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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F-UY~i8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pA1Tod  
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, GJ{]}fl  
{9_CH<$W%U  
WElB,a-RCp  
6ZCt xs!  
  class filler )jCAfdnCs  
  { !3?HpR/nV  
public : 9dSKlB5J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ML Id3#Q  
} ; OC"W=[Myl  
>|uZIcs 6  
!63x^# kg  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: V4ayewVX  
'.d el7s  
GZ*cV3Y`&  
v=9:N/sW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8Qek![3^  
FW=oP>f]w  
:);GeZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 b s:E`Q  
b.;F)(  
gnx!_H\h<  
e"[o2=v;5  
二. 战前分析 X;ijCZb3b  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 TJ2$ 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 NfDg=[FN[  
ndW? ?wiM  
RzFv``g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <E!M<!h  
  /* --------------------------------------------- */ J?u@' "u  
vector < int *> vp( 10 ); O62H4oT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^5j9WV  
/* --------------------------------------------- */ OpUC98p?@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); h]vA%VuE'E  
/* --------------------------------------------- */ DHgEhf]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 97'*Xq  
  /* --------------------------------------------- */ f!0*^d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `NyvJt^<  
/* --------------------------------------------- */ [p[Kpunr{l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |4ONGU*`E  
J=| fxR  
q<D'"7#.  
Ej8EQ% P  
看了之后,我们可以思考一些问题: q %8,@xg  
1._1, _2是什么? 3dQV5E.  
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。 jrZM  
2._1 = 1是在做什么? / ~w\Npf0  
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。 [|Jz s[  
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。 $IUT5Gia`  
ixE72bX  
~t.*B& A  
三. 动工 j<Lj1 P3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1^b-J0  
31Y+bxQ  
s(r(! FZ  
qOqQt=ObU  
template < typename T > Qpe&_.&RE  
class assignment ZlUd^6|:3  
  { Z Z\,iT  
T value; R<a7TkL4?  
public : +F]X  
assignment( const T & v) : value(v) {} [wj&.I{^s  
template < typename T2 > E#Smi507p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y2"X;`<  
} ; v\'E o* 4  
:1PT`:Y  
`h+sSIko  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y?{L:4cRX  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nX7{09  
KtG|m'\D  
FrIguk1  
t"cGv32b  
  class holder yCwBZ/C  
  { `$ql>k-6C  
public : oe=^CeW"  
template < typename T > E=_M=5]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )[.FUx  
  { %oJ_,m_(  
  return assignment < T > (t); )+'FTz` c  
} Gg]>S#^3  
} ; /. k4Y  
6FFQoE|n  
C (L1  
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: K?+iu|$ &  
MDZ,a 0?4t  
  static holder _1; _DnZ=&=MA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9%^q?S/Rv  
#2<.0@@ TI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %5?qS`/c(  
而不用手动写一个函数对象。 JS]6jUB<B  
5(W`{{AW  
V^Z"FwWk  
52 ? TLID  
四. 问题分析 -r)Q|U  
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。 ebxpKtEC  
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。 ]:uJ&xUar  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~>2@55wElp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u(iEuF;7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }pxMO? h$  
9%55R >s$  
五. 问题1:一致性 ;.>CDt-E]  
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?| E%@,n9T~"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L 1iA ^ x  
6c>cq\~E  
struct holder G;#-CT  
  { sOQF_X(.x  
  // s ~c_9,JK  
  template < typename T > n]c6nX:'  
T &   operator ()( const T & r) const xF![3~~3[  
  { o?%1^6&HE  
  return (T & )r; pxy=edd  
} VSns_>o  
} ; |+K3\b  
GvQKFgO6h  
这样的话assignment也必须相应改动: }QrBN:a$(  
LE#ko2#ke  
template < typename Left, typename Right > ^oaFnzJdf  
class assignment x$ z9:'U  
  { o,}`4_N||  
Left l; T:k-`t0":N  
Right r; i8t%v  
public : ^~\cx75D  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9+><:(,  
template < typename T2 > j_YpkKh en  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H809gm3(Z  
} ; <=D !/7$ O  
G- nS0Kn:  
同时,holder的operator=也需要改动: B. '&[A  
tgeX~.  
