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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &%@e6..Ex  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o!6~tO=%  
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, m1pge4*  
)FLDCer  
EC9bCd-z  
#@pgB:~lB  
  class filler b#uNdq3  
  { n*gr(S  
public : RIC\f_Dv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6XP>qI,AJ  
} ; "0*yD[2  
w!/\dqjv  
^$FNu~|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: I |PEC-(  
fnXYp !  
<x!q! ;  
W D/\f$4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7pllzy  
s=S9y7i(R  
q?R^~r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 PL/g@a^tY  
&7\=J w7w  
h.Y&_=Gc  
<QuIXA  
二. 战前分析 V8w7U:K  
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。 8+f{ /  
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 rt rPRR\:"  
Sb4^* $uz  
0sMNp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hD> ]\u  
  /* --------------------------------------------- */ 0Cg}yyOz  
vector < int *> vp( 10 ); h 8%(,$*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &9+]{jXF  
/* --------------------------------------------- */ Z Zs@P#]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); us5<18 M5  
/* --------------------------------------------- */ Fe[)-_%G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h6CAd-\x\  
  /* --------------------------------------------- */ %`EyG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^4 MJ  
/* --------------------------------------------- */ -(dtAo6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Wtwo1pp  
pD@:]VP  
| 2Vhj<6  
f]pHJVgFV  
看了之后,我们可以思考一些问题: AX%N:)_$|  
1._1, _2是什么? m&P B5s\=  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 P,Z K  
2._1 = 1是在做什么? %K`th&331  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 bIWSNNV0F  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 JpRn)e'Z  
4Wd H!z  
]/9@^D}&  
三. 动工 x/pX?k  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: B_uhNLd  
/~(T[\E<  
J9%I&lu/  
{xD\w^  
template < typename T > 2jVvK"C  
class assignment '^n,)oA/G  
  { .Ei#mG-=}&  
T value; }WA =  
public : !.G knDT  
assignment( const T & v) : value(v) {} cMfJq}C<  
template < typename T2 > 3jqV/w[-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #0"Pd8@  
} ; e**<et.  
*g*~+B :  
\y(ZeNs  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z<jC,r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %A3ci[$g  
2/iBk'd  
B:>>D/O  
?NVX# t'  
  class holder [;C|WTYSL  
  { Zv0'OX~8i  
public : {'-^CoR  
template < typename T > %{|67h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const zH13 ~\  
  { 6Y%{ YQ}s|  
  return assignment < T > (t); 2@6Qifxd@  
} Ueu~803~  
} ; Lp7h'| ]u  
3Q#Tut  
Ez/>3:;  
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: d4m@u$^1B  
#AR$'TE#  
  static holder _1; DO 0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R0#'t+7^  
\>\_OfY1W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Pil_zQ4  
而不用手动写一个函数对象。 cGSG}m@B`  
o zMn8@R  
fB)S:f|  
7Y%Si5  
四. 问题分析 K0{ ,*>C  
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%ypxY0  
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。 -l~+cI\2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 P8X59^cJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ei82pLM z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]&?8l:3-G  
I&%KOe0  
五. 问题1:一致性 Eb7GiRT#  
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?| "$nff=]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =D`:2k~ ,  
U+Vb#U7;  
struct holder >|pN4FS  
  { a0jzt!ci  
  // #Ibpf ,  
  template < typename T > Gn%"B6  
T &   operator ()( const T & r) const aF{1V \e  
  { Hva/C{Y  
  return (T & )r; oO^=%Mc(  
} ^&lkh@Y1q  
} ; tH(g;flO)  
cl'wQ1<:   
这样的话assignment也必须相应改动: 'si{6t|  
GP(ze-Yp  
template < typename Left, typename Right > hvc3n> Y[}  
class assignment xC9?Wt'  
  { Nwg?(h#  
Left l; fCbd]X  
Right r; -Rwx`=6tV  
public : Ae;mU[MK/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vO)]~AiB  
template < typename T2 > iHT=ROL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q $=[v  
} ; C{>dE:*K^  
fizL_`uMqb  
同时,holder的operator=也需要改动: iEx4va-j  
&bigLe  
template < typename T > K 8W99:v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LMNmG]#!  
