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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda * @]wT'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /y{: N  
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, P"^Yx8L#  
npltsK):  
i@nRZ$K  
'1LN)Yw  
  class filler -Yse^(^"s  
  { =o~+R\1ux+  
public : Rf8Obk<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,--#3+]XU  
} ; .O1w-,=  
e:nByzdH0[  
ejZ-A?f-K  
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: n'^`;-  
PL&> p M  
'RKpMdoz  
yZ,pH1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M?sax+'  
!7I07~&1  
]vz6DJs  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 OP=brLGu0  
Yq00<kIDJ  
E/oLE^yL  
T90O.]S  
二. 战前分析 #)7`}7N  
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。 KJoa^e;~  
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 C] mp <  
1/?Wa  
2WH(c$6PWf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6 :3Id  
  /* --------------------------------------------- */ l hYJectJa  
vector < int *> vp( 10 ); I2CI9,0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4bGvkxZo`$  
/* --------------------------------------------- */ A"M;kzAfHM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~3j +hN8<  
/* --------------------------------------------- */ )u Hat#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yJC: bD1xi  
  /* --------------------------------------------- */ rhPv{6Z|7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j:1N&7<FU  
/* --------------------------------------------- */ 6Zn[l,\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); seK;TQ3/7  
qpe9?`vVX  
h )Y .jY  
*(yw6(9%  
看了之后,我们可以思考一些问题: L@[}sMdq(  
1._1, _2是什么? N*Q*>q  
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。 !%t@wQ]\hG  
2._1 = 1是在做什么? :!Q(v(M  
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。 s-Gd{=%/q  
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。 jG `PyIgw  
-FZNk}  
|khFQ(  
三. 动工 F-:AT$Ok  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: XkqsL0\  
SHPDbBS  
',[AKXJ  
sYXLVJ>b  
template < typename T > B]yO  
class assignment +pq=i  
  { jNX6Ct?  
T value; ck `td%  
public : |qQ6>IZ  
assignment( const T & v) : value(v) {} zwQ#Yvd  
template < typename T2 > "kcix!}&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qm_r~j  
} ; <^> nR3E  
Xbx=h^S  
VSUWX1k4%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `*Wg&u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^"lEa-g&  
VgbT/v  
S3HyB b  
e@O]c "  
  class holder /z!y[ri+J  
  { N\]-/$z  
public : #G(ivRo  
template < typename T > _8PNMbv{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u"7!EhX&  
  { mBye)q$  
  return assignment < T > (t); 45-x$o  
} b~<V}tJ  
} ; D5Rp<PBq,  
-0`n(`2  
9k9}57m.i  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: g*_n|7pB  
kene' aDm  
  static holder _1; (8ct'Q;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @[\zO'|  
1)97AkN(O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <ir]bQT  
而不用手动写一个函数对象。 Z-}A "n  
4,YL15.  
-e"kJd&V  
7zN7PHT=$t  
四. 问题分析 c*<BU6y  
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。 =_N $0  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 9RS viIi$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m%;LJ~R  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b ~]v'|5[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 CO, {/  
6e.l# c!1}  
五. 问题1:一致性 +o,f:Ih  
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?| Wzff p}V  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b,jo94.G  
&Vpr[S@:{  
struct holder 4kV$JV.l  
  { e^;:iJS  
  // e`JWY9%  
  template < typename T > Xyz/CZPi  
T &   operator ()( const T & r) const 5}5oj37x  
  { 6h&t%T  
  return (T & )r; f4 +P2j  
} }2c&ARQ.m>  
} ; s6}SdmE  
`d/* sX?k  
这样的话assignment也必须相应改动: B=r+ m;(  
h^,L) E  
template < typename Left, typename Right > Wi\k&V.mE  
class assignment +4qR5(W  
  { sUiO~<Ozpk  
Left l; Ne3YhCC>  
Right r; %'X7T^uE  
public : qrZ3`@C4k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s`v$r,N0  
template < typename T2 > @S5HMJ2=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {od@S l  
} ; 5vS[{;<&  
hc9 ON&L\>  
同时,holder的operator=也需要改动: 4}*.0'Hz  
UbIUc}ge  
template < typename T > "So "oT1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4Xwb`?}-  