template < typename T > =SMI,p&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kC:GEY<N:Q  
  { N<XS-XB,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); y*ux7KO  
} BCUn[4Gp  
~\HGV+S!g}  
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。 .%Pt[VQ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pHO,][VZ  
cPu<:<F[  
return l(rhs) = r; >|[ l?`  
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。 F<R+]M:fa  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G!Gbg3:4e5  
m3Ma2jLWC  
template < typename Tp > S: b-+w|*  
class constant_t MLVrL r t  
  { <<#j?%  
  const Tp t; E(%_aFx>/  
public : bm`x;M^M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Eu;f~ V  
template < typename T > c_p7vvI&c0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const FR5P;Yz%H  
  { ) H HBf<  
  return t; n*yVfI  
}  AW[_k%  
} ; CGYZEPRR  
<,:p?36  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xJ=@xfr$  
下面就可以修改holder的operator=了 ^}VAH#c  
"~:AsZ"7  
template < typename T > [9c|!w^F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VgBZ@*z(x  
  { j2dptM3t{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0<^!<i(%  
} |:[ [w&R  
16pk4f8  
同时也要修改assignment的operator() ; fOkR+  
*{K?JB#W  
template < typename T2 > 0 UbY0sYo  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _zuX6DO  
现在代码看起来就很一致了。 C*C;n4AT  
q eW{Cl~  
六. 问题2:链式操作 3 *g>kRMJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j o+-  
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。 n^xB_DJ~  
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。 qcWY8sYf  
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。 ZYMacTeJjg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 78u9> H  
,JU3 w  
template < typename T > jeu|9{iTVu  
struct result_1 ^F="'/Pq[  
  { 6\BZyry3*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $eSSW+8q"  
} ; ;1[a*z<l&s  
;Yr?"|  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: .,l4pA9v  
e$t$,3~  
template < typename T > aS $ J `  
struct   ref n mN3Z_  
  { C{<dzooz  
typedef T & reference; ey/=\@[p  
} ; Uv|?@zy#  
template < typename T > '<R::M,  
struct   ref < T &> FpYeuH%  
  { 7] }2`^9  
typedef T & reference; c|2+J :}p  
} ; f [DZ  
1Z_2s2`p  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ij{ K\{y  
tmgZNg  
template < typename T > ={k_ (8]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zu! #   
  { <t"KNKI  
  return l(t) = r(t); ZQ)vvD<  
} OTmw/#ug  
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。 Sa 8T'%W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 G5T(  
Evy_I+l  
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 &VdKL2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >V$ S\"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =#.qe=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 x T{s%wE  
最后的布局是: NxGSs_7  
                Add %h9'kJzNk  
              /   \ .*~t2 :  
            Divide   5 r=4vN=:  
            /   \ dml,|k=  
          _1     3 x4Wu`-4^  
似乎一切都解决了?不。 ~RU-N%Kn  
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。 m+=L}[  
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。 3T)_(SM"  
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: w^=uq3X?  
n qC@dHP  
template < typename Right > qbq.r&F&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dUc ([&  
Right & rt) const Fu\!'\6  
  { :7L[v9'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {osadXd C  
} ]uZaj?%J<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rk7d7`V  
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。 SpA-E/el  
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。 I2^@>/p8\(  
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。 m_C#fR /I  
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。 & oj$h  
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? kR]AW60OE  
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: D&|HS!  
W@p27Tiq  
template < class Action > C)(/NGf  
class picker : public Action Tr$37suF  
  { W+'f|J=  
public : ?!;i/h*{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _M)J{ {?:  
  // all the operator overloaded >)8<d3m  
} ; 8!|LJI  
dCO7"/IHW  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Nf1&UgX  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: fIii  
Z,:}H6Mj9  
template < typename Right > aFd87'^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const CQh6;[\:  
  { 5.U4P<qS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VX,@Gp_'m  
}  E-L>.tD  
p.RSH$]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > jUCDf-_ m  
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。 +x)x&;B)/  
M|IgG:a;T  
template < typename T >   struct picker_maker GN=-dLN  
  { LR% P\~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t`G<}t  
} ; K/|qn)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6r}w  
  { TSKR~3D#  
typedef picker < T > result; y;ymyy&  
} ; ROj9#:  
Wf>=^ ~`  
下面总的结构就有了: tr$d?  