  { P VSz%"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t[ZGY,8  
} txiX1o!/L  
0_N.s5~N  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 t[/APm-k~>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A*{CT>  
2;x+#D8  
return l(rhs) = r; tHEZuoi  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 I 9<%fv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @V Sr'?7-  
/@1pm/>ZaN  
template < typename Tp > Fd#Zu.Np  
class constant_t VV/aec8  
  { " H]R\xp  
  const Tp t; lMgPwvs'  
public : v\+`n^=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} r)Ja\ ;  
template < typename T > Y(Y#H$w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3U'l'H,  
  { iikMz|:7U  
  return t; 30O7u3Zrb  
} *6G@8TIh  
} ; "|BSGV!8  
xkQT#K=i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~sdM~9@ '  
下面就可以修改holder的operator=了 P5W58WxT'  
-56gg^Pnr  
template < typename T > aK8s0G!z?5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;u=%Vn"2a  
  { BDCyeC,Q3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); p*U!94Pb  
} @SI,V8i  
!R![:T\,  
同时也要修改assignment的operator() QZ+G2$  
/I:&P Pff  
template < typename T2 > YRCOh:W*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ByacSN  
现在代码看起来就很一致了。 z3{Cp:Mn  
k\r^GB  
六. 问题2:链式操作 5z:#Bl-,L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 e|q~t {=9S  
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。 ornU8H`  
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。 (mioKO )?v  
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。 j@{B 8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct TiR00#b  
hrGX65>  
template < typename T > %/d1x  
struct result_1 {B4.G8%Z  
  { ^v+p@k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; czsnPmNEI  
} ; q0b*#j  
DPkH:X  
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: ,b:~Vpb1I  
 `fE'$2  
template < typename T > i1K$~  
struct   ref @)wsHW%cjz  
  { |D_4 iFC  
typedef T & reference; .#Z"Sj  
} ; _T_} k:&X  
template < typename T > ght3#  
struct   ref < T &> h^,av^lg^  
  { SXC 7LJm<g  
typedef T & reference; &Mz]y?k'  
} ; AY;[v.Ff4  
bn7g!2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '2UQN7@d  
06?d#{?M1o  
template < typename T > bz1AmNZG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sY1.z5"Mm  
  { 4_# (y^9  
  return l(t) = r(t); K & %8w  
} -!V{wD3,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。 nFWiS~(#sW  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V9Dq<y-y  
2qQ;U?: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 7-0j8$`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: g+7j?vC{'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y;(G%s1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P#V}l'j(<a  
最后的布局是: q,> C^p|2b  
                Add Hv2[=elc  
              /   \ cc8Q}   
            Divide   5 4aW[`  
            /   \ 0M?zotv0#  
          _1     3 yE~D0%Umq  
似乎一切都解决了?不。 saDu'SmYV  
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。 ~=I:go  
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。 y0p\Gu;3j  
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: ,L C(Ax'.F  
@ 2On`~C`  
template < typename Right > `Y^l.%AZZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const SbQ:vAE*ho  
Right & rt) const dn:\V?9  
  { K=r~+4F  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9m\Yi  
} rHuzGSX54  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  d^zuo  
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。 wEN[o18{  
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。 #N%j9  
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。 G:@1.H`  
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。 m#-&<=  
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? ddbQFAQQQ  
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: T%;NW|mH&  
QjD=JC+  
template < class Action > 1f'msy/  
class picker : public Action 6!N2B[9  
  { &C)97E  
public : IM,4Si2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :G] t=vr1  
  // all the operator overloaded s%8,'3&  
} ;  Pa?{}A  
fsWIz1K  
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。 nrX+  '  
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: i r'C(zD=  
'&2-{Y [!  
template < typename Right > 27}7 n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LFr$h`_D5  
  { &|#,Bsk"@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TKiYEh  
} 0F.S[!I  
zbGZ\pz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /8<c~  
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。 S]Di1E^r;_  
U3{4GmrT  
template < typename T >   struct picker_maker h0HK~S#xBv  
  { ~|N,{GaL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `U|zNizO  
} ; 0cVxP)J+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mIPDF1= )  
  { $RunGaX!=N  
typedef picker < T > result; KD\sU6  
} ; \ H#"  
Ix<!0! vk  
下面总的结构就有了: #?,"/Btq  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 8EX?/33$  
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。 3g5r}Ug  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0Wc_m;  
至此链式操作完美实现。 Do5.  