  { "HH<5  M  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^e $!19g  
} 7&]|c?([4  
LU@1Gol  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 dd +lQJ c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +T,A^(&t  
jlqSw4_  
return l(rhs) = r; 7.)_H   
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 xBf->o S?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g"c7$  
/Ah'KN|EN  
template < typename Tp > {(t R<z)  
class constant_t ug"4P.wI  
  { ^LXsU] R  
  const Tp t; cT&lkS  
public : }1CvbB%,A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >'WTVj`  
template < typename T > hl)jE 06  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $S2 /*  
  { VP~%,=  
  return t; 2#/sIu-L  
} LN5q_ZvR  
} ; /t2H%#v{  
 b=Ektq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0~DsA Ua  
下面就可以修改holder的operator=了 3Q7PY46  
hKnV=Ha(  
template < typename T > ?=-/5A4K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *1:kIi7_  
  { q& KNK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); & \"cV0  
} +t Prqv"(  
DPmY_[OAE  
同时也要修改assignment的operator() M[-/&;`f@  
CC$rt2\e  
template < typename T2 > 8f%OPcr&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?zVE7;r4U  
现在代码看起来就很一致了。 PTXS8e4  
$j@P 8<M7  
六. 问题2:链式操作 X_Pbbx_j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z  fy(j  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 *UG?I|l|I  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 } ,Dk6w$  
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。 iex]J@=e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct x[+bLlb  
G"Ey%Q2K  
template < typename T > 2jkma :$'  
struct result_1 R 4DfqX  
  { zQ u9LN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; txX>zR*)  
} ; ?UeV5<TewS  
mGF)Ot R  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >dwWqcP  
OW!y7  
template < typename T > Aq>?G+  
struct   ref DC_k0VBn  
  { z|(<Co8#.  
typedef T & reference; 34_ V&8  
} ; yi (IIW  
template < typename T > qamq9F$V  
struct   ref < T &> 6UqDpL7^U  
  { K(TejW#  
typedef T & reference; l=$?#^^ /  
} ; +4[9Eb'k=  
:<5jlpV(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C!6D /S  
UDgX A  
template < typename T > g{2~G6%;0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g!cW`B'  
  { QDb8W*&<  
  return l(t) = r(t); )gAqWbkB  
} 0 c,!<\B  
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:* k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Lnq CHe  
eIhfhz?Q;#  
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 jTW8mWNk]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z 8#{=e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 K@:t6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7m:TY>{  
最后的布局是: i4M%{]G3Y  
                Add =&DuQvN,  
              /   \ >Dz8+y  
            Divide   5 Tiimb[|  
            /   \ J'k^(ZZ  
          _1     3 5Ux=5a  
似乎一切都解决了?不。 TnQW ~_:  
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。 vw-y:,5`t8  
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。 VM;vLUu!e  
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: 2NB $(4/  
[Ov/&jD"  
template < typename Right > JLg/fB3%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ZQ-6n1O  
Right & rt) const cu)B!#<!&  
  { JE<h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  J2Qt!-  
} iDltN]zS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !:}m-iqQ1  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 g(G$*#}o8A  
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。 d\8j!F^=  
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。 t5P8?q\  
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。 T#vY(d  
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? KJs`[,;<  
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: `91Z]zGpU  
/wkrfYRs  
template < class Action > c}H}fyu%n  
class picker : public Action a^Q ?K\c4N  
  { b tbuE  
public : o'Y/0hkh  
picker( const Action & act) : Action(act) {} uWP0(6 %  
  // all the operator overloaded k"m+i  
} ; f>&*%[fw  
H;ujB \+  
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。 !JVv`YN  
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: *&V"x=ba,  
~n(LBA  
template < typename Right > !Fs<r)j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Tl+PRR6D*  
  { 5'<a,,RKu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vN~joQ=d  
} 43~v1pf{!  
