   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >C2HC6O3  
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。。。 x1DVD!0~{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _.f@Y`4d  
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) -^fzsBL.  
下面是修改过的unary_op 1~qm+nET\  
d/B*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BRtXf0~&p  
class unary_op o8D{dS>,PL  
  { vw r RZ"2  
Left l; @6%gIsj<H  
  2YIF=YWO},  
public : vo b$iS`>=  
/>Jm Rdf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S:s 3EM  
mmN|F$;r  
template < typename T > $HRed|*.C  
  struct result_1 )q(:eoLDm  
  { (@?eLJlT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; U?6yke  
} ; <$C<Ba?;?  
y"R("j $  
template < typename T1, typename T2 > DNho%Xk  
  struct result_2 a2 >[0_E  
  { o4'v> b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4I.1D2 1jA  
} ; RO(iHR3cA  
:1BM=_WwI  
template < typename T1, typename T2 > Zi3T~:0p:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sf5]=F-w  
  { Hd*Fc=>"Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); QE6El'S  
} |B|@GF?:  
pU DO7Q]  
template < typename T > BA`:miH<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UG=I~{L  
  { #L1>dHhat  
  return OpClass::execute(lt(t)); FAd``9kRT  
} zn[QvY  
'{^8_k\}B  
} ; %LcH>sV  
a8NVLD>7}  
^+a  
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 (. H ]|  
好啦,现在才真正完美了。 Gx;xj0-"  
现在在picker里面就可以这么添加了: B$DZ]/<  
^hysCc  
template < typename Right > 7AeP Gr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %ph"PR/t?  
  { D@5s8xv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); THr8o V5  
} c'~[!,[b<  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Ut':$l=  
~%KM3Vap  
Uir*%*4:  
B{=009.  
/THNP 8.  
十. bind 6ZTaQPtm  
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。 Zr9d&|$  
先来分析一下一段例子 vh{9'vd3el  
%2zas(b9j  
(qj,GmcS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9[,s4sxH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 - &NQ\W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 86#-q7aX  
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。 $ {@q?iol  
我们来写个简单的。 /Bm#`?(ia  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :F9q>  
对于函数对象类的版本: qdO[d|d  
,y%ziay  
template < typename Func > kI<Wvgo L  
struct functor_trait OuNj:  
  { k~R{Y~W!!  
typedef typename Func::result_type result_type; \P5>{ 2i  
} ; Y}K!`~n1S  
对于无参数函数的版本: }!=gP.Zu^  
{Wa~}1`Kl  
template < typename Ret > +q l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iT[o KD0)  
  { jwq\stjD  
typedef Ret result_type; )ib7K1GJ  
} ; :TlAL# s&  
对于单参数函数的版本: w)^\_uAlS  
Jxn3$  
template < typename Ret, typename V1 > ] ZDTn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #>" }q3RO  
  { 2Gm-\o&Td"  
typedef Ret result_type; qj`,qm P  
} ; @+$cZ3,  
对于双参数函数的版本: U @)k3^  
u7n[f@Eg,%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uFC?_q?4\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > NWb} OXK/  
  { >6IXuq  
typedef Ret result_type; /MhS=gVxM  
} ; HLM;EZ  
等等。。。 _/ct=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5cgo)/3M@}  
)tScc*=8  
template < typename Func > ' *}^@[&  
struct func_return -.^3;-[  
  { ):^ '/e  
template < typename T > }'DC Q  
  struct result_1 C`3V=BB  
  { LSSW.Oz2L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %V31B\]Nz7  
} ; r?>Vx -  
 gm(De9u  
template < typename T1, typename T2 > 'YBi5_  
  struct result_2 amMjuyW  
  { (*MNox?w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B>sCP"/uV  
} ; 8W;xi:CC  
} ; c%ZeX%p  
Y~:}l9Qs  
B;SzuCW  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3mk=ZWwv  
hHCzj*5  
template < typename Func, typename aPicker > <D~6v2$  
class binder_1 V@$GC$;  
  { -MDO Zz\  
Func fn; /8=:qIJYA  
aPicker pk; m5)EQE}gPp  
public : xLe =d|6  
B*y;>q "{U  
template < typename T > h (qshbC}  
  struct result_1 0{-`Th+h  
  { Cca6L9%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G4O,^ v;Q  
} ; C/CN '  
kxygf9I!;  
template < typename T1, typename T2 > qx Wgt(Os  
  struct result_2 IY V-*/ |  
  { 3\7'm]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1$);V,DK!  