I?Z"YR+MQ  
,el[A`b  
七. 问题3 W$`#X  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 U0iV E+)Bt  
jw 5 U-zi  
template < typename T1, typename T2 > HL dHyK/S  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nJ/}b/A{  
  { rl&.|;5uH;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )4.-6F7U?  
} ^FVmP d*1  
N2Ysi$  
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: MJCz %zK  
ZLdIEBi=  
template < typename T1, typename T2 > uu"hu||0_  
struct result_2 /Ahh6=qQY  
  { tkkh<5{C   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :z *jl'L  
} ; x9S9%JG :  
?;.=o?e9  
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? @A<~bod  
这个差事就留给了holder自己。 JfK4|{@  
    ^".6~{  
Azp!;+  
template < int Order > ULgp]IS  
class holder; [hk/Rp7{  
template <> %Pj}  
class holder < 1 > ~*UY[!+4^=  
  { 7,8TMd1`M  
public : 8?x:PkK  
template < typename T > pYu6[  
  struct result_1 /L5:/Z  
  { 3-)}.8F  
  typedef T & result; !_;J@B  
} ; DL,]iJm  
template < typename T1, typename T2 > TIR Is1  
  struct result_2 m~fDDQs  
  {  pn) {v  
  typedef T1 & result; mEkYT  
} ; w`3.wALb  
template < typename T > (d (>0YMv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eT]*c?"  
  { ry@p  
  return (T & )r; ^tI&5S]nE  
} m|t\w|B2  
template < typename T1, typename T2 > N:S2X+}(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gW9`k,U  
  { |.&GmP  
  return (T1 & )r1; rKd|s7l  
} mZmEE2h  
} ; bNiJ"k<pN  
r4fg!]J ;  
template <> _-^mxC|M  
class holder < 2 > U@{>+G[  
  { !c-MC|  
public : " vc4QH$  
template < typename T > SBf=d<j 1)  
  struct result_1 mV)t  
  { IiE^HgM  
  typedef T & result; DUH_LnHw)  
} ; Q9B!0G.-bs  
template < typename T1, typename T2 > J&}1=s  
  struct result_2 V@TA~'$|  
  { 'Ffvd{+:8  
  typedef T2 & result; 7~'%ThUb$-  
} ; LnN:;h  
template < typename T > B., BP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3Co1bY:  
  { Msfxce  
  return (T & )r; HDKY7Yr  
} Fp [49  
template < typename T1, typename T2 > ]gm3|-EiY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G"kX#k0S  
  { Q~k|lTf  
  return (T2 & )r2; aNQ(xiskb  
} {?EmO+![}  
} ; |$ZS26aYw}  
ZM <UiN  
81(\8#./  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 sG[qlzR=8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: J$s p6 g>K  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'zT7$ .L  
.;.Zbhm  
return l(i, j) = r(i, j); P4c3kO0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8>D*U0sNl  
]#rV]As  
  return ( int & )i; E}a.qM'  
  return ( int & )j; 4^4T#f2=e  
最后执行i = j; B4+c3M\$V  
可见,参数被正确的选择了。 pv&iJ7RN  
1/qD5 *`Y  
8ph1xQ'  
pY&dw4V  
?hR0 MnP  
八. 中期总结 8m `Y  
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: ,# .12Q!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 JP {`^c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jUR* |  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $ndBT+ i  
LTH, a?lD  
(nuTfmt>  
/6yVbo"  
b&1hj[`)  
DB_oRr[oj  
九. 简化 ) =x4+)9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 W[]|Uu/%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [fb9;,x`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: O#C0~U]dDW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 m39.j:BG5  
  +-*/&|^等 2Dvq3VbiO"  
2. 返回引用。 O&~ @ior  
  =,各种复合赋值等 nmE H/a  
3. 返回固定类型。 QQS "K g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Us pv^O9_  
4. 原样返回。 {TMng&  
  operator, qs_cC3"=%=  
5. 返回解引用的类型。 /RxqFpu|.  
  operator*(单目) p|a`Q5z!  