-M4VC^_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U r8JG&,  
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。 *r7%'K{ C  
kxmsrQ>av  
template < typename T >   struct picker_maker 8A u W>7_  
  { }%^3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1Ve~P"w  
} ; Zlygx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *?>52 -&b  
  { Pu'NSNT  
typedef picker < T > result; zz8NBO  
} ; (UTA3Db  
K~fWZT3]  
下面总的结构就有了: >gl.ILo  
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。 M'T[L%AP  
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。 iP1yy5T  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 V >~\~H2Y  
至此链式操作完美实现。 Ds{DVdqA$c  
7y$U$6  
G+\&8fi0  
七. 问题3 8v=t-GJW  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 =GiN~$d  
Z!4B=?(  
template < typename T1, typename T2 > #eF k  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A+z}z@K  
  { ]?NiY:v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -U;=]o1  
} $J0o%9K   
;{0%Vp{  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 4E$d"D5]>p  
}*vE/W  
template < typename T1, typename T2 > AXv-%k};  
struct result_2 w8#ji 1gX  
  { 162Dj$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j!@, r^(  
} ; WE+Szg(4x  
|;"(C# B  
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? oq,*@5xV2  
这个差事就留给了holder自己。 v9Lf|FXo&  
    V}FH5z |  
<<-BQ l~  
template < int Order > O8-Z >;  
class holder; 29&F_  
template <> a|k*A&5u2  
class holder < 1 > 4y $okn\}i  
  {  O@skd2  
public : s~c cx"HH  
template < typename T > }^*`&Lh  
  struct result_1 G}aM~,v  
  { y`cL3 xr4R  
  typedef T & result; V|<'o<h8  
} ; f{|n/j;n=C  
template < typename T1, typename T2 > 7Oi<_b  
  struct result_2 ]1I-e2Q-J  
  { {5+ 39=(  
  typedef T1 & result; !P6?nS  
} ; >xXq:4l>}  
template < typename T > {yMkd4v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :zpT Gk8Z  
  { "kKIv|`  
  return (T & )r; ; NO#/  
} R?J8#JPXD  
template < typename T1, typename T2 > 51ILR9 Bc_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sGa "  
  { i;:}{G<  
  return (T1 & )r1; i6O'UzD@T  
} C%/@U[;  
} ; V2g"5nYT  
AU;Iif6  
template <> 9MbF:  
class holder < 2 > q } (f9  
  { I,r0K]  
public : 8mO_dQ  
template < typename T > %PPkT]~\  
  struct result_1 <<9|*Tz  
  { u5`b")a  
  typedef T & result; GxE`z6%[  
} ; +hs:W'`%  
template < typename T1, typename T2 > u_*y~1^0  
  struct result_2 m=w #l>!  
  { ~SXqhX-`  
  typedef T2 & result; 0 Cyus  
} ;  p.,`3"C1  
template < typename T > tnq Zl S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {H 3wL  
  { q{!ft9|K\d  
  return (T & )r; j3[kG#  
} :aD_>,n  
template < typename T1, typename T2 > )?( _vrc<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &-Q_%eM^  
  { LDDt=HEY4  
  return (T2 & )r2; v}@Uc-(  
} `*B6T7p1  
} ; 8]4W@~c  
O1oh,~W  
b >'c   
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> >。 @2+'s;mUV  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i1Y<[s  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l?HC-_Pbh  
`mquGk|)  
return l(i, j) = r(i, j); ;NGSJfn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V}h)e3X  
6-\M }xq?  
  return ( int & )i; ? ~oc4J*>(  
  return ( int & )j; v5W-f0Jo  
最后执行i = j; !{A#\~,  
可见,参数被正确的选择了。 9CZ EP0i7  
mzf^`/NO  
~hT(uxU/  
c3O&sa V!  
Qn/ 6gRLj  
八. 中期总结 o9Tsyjbj  
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: I0_>ryA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WT1d'@LY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .gCun_td#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v/,,z+%-  
+rKV*XX@  
[`1@`5SL-  
eX'V#K#C  
gbFHH,@  
D#d/?\2  
九. 简化 X6r3$2!  