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。 |v@ zyOq&b  
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。 @i=_y+|d_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [5wU0~>'  
至此链式操作完美实现。 jFG Y`9Zw0  
7~2V5 @{<  
>+F +"NAN  
七. 问题3 $x;(C[  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 H':0  
qd@Fb*  
template < typename T1, typename T2 > c'uDK>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )g[7XB/w  
  { eJ_$Etc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *ez7Q   
} ggHz-oNY  
(k24j*1e$  
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: s,]z6L0  
&U{"dJr  
template < typename T1, typename T2 > jGFDj"Y  
struct result_2 }080=E  
  { ]X<L~s_*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7YQ689"J6B  
} ; ?Y'r=Q{w  
j\TS:F^z  
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? 1SY3  
这个差事就留给了holder自己。 ~RIa),GVX  
    7&*d]#&~j  
a.B<W9$`  
template < int Order > c2Up<#t  
class holder; -A)/CFIZ  
template <> 1j\wvPLr  
class holder < 1 > 28=L9q   
  { t2#zQ[~X!  
public : Fu"@)xw/-q  
template < typename T > 5gH'CzU?  
  struct result_1 D}L4uz?  
  { nWsR;~pK  
  typedef T & result; 2hF j+Ay  
} ; ZY-mUg  
template < typename T1, typename T2 > xT;j_'9U;  
  struct result_2 wZ\% !# }7  
  { 15wwu} X  
  typedef T1 & result; >&l{_b\k  
} ; T[]kun  
template < typename T > -`d(>ok  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A:YWXcg  
  { <n)R?P(or  
  return (T & )r; .Af H>)E  
} hsHtLH+@  
template < typename T1, typename T2 > g0"KC X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Nj|~3 *KO  
  { wm s@1~I  
  return (T1 & )r1; w"?E=RS  
} UCS`09KNJ  
} ; P<s:dH"  
_~_6qTv-d  
template <> W!4xE  
class holder < 2 > dxF/]>t  
  { Y~uqKb;A  
public : }*3#*y "  
template < typename T > BRGTCR  
  struct result_1 ~AG."<}  
  { qD/FxR-!  
  typedef T & result; E?3$ *t  
} ; :h)A/k_  
template < typename T1, typename T2 > *'h vYl/?>  
  struct result_2 XqK\'8]\Mw  
  { dI|`"jl#  
  typedef T2 & result; 3+| {O  
} ; ZeY kZzN  
template < typename T > DC8,ns]!y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5N4[hQrVJ  
  { C*fSPdg?  
  return (T & )r; x8wal[6  
} RXU#.=xvy  
template < typename T1, typename T2 > 8/* 6&#-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M/^kita  
  { a?QDf5C q  
  return (T2 & )r2; kN,WB  
} *,=WaODO%  
} ; Al(u|LbQ  
i&dMX:fRd  
hSyA;*)U  
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> >。 hV4\#K[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .+TriPL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: niIjatT  
pr(16P  
return l(i, j) = r(i, j); qg;f h]j%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Y8yRQ zu  
"x$RTuWA9  
  return ( int & )i; HN*w(bROr  
  return ( int & )j; P"WnU'+  
最后执行i = j; &]2z)&a  
可见,参数被正确的选择了。 uY;2tZldf=  
+T@a/(Gl  
(SlrV8;  
bUp ,vc*  
uoe5@j2  
八. 中期总结 6:Nz=sw8  
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:  } Rc8\,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $*{$90 Q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \KaWR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o(/(`/  
zaVDe9B,7  
>Rbgg1^]5  
J0U9zI4  
icf[.  
_r}oYs%1  
九. 简化 .bYDj&]P{  
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。 '`Smg3T!~S  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L/w9dk*uv  
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: `1NxS35u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7FVu [Qu  
  +-*/&|^等 lq$1CI  
2. 返回引用。 @awaN  
  =,各种复合赋值等 /AR;O4X+  
3. 返回固定类型。 =$g8"[4   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FV/X&u8~  
4. 原样返回。 %3i/PIN  
  operator, zJ#e3o .  