6. 返回地址。 I3T;|;P7  
  operator&(单目) DW:\6k  
7. 下表访问返回类型。 [eTEK W]  
  operator[] o8%o68py  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 MTgf.  
  operator<<和operator>> [z= !OFdE  
ZC<EPUV(  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Sz')1<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p:{L fQ  
Qm"~XP  
template < typename Left > ;:J"- p  
struct value_return M\7F1\ X  
  { t U~q4$qqE  
template < typename T > RF4B ]Gqd  
  struct result_1 :6EX-Xyj  
  { pm i[M)D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /~fu,2=7  
} ; erTly2-SJ  
5xNOIOpDB  
template < typename T1, typename T2 > TM_bu  
  struct result_2 -O/[c  
  { V2@( BliP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~ Hj c?*  
} ; +2Aggv>*  
} ; ;G"!y<F  
*UN*&DmF  
^"vmIC.h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -qpM 6t  
FJ?]|S.?,  
下面我们来剥离functor中的operator() <veypLi"R  
首先operator里面的代码全是下面的形式: HTMo.hr  
\Ov~ t  
return l(t) op r(t) |q\i, }  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) s+G( N$0U  
return op l(t) dpt P(H  
return op l(t1, t2) ZGCp[2$  
return l(t) op Iq6EoDoq  
return l(t1, t2) op |gINB3L  
return l(t)[r(t)] z\K %  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P#8lO%;  
8+(wAbp  
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: Tgi7RAY  
单目: return f(l(t), r(t)); 5N ;xo??  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); WUQa2$.  
双目: return f(l(t)); \X]I: 0^j  
return f(l(t1, t2)); p#r qe<Ua  
下面就是f的实现,以operator/为例 >!o!rs  
Nr]guC?rE  
struct meta_divide [=Nv=d<[p  
  { zqI|VH  
template < typename T1, typename T2 > 7/BjWU5*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) iF.f*3-NJB  
  { uOKdb6]r6  
  return t1 / t2; /!/Pk'p=/  
} \lDh"  
} ; 6ZjY-)h  
JV/:QV  
这个工作可以让宏来做: d$?+>t/  
HFz;"s3lWM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BI!EmA  
template < typename T1, typename T2 > \ Fy.!amXu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N"~P$B1 X  
以后可以直接用 r(n>N0:0Ls  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v6=X]Ji{YA  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 k>!i _lb  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^HI2Vp  
jgkY^l  
SVV-zz]3M  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 mfDt_Iq  
uo|:n"v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y[>`#RhP  
class unary_op : public Rettype 4)L};B=  
  { 6bf!v  
    Left l; ~ySsv  
public : ZR{YpLFQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} j``Ku@/x0  
~Q]::  
template < typename T > lC d\nE8G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,&Zk63V  
      { U2Ky4UFm  
      return FuncType::execute(l(t)); %y)hYLOJ  
    } i.-2 w6  
CWd &  
    template < typename T1, typename T2 > Z  6][9o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q!7mN?l  
      { {)Wa"|+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Rdj^k^V+a1  
    } 2IkyC`  
} ; }ZiJHj'<  
eV;nTj  
Q yQ[H  
同样还可以申明一个binary_op \y7Gi}nI  
c<q~T >0k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N7X(gh2h  
class binary_op : public Rettype ,hT**(W  
  { ;2sP3!*  
    Left l; {q~N$"#  
Right r; tejpY  
public : 'Ir   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (4rHy*6  
rj1%IzaXU^  
template < typename T > |0_5iFAB|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E?Qg'|+_  
      { jD6T2K7i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lfR}cx  
    } l)EtK&er(}  
_,p/2m-Pj  
    template < typename T1, typename T2 > 3 rLc\rK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N5xI;UV9'  
      { }C~9 ?Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); rvb@4-i>iI  
    } rK'O 85)eU  
} ; ( "<4Ry.u  
Fa#5a'}I  