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。 2rM/kF >g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *tl;0<n  
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: N\fj[?f[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,/dW*B  
  +-*/&|^等 i8=+ <d  
2. 返回引用。 2xv[cpVi  
  =,各种复合赋值等 %D`j3cEp@  
3. 返回固定类型。 (?[%u0%_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _*wlK;`  
4. 原样返回。 BfDC[(n`  
  operator, c + aTO"  
5. 返回解引用的类型。 QGnUPiD^  
  operator*(单目) Y 9BKd78Y  
6. 返回地址。 ~b6c:db3  
  operator&(单目) D*g K,`  
7. 下表访问返回类型。 Gf-GDy\{  
  operator[] RvyCc!d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K!v\r"N  
  operator<<和operator>> )~ ^`[`  
r>6FJ:Tx  
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。 P6`LUyz3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <9S5  
((6?b5[  
template < typename Left > V%voe  
struct value_return =Nr?F '<  
  { ?BU?c:"f  
template < typename T > p &i+i  
  struct result_1 +)_#j/  
  { IB^vEY!`6_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5 axt\  
} ; VwT&A9&{8  
'N\nJz}  
template < typename T1, typename T2 > _TbvQ Y  
  struct result_2 RP9~n)h~b  
  { 'T]Ok\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k|cP]p4,  
} ; PVrNS7 Rk/  
} ; `_OB_F  
A $l  
>j&k:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tQ)l4Y 8  
m>!aI?g  
下面我们来剥离functor中的operator() S"@@BQ#mf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zG<>-?q~'  
\OkJX_7  
return l(t) op r(t)  K"Gea`I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m(CsO|pz  
return op l(t) '_" S/X +v  
return op l(t1, t2) H:mcex  
return l(t) op VgS2_TU  
return l(t1, t2) op &H2j3De  
return l(t)[r(t)] 22`e7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ONLhQJCb  
1vCVTuRF  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: F`.W 9H3  
单目: return f(l(t), r(t)); 9+~1# |  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n%6=w9.%c  
双目: return f(l(t)); (i-L:  
return f(l(t1, t2)); 7/dp_I}cO  
下面就是f的实现,以operator/为例 [!4V_yOb  
\<\147&)r  
struct meta_divide W2A!BaH%  
  { ~$YasFEz  
template < typename T1, typename T2 > E>F6!qYm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) T^Hq 5Oy  
  { r<'B\.#tp>  
  return t1 / t2; ,n$HTWa@0  
} I<S*"[nV  
} ; 8*eVP*g  
'i 8`LPQ  
这个工作可以让宏来做: @ZtvpL}e  
|C7=$DgwY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ DOq"=R+  
template < typename T1, typename T2 > \ cgR8+o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; th+LScOX  
以后可以直接用 i$H9~tPs  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `(~oZbErM  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 S*H @`Do%d  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 3*eS<n[uG  
>vNE3S_  
ty8E;[ '  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 2=X.$&a  
ilQt`-O!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I%CrsEo  
class unary_op : public Rettype |43Oc:Ah+  
  { vP,$S^7$  
    Left l; 3u9}z+q  
public : / &yc?Ui  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C%"aj^u  
ne=CN!=  
template < typename T > z!)@`?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8#RL2)7Uy`  
      { {%6g6?=j  
      return FuncType::execute(l(t)); ,m5tO  
    } iO}KERfU  
LVJn2t^  
    template < typename T1, typename T2 > BxesoB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _[N*k"  
      { %t]{C06w+{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0_-P~^A  
    } /$|-!e<5b\  
} ; i\kDb=  
}`]Et99Q5  
i~rb-~o  
同样还可以申明一个binary_op 2FR 5RG oD  
5`q#~fJ2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fD%20P`.  