5. 返回解引用的类型。 WG;1[o&  
  operator*(单目) S #X$QD  
6. 返回地址。 k})Ag7c  
  operator&(单目) x,js}Mlw  
7. 下表访问返回类型。 .e2u)YqA  
  operator[] hltH{4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 u!%]?MSc  
  operator<<和operator>> 1V?}";T  
<GShm~XD2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 -uiZp !  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ML0o :8Bd\  
]do0{I%\eq  
template < typename Left > r+;C}[E  
struct value_return >Ge&v'~_|  
  {  y'Xg"  
template < typename T > x!q$`zF\\  
  struct result_1 +V&b<y;?>  
  { qyc:;3?wm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A~-e?.  
} ; Q/iaxY#  
vI ]| W  
template < typename T1, typename T2 > uj&^W[s  
  struct result_2 |nXs'TO'O  
  { :9c QK]O6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r,i^-jv;  
} ; lMp)T**  
} ; <!&nyuSz  
El0|.dW  
IQdiVj  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &oYX093di  
m$A|Sx&sG$  
下面我们来剥离functor中的operator() E$f.&<>T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j0o_``  
.0#?u1gXsX  
return l(t) op r(t) 9wC q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hti)<#f  
return op l(t) .BlGV2@^#  
return op l(t1, t2) ,jbj-b(  
return l(t) op ]gkI:scPA  
return l(t1, t2) op +=Crfvt  
return l(t)[r(t)] >va#PFHA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] SwG:?T!"}  
{Rjj  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: +D`IcR-x  
单目: return f(l(t), r(t)); ,S:LhgSP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EdE,K1gD  
双目: return f(l(t)); 2>.B*P  
return f(l(t1, t2)); Yc/rjEn7O  
下面就是f的实现,以operator/为例 [st4FaQ36  
S!2M?}LU  
struct meta_divide sk$MJSE ~  
  { br>"96A1l  
template < typename T1, typename T2 > a*NcL(OC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]gHw;ry  
  { i=.zkIjSh  
  return t1 / t2; 3uz@JY"mK  
} zy8W8h(?  
} ; |JSj<~1ki  
,S2D/Y^>  
这个工作可以让宏来做: l^%Ez?-:s  
`3SY~&X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QK% {\qu  
template < typename T1, typename T2 > \ UOZ"#cQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; h:<p EL  
以后可以直接用 SQ]&nDd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n87B[R  
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 ]P<u^ `{*  
(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。。。) lSUEE0V%Q  
Im+<oZ  
,sn ?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 g[0b>r7   
s6lo11  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w [D9Q=  
class unary_op : public Rettype mMS%O]m,|  
  { .v9#|d d+  
    Left l; 5yI_uQR  
public : p2GkI/6)uu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kKr7c4q  
r;g[<6`!S  
template < typename T > 0+}42g|_Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UIi;&[  
      { B?`Gs^Y {z  
      return FuncType::execute(l(t)); >Olg lUzA  
    } xqs{d&W  
HJo&snT3  
    template < typename T1, typename T2 > 7;jwKA;k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "G].hKgbk*  
      { ARGtWW~:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); PxNp'PZr9  
    } &q^\*<B.^  
} ; "-88bF~  
1N{}G$'Go  
~,WG284  
同样还可以申明一个binary_op xeF0^p7Z  
rU=qr&f"B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ig5 d-A  
class binary_op : public Rettype <u]M):b3  
  { Ua\]]<hj"  
    Left l; u9ObFm$7  
Right r; HT0VdvLw  
public : hO w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} it.Lh'N;T  
k&wCa<Rs~R  
template < typename T > j*+[=X/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  +:k Iq  
      { D[32 t0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &TJMopVn  
    } n}/?nP\%  
G_vWwH4XtL  
    template < typename T1, typename T2 > : 8dQ8p;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q#w mS&$f  
      { ySAkj-< /P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r@b M3V_o  
    } 3D32'KO_"  
} ; `G7LM55  
+a1Or  
TgMa! Vz  
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 Wi7!J[ B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VBnD:w"z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9 Rl-Jz8g  
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。 t|-TG\Q X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7[z^0?Pygf  
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。。。 R9XISsM^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O&BNhuW2  
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) .)=T1^[hI  
下面是修改过的unary_op  dpG l  
%87D(h!.I4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,w-=8>5lrj  
class unary_op :kU#5Aj gK  
  { ~5`p/.L)ZD  
Left l; <14,xYpE  
  s/Ne,v  
public : 5rp,xk!  