$lUz!m jG  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 #wh[F"zX  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h]VC<BD6S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xZQyH  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 a%/x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {OS[0LB  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 'BVI^H4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5T'v iG}%  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) `+UBl\j  
下面是修改过的unary_op ,}I m^~5  
|n(b>.X  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #!r>3W&  
class unary_op FIQHs"#T  
  { CXi:?6OG  
Left l; f\Q_]%^W  
  )|Ka'\xr  
public : kn&BGYt  
N[yS heT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qv8 =CnuOT  
W{ZJ^QAq/  
template < typename T > )E6E}  
  struct result_1 ^Q!A4 qOQ  
  { &u (pBr8B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8Qkwg]X  
} ; OY!WEP$F-C  
ydE}.0zN  
template < typename T1, typename T2 > jd}~#:FUr*  
  struct result_2 #V Z js`d6  
  { ykxAm\O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I.%EYAai  
} ; U1|{7.R  
?U2 'L2y  
template < typename T1, typename T2 >  ]l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SUsdX[byb  
  { _0Y?(}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #aKUD  
} JPg^h  
\e%%ik,<  
template < typename T > ]BmnE#n&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &uf|Le4  
  { g}*p(Tp9:  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^<j =.E  
} >h(GmR*xM  
* C*aH6*  
} ; d"lk"R  
:y_] JL;w  
*nV"X0&  
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 OM@z5UP  
好啦,现在才真正完美了。 $ao7pvU6  
现在在picker里面就可以这么添加了: f{{J_""?&  
C!Fi &~  
template < typename Right > Xp fw2;`U'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const WkPT6d  
  { ._&SS,I5VZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ++=jh6  
} Rq|]KAN  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 y%<CkgZS  
TT&%[A+  
:fnK`RnaQ  
6 8Vxy  
6DC+8I<  
十. bind =pnQ?2Og  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 x,GLGGi}_x  
先来分析一下一段例子 7~L_>7 ;  
-NA2+].  
O5*3 qJp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *\`<=,H6<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [|(=15;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C)%qs]  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 <%=<9~e  
我们来写个简单的。 s$^2Qp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cPg{k}9Tvy  
对于函数对象类的版本: caV DV  
S{,|Fa^PPO  
template < typename Func > 8K&=]:(  
struct functor_trait 3XNk*Y[5  
  { &{ZUY3  
typedef typename Func::result_type result_type; 4Wa*Pcj  
} ; y'O<*~C(X  
对于无参数函数的版本: 1 r3} V7  
$|AasT5w  
template < typename Ret > -_Kw3x  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8wn{W_5a  
  { XaMsIyhI  
typedef Ret result_type; SU jo%3R  
} ; (?"z!dgc  
对于单参数函数的版本: B_XX)y%V  
6wZ)GLW[  
template < typename Ret, typename V1 > =RQI5 nHdw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f5/s+H!  
  { as[! 9tB]  
typedef Ret result_type; F#.ph?W  
} ; '@HCwEuz  
对于双参数函数的版本: *<X*)A{C  
|n~,{=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Mu6DT p~k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -]QP#_   
  { er3`ITp:dp  
typedef Ret result_type; <*o V-A  
} ; //%#?JJV  
等等。。。 6-+ wfrN2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Y) l=r^Ap>  
J :KU~`r  
template < typename Func > q)J5tBfJ  
struct func_return DZ9^>`*  
  { x1Z*R+|>2  
template < typename T > amWKykVS5  
  struct result_1 > iYdr/^a  
  { {$ v^2K'C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L<6nM ;d  
} ; F&    
pX1Us+%  
template < typename T1, typename T2 > )c532 y  
  struct result_2 J5Ti@(G5V  
  { FOjX,@x&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n+nZ;GJ5d  
} ; ]0W64cuT  
} ; e&!8UYP  
$xjfW/k?M  
PX`xr1o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6E.[F\u  
s-~`Ao' <  
template < typename Func, typename aPicker > DgB;6Wl  
class binder_1 _CBMU'V  
  { "F4 3q8P  
Func fn; _'*(-K5&  