class binary_op : public Rettype }w{E<C(M  
  { d5n>2iO  
    Left l; STz@^A  
Right r; 8I0G%hD  
public : /?*ut&hwv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @GF3g=  
</W"e!?X  
template < typename T > 40 zO4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Uv!VzkPfo  
      { $5>m\wrl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); m1M6N`f  
    } T5wVJgN>  
E|W7IgS  
    template < typename T1, typename T2 > 8( bK\-b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GF*uDJ Kp  
      { As j<u!L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m,ur{B8 :  
    } xp*d:  
} ; C#L|7M??;  
3!i{4/  
mv(/M t  
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 $dug"[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6sT( t8[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bl\;*.s'  
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。 LVdtI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1D%E})B6  
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。。。 3V<c4'O\W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 GK#D R/OM  
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) Is9.A_0h  
下面是修改过的unary_op x!u6LDq0  
^1Bk*?Yx\x  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > n%!50E6*:  
class unary_op =>7czw:S 1  
  { \\35} 9  
Left l; V(Oi!(H;v  
  Y@+9Ukd/  
public : qJR8fQ  
rw?wlBEG%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Wj, {lJ,  
pqe%tRH{  
template < typename T > R S] N%`]  
  struct result_1 _B\87e  
  { TJuS)AZ C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?i}wm`  
} ; ACF_;4%&  
GE\({V.W  
template < typename T1, typename T2 > CS0q#?  
  struct result_2 'lmjZ{k  
  { 0\+$j5;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l I2UpfkBP  
} ; In*0.   
&09G9GsnQ  
template < typename T1, typename T2 > }{v0}-~@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,,-j5Y  
  { am/D$ (l1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N8X)/W  
} U[:Js@uH_  
_V` QvnT}  
template < typename T > DXK\3vf Ot  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {7Kl #b  
  { ~u r}6T  
  return OpClass::execute(lt(t));  5e2yJ R  
} NSQ)lSW,;  
\*c=bz&l  
} ; ?:W=ddg  
lNv xt6@s  
*k0;R[IAV  
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 e(9K.3 @{  
好啦,现在才真正完美了。 &]c7<=`K"  
现在在picker里面就可以这么添加了: v=D4O.  
UiZ1$d*  
template < typename Right > RMAbu*D0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]Y f8  
  { >8injW3 52  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); N Q }5'  
} W;8}`k  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 %3q7i`AZ  
YV6w}b:  
7Ur'@wr  
oSP^ .BJ$  
}$:ha>  
十. bind u)l[*";S  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 l{. XhB  
先来分析一下一段例子 ),0Ea~LB4  
_61tE  
'zuA3$SR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pwV{@h!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N ^H H&~V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5ma~Pjt8}  
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。 ['l}*  
我们来写个简单的。 h'A #Yp0,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -J++b2R\%  
对于函数对象类的版本: `_M&zN  
^2mCF  
template < typename Func > 8FBXdk?A  
struct functor_trait !r+SE  
  { o [nr)  
typedef typename Func::result_type result_type; <2PO3w?Z  
} ; BR0P :h  
对于无参数函数的版本: 0j[%L!hny  
>8DZj&j  
template < typename Ret > -)E6{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :UDe\zcd "  
  { 7XiR)jYo*  
typedef Ret result_type; @. KFWAm  
} ; o&rNM5:  
对于单参数函数的版本: ['@R]Si"!  
Fx@@.O6  
template < typename Ret, typename V1 > FdmoR;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @ {8x L  
  { ]q@W(\I  
typedef Ret result_type; UC?i>HsJrX  
} ; 4:qM'z  
对于双参数函数的版本: $lAhKpdlW  
)cxML<j'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sTF Ru  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > m#t  
  { Kv6#WN~  
typedef Ret result_type; "\x\P)j0>  
} ; Z$ Mc{  
等等。。。 yI}_ U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (khMjFOg  
n ,CMGe^:  
template < typename Func > c!>",rce  
struct func_return NFlrr*=t>  
  { o`ijdg!5qG  
template < typename T > "(SZ;y  
  struct result_1 Ke,$3Yx  
  { 1N\-Ku  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L9(!L$  
} ; hS:j$j e  
5K %  
template < typename T1, typename T2 > fW.)!EPO  
  struct result_2 ?*)wQZt;  
  { E7UYJ)6]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a76`"(W  
} ; ?g #4&z.  