zplAH!s5''  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3DjlX*  
1. A@5*Q  
template < typename T > RJ}%pA4I  
  struct result_1 #h=pU/R  
  { M2Q*#U>6r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; eBT+|  
} ; !m]_tB  
iA.:{^_)09  
template < typename T1, typename T2 > &#/UWv}f 0  
  struct result_2 !AR@GuQPE  
  { *2,tGZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z$*m=]2  
} ; q,;8Ka )  
\d-H+t]  
template < typename T1, typename T2 > uuaoBf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B`<a~V  
  { eewlK]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); c"*xw8|  
} D9yAq'k$  
idzc4jR6BT  
template < typename T > hqDnmzG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4H9mKR  
  { !l9i)6W  
  return OpClass::execute(lt(t)); q%S^3C&  
} z:1"d R   
1S{AGgls5  
} ; z(!K8 T  
bVxbQ$  
`8 Ann~Z|k  
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 <nvzNXql  
好啦,现在才真正完美了。 Cl>|*h+m  
现在在picker里面就可以这么添加了: QZwZ4$jkiO  
fphi['X   
template < typename Right > d DrzO*a\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Mg~62u  
  { r}S>t~p:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); n@=D,'cn  
} `g+Kv&546  
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。 aN5"[&  
zI7iZ"2a  
\x=j  
1j_ 6Sw(  
<Z j>}  
十. bind ?B32,AS@  
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。 *";O_ :C!  
先来分析一下一段例子 IkP; i_|  
X..<U}e  
^aI$97Li  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Y3.^a5o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Oil~QAd,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 jn]:*i;i  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 'wA4yJ<  
我们来写个简单的。 frRO?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v"YaMbu  
对于函数对象类的版本: D KRF#*[=d  
!g[UFw  
template < typename Func > Mi<l;ZP  
struct functor_trait =m-nvXD  
  { X?aj0# Q  
typedef typename Func::result_type result_type; rI#,FZ  
} ; duV\Kt/g^  
对于无参数函数的版本: LV8{c!"  
[:MFx6  
template < typename Ret > -Oplk*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @(CJT-Ak  
  { !B/5@P  
typedef Ret result_type; /_mU%fl  
} ; HhB&vi  
对于单参数函数的版本: ~m3Tq.sYrY  
, lFhLj7  
template < typename Ret, typename V1 > lho0Xy gn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q0*d*j F0u  
  { B-oQjr-  
typedef Ret result_type; O ]!/fZ;(  
} ; (R]b'3,E$  
对于双参数函数的版本: =sUrSVUeU  
ipD/dx.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > XP(fWRT1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [5-3PuT&9  
  { -5y=K40  
typedef Ret result_type; &?*H`5#?G  
} ; vAqVs5 j  
等等。。。 om{aws;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e"cvo(}g  
Q#PkfjXS  
template < typename Func > YhO-ecN  
struct func_return Vrt*,R&  
  { yk/BQ|G  
template < typename T > t_hr${  
  struct result_1 {-l:F2i  
  { }8dS[-.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &Fh#otH_  
} ; C/ENJ&  
>k8FUf(c  
template < typename T1, typename T2 > IN?rPdY  
  struct result_2 &+")~2 +  
  { evlz R/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zRFvWOxC\  
} ; 64l(ru<  
} ; ;v m$F251  
bG/[mZpRT  
o{OY1 ;=6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ; mwU>l,4  
"]hQ\b\O  
template < typename Func, typename aPicker > ok/{ w  
class binder_1 Fjw+D1q.  
  { -5GRit1q?  