aPicker pk; r`< x@,  
public : XWq"_$&LF  
d1'= \PYr  
template < typename T > 5hTScnL%  
  struct result_1 `7[!bCl  
  { wc&D[M]-/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7 NnXt'  
} ; z#GSt ZT  
;<"V}, C  
template < typename T1, typename T2 > e>bARK<  
  struct result_2 ~ H/ZiBL@  
  { p"j &s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (!YJ:,!so  
} ; Mc$rsqDz  
E[4 vUnm-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} L!,@_   
)<qL8#["U  
template < typename T > (]PH2<3t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {L [   
  { 4t3>`x 7  
  return fn(pk(t)); B+Ft  >  
} Kf_xKW)^  
template < typename T1, typename T2 > \,r* -jr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0j 8`M"6  
  { 2 )3oX  
  return fn(pk(t1, t2)); ,t:P  
} Ge7B%p8  
} ; W1Ye+vg/s  
,+I]\ZeO  
%s^1de  
一目了然不是么? G;EJ\J6@Yw  
最后实现bind 23 #JmR  
t*H|*L#YR  
^7Z;=]8J  
template < typename Func, typename aPicker > %b2Hm9r+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) RzzU+r  
  { :R>RCR2g)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k 8%@PC$  
} ZX8@/8sv  
Rw FA  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A}&YK,$5ED  
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。 .rnT'""i<5  
rBy0hGx  
十一. phoenix 62y:i  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {J,4g:4G  
%d%?\jVb  
for_each(v.begin(), v.end(), aAG']y  
( S ?J(VJqE  
do_ `"<hO 'WU  
[ lP*=4Jh  
  cout << _1 <<   " , " `AvK=]  
] ,np|KoG|M  
.while_( -- _1), 5FF28C)>/  
cout << var( " \n " ) c\&;Xr  
) \sfc!5G  
); '>n&3`r5  
hw*u.46  
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: *c&OAL]  
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 LZ.Xcy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A1`6+8}o;b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p<}y'7(  
\okv}x^L=Z  
a|.IAxJ  
template < typename Cond, typename Actor > _Hfpizm  
class do_while 5`gVziS!S  
  { }V`_ (%Q-e  
Cond cd; -KH"2q  
Actor act; o?j8"^!7  
public : c 3o3i  
template < typename T > T?6<1nU)  
  struct result_1 $#2<f 6  
  { FQ`1c[M@  
  typedef int result_type; P1B=fgT  
} ; >VQLC&u(  
svb7-.!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u86PTp+  
NGkxg:  
template < typename T > =&qH%S6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >5"e<mwD7d  
  { +"bi]^\z  
  do 4VwMl)8ic  
    { z@pa;_  
  act(t); ZkQ6~cM  
  } VmN7a6a  
  while (cd(t)); P8|ANe1 v  
  return   0 ; yFQaNuZPC  
} 4 2DMmwB   
} ; h z{--  
+R HiX!PG  
S<*IoZ?T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,Z _@]D@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 U{LS_VI~  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 aNNRw(0/  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 u%E8&T8,  
下面就是产生这个functor的类: s/s&d pT*  
Xw<;)m  
&=$f\O1Ty  
template < typename Actor > Dj'?12Onu=  
class do_while_actor A9u>bWIE7  
  { V45adDiZ  
Actor act; / x$JY\cq`  
public : 6 w{_+=T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fjl 9*  
LL)t)  
template < typename Cond > %"fO^KA.h]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ITTEUw~+o  
} ; EG$-D@o\I  
(_>Su QK  
> /Q^.hzd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 aX6}:"R2C  
最后,是那个do_ ;' vkF  
2nCc(F&+?  
XM*5I 4V  
class do_while_invoker vM5/KrW  
  { D1v0`od'  
public : -PGxG 8S  
template < typename Actor > S-Vj$asv!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /F~/&p1<\k  
  { $@71 w~y  
  return do_while_actor < Actor > (act); QRBx}!:NZ#  
} vt *  
} do_; ~ss6yQ$  
g52)/HM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? JJSE@$",\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 HiU)q  
最后来说说怎么处理break和continue ~9vK 6;0  
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。 ujmIS~"  
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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