} ; "EN98^ Sl  
UHr {  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {cmo^~[L$  
ok%EqO  
template < typename T > ,>&?ty9o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C5>{Q:.`e'  
  { N )'8o}E  
  return fn(pk(t)); I0I_vu  
} *4-r`k|@>/  
template < typename T1, typename T2 > Ok*VQKyDLH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `@4 2jG}*  
  { :-$cdZ3E  
  return fn(pk(t1, t2)); 2IKxh  
} ]#vWKNv:;  
} ; Q.r B\8ea  
tceIA8d6  
FTbT9   
一目了然不是么? I%pCm||p  
最后实现bind |)28=Z|Z  
}Vs~RJM)}  
\k|_&hG  
template < typename Func, typename aPicker > xR0~S 3caI  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yEE|e&#>  
  { BXT 80a\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n"XdHW0  
} Tq9,c#}&  
(hpTJsZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 : [A?A4l  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,@}W@GGP)  
:5r:I[FFy  
十一. phoenix M7`UoTc+>d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1f+*Tmc5]Q  
X=fPGyhZ  
for_each(v.begin(), v.end(), `DI{wqV9  
( ^fA3<|  
do_ JOA%Y;`<#  
[ :X3rd|;kc  
  cout << _1 <<   " , " \%w7D6dEZ  
] \B*k_W/r@  
.while_( -- _1), j'G"ZPw1  
cout << var( " \n " ) {fAh@:{@  
) (jp1; #P!  
); xnl<<}4pJ  
{;]uL`abi?  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: :`{9x%o;  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *raIV]W3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  rE/}hHU  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =@bXGMsV!  
Q{%HW4lg  
Q.j-C}a  
template < typename Cond, typename Actor > DH}s1mNMP  
class do_while uU8*$+ "  
  { PFImqojHd  
Cond cd; h-z%C6  
Actor act; vS~AxeW/7R  
public : ZkJY.H-F  
template < typename T > G/x3wR  
  struct result_1 W)6U6  
  { c28oLT1|D  
  typedef int result_type; *D,v>(  
} ; Da9*/  
;n yB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9`LU=Xv/  
U92B+up-  
template < typename T > rC=p;BC@dD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UMHuIA:%U  
  { wZ (uq?3S`  
  do kcg)_]~6  
    { r?Ev.m  
  act(t); 9`nP(~  
  } K1m!S9d`x  
  while (cd(t)); &%_y6}xIw  
  return   0 ; >#${.+y  
} kphy7> Km  
} ; <a4 iL3  
,g<>`={kK+  
:kf3_?9rc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [#H8=  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 )w }*PL  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 e3HF"v]2!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 @O  @|M'  
下面就是产生这个functor的类: _js2^<7v}  
D7Rbho<  
a$ +e8>  
template < typename Actor > a9mr-`<  
class do_while_actor T }8r;<P6  
  { p ] $  
Actor act; S`'uUvAA  
public : Ggxrj'r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %8z+R m,Ot  
37ri b  
template < typename Cond > KweHY,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ek+8hnkh  
} ; ~' PS|  
K>DnD0  
?j^?@%f0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `*uuB;  
最后,是那个do_ I?:+~q}lZr  
%(O^as  
n WO~v{h3J  
class do_while_invoker cwDD(j  
  { eBLHT  
public : <O`q3u'l  
template < typename Actor > TZ[F u{gZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const c'wU O3S  
  { U4mh!  
  return do_while_actor < Actor > (act); duiKFNYN  
} c,[qjr#\>  
} do_; G`3vH,  
+Fy- ~Mq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]i_):@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <R]Wy}2-  
最后来说说怎么处理break和continue {?h6*>-^Z  
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。 Z{R=h7P  
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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