Func fn; &6^QFqqW`-  
aPicker pk; a H *5(E]  
public : _$m1?DZ  
- aQf( =  
template < typename T > [ Mp8"  
  struct result_1 V%JG :'6L  
  { kZNVUhW6S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p* tAwl  
} ; ^ ^k]2oG  
L~HL*~#d  
template < typename T1, typename T2 > 5^C.}/#>F  
  struct result_2 Mb'Tx  
  { F~x>\?iN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e2"gzZ4;g  
} ; HBcL1wfS  
E\vW>g*W  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,o s M|!,  
W6jdS;3  
template < typename T > hi^t zpy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x"{WLZ   
  { NH;.!x q:  
  return fn(pk(t));  TgvBy  
} p>= b|Qy|  
template < typename T1, typename T2 > @]@6(To  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0 ![  
  { tlcNGPa  
  return fn(pk(t1, t2)); %>E M ^Z  
} @<C<rB8R  
} ; P:fcbfH+  
~'#,*kA:6  
 _!E)a  
一目了然不是么? ;CLOZ{  
最后实现bind WO{E T  
Q[MWzsx  
c&I"&oZ@&  
template < typename Func, typename aPicker > % jSB9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Wph@LRB]  
  { rVv4R/3+   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'yNS(Bg=  
} dQJ)0!B  
_7b' i6-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 U$7]*#@&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 G1G*TSf  
h Nx#x  
十一. phoenix 4N8(WI"4S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: PAS0 D #  
ayr CLv  
for_each(v.begin(), v.end(), aM|;3j1p  
( I8Q!`K J  
do_ J4#rOS  
[  &sg~owz  
  cout << _1 <<   " , " ;3Z6K5z*f  
] c|<E~_ .w@  
.while_( -- _1), !U4<4<+  
cout << var( " \n " ) qaiR329fx  
) "I0F"nQ  
); {8T/;K@  
)<[)7`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4x|\xg( l  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor EGxCNB  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 SSysOeD+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: bPVQ-  
q#\4/Dt  
.> 5[;  
template < typename Cond, typename Actor > /Suh&qw>  
class do_while GS+Z(,J>=  
  { 8 DPn5E#M1  
Cond cd; Y+!z]S/x  
Actor act; +d=w%r)  
public : T!N v  
template < typename T > _&e$?hY  
  struct result_1 cf,^7,-`"  
  { c]68$;Z7  
  typedef int result_type; \S0QZQbz/  
} ; w7Ij=!)  
?,w9e|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} FK~*X3'  
uU/'oZ?  
template < typename T > "2Q*-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >E9 k5  
  { `X%Qt ~  
  do Vp1Ff  
    { 7gE/g`"#  
  act(t); |p`}vRv Uh  
  } "f:_(np,  
  while (cd(t)); D[dI_|59a  
  return   0 ; Axw+zO  
} FD/=uIXH2  
} ; Q!{,^Qb  
v(;n|=O  
|: pBk:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1F R  
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。 &M7AM"9  
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。 Y'yGhpT~  
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。 LoW}!,|  
下面就是产生这个functor的类: 3;F up4!4}  
B/I1<%Yk  
Lum5Va%0  
template < typename Actor > mD7kOOMY  
class do_while_actor G UK %R C8  
  { `#?]g!  
Actor act; ~z'Y(qG  
public : 5%"sv+iO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gP`CQ0t  
IHv>V9yiG  
template < typename Cond > Z@0IvI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :kvQ3E0  
} ; lJt?0;gn  
f@0Km^aUc  
^1bM=9]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。 B z? (?fyd  
最后,是那个do_ O+t'E9Fa  
7n7UL0Oc1  
D~)bAPAD  
class do_while_invoker _Uhl4Mh  
  { ,8o Y(h  
public : \5fvD8>H  
template < typename Actor > E.G]T#wt0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const p. KT=dZT  
  { JZ/T:Hsh4  
  return do_while_actor < Actor > (act); nnCz!:9p  
} Qp+M5_  
} do_; M=4`^.Ocm  
c]NZG n*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nZ[`Yrq)0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ucFfxar"  
最后来说说怎么处理break和continue ^G NL:D%6d  
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。 cG{  
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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