} ; 0'.7dzz  
(xhV>hsA  
?.b.mkJ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +~]LvZtI_  
)rFcfS+/  
template < typename Func, typename aPicker > G%RhNwm  
class binder_1 J`x!c9zg7  
  { I4"U/iL51  
Func fn; u4p){|x7s  
aPicker pk; V;-YM W  
public : $*[-kIy  
nI6[y)j  
template < typename T > ^%r>f@h!L  
  struct result_1 {]CO;5:  
  { SvD^'( x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @$(@64r  
} ; />\6_kT  
geB]~/-p  
template < typename T1, typename T2 > 49m}~J=*  
  struct result_2 G*lkVQ6?  
  { M8wEy_XB1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 96$qH{]Ap  
} ; 79JU   
/}=Bi-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5*W<6ia  
XY1e eB-  
template < typename T > 1SYBq,[])  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @ s2<y@  
  { {a `#O9  
  return fn(pk(t)); 2'6:fr=R  
} %[9d1F 3  
template < typename T1, typename T2 > U1wsCH3+n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O~WT$  
  { #I(Ho:b  
  return fn(pk(t1, t2)); JM-rz#;1  
} }JKK"d}U  
} ; zz 1e)W/  
-Ob89Z?2A  
}L1 -2  
一目了然不是么? Y79{v nlGk  
最后实现bind ~20O&2  
A=5A8B1  
hn bF}AD  
template < typename Func, typename aPicker > JNYFu0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J|z>5Z  
  { `1eGsd,f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g}\Yl.  
} 6fOh *  
)K0BH q7r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .jfkOt?2  
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。 # ~SQujgB  
0WjPo  
十一. phoenix cF7efs8u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DgQw9`W A  
(KF=v31_m  
for_each(v.begin(), v.end(), ]^63n/Twj  
( c8'! >#$  
do_ >lRa},5(  
[ QlHxdRK`.  
  cout << _1 <<   " , " Q'ok%9q!p  
] 0m|$ vb  
.while_( -- _1), l }i .  
cout << var( " \n " ) 3',|HA /x  
) <3;Sq~^  
); L(yR"A{FsE  
8p?Fql}F [  
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: j(`L)/|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 =vv4;az X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Lwg@*:`d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 86s.qPB0  
f ,?P1D\  
PN!NB.  
template < typename Cond, typename Actor > ,,Dwb\B}  
class do_while )PRyDC-  
  { Z>)(yi9+  
Cond cd; n6PXPc  
Actor act; , 8NY<sFh  
public : @c<*l+Qc  
template < typename T > uIG,2u,  
  struct result_1 Qz+hS\yx  
  { O43emL3  
  typedef int result_type; R).?lnS  
} ; c&1:H1#  
0u]!C"VX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l@x/{0  
zqaz1rt[  
template < typename T > 5$,dpLbL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u;fD4CA  
  { T9@W,0#  
  do #|\NG  
    { 6]=R#d 7U  
  act(t); E1U~ ew  
  } M(l>^N8W8  
  while (cd(t)); jpl"KN?X  
  return   0 ; =tJ}itcJ'  
} $YM>HZe-  
} ; 87Sqs1>cw  
l .8@F  
3x=f}SO&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (p2jigP7a[  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 #K|:BS  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 .^<4]  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 J2 "n:  
下面就是产生这个functor的类: eIz T(3(  
Gz]p2KBg  
H\OV7=8  
template < typename Actor > :27GqY,3sK  
class do_while_actor os<B}D[  
  { 9o|=n'o  
Actor act; RR u1/nam  
public : oUMY?[Wp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n+db#qAj5  
 #K8kz  
template < typename Cond > vJ__jO"Sq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; orB8q((  
} ; ?mdgY1  
/8\gT(@  
('qu#.'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O1+2Z\F  
最后,是那个do_ [FHSFr E,5  
l$ABOtM@  
-nbo[K  
class do_while_invoker W0 n/B &C  
  { #HjiE  
public : Q`nsL)J  
template < typename Actor > (Ev/R%Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R;2tb7o  
  { K3QE>@']  
  return do_while_actor < Actor > (act); P4x Q:$2!  
} *~~&*&+  
} do_; fiuF!<#;6  
Ob:}@jj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _`4jzJ*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KkVFY+/)  
最后来说说怎么处理break和continue "PM!03rb  
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。 a}~Xns  
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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