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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda cgQ4JY/6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l7+[Zn/v *  
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, F%Xj'=  
t_VF=B^LuR  
SuO@LroxTB  
7$z]oVbO'  
  class filler =54"9*  
  { $.7Ov|  
public : 1>KZ1Kf  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h{J=Rq  
} ; aSN"MTw.  
d x/NY1  
yF~iVt  
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: 6N6}3J5  
qu}&4_`%:V  
4 Qo(Wl  
3NLC~CJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^Yz.}a##w2  
Vy- kogVt  
u_;&+o2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 LD.^.4{c:  
[m}58?0~x  
y;.U-}e1  
,KfBG<3   
二. 战前分析 dbmty|d  
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。 Y &G]M  
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 \Q CH.~]  
<b5J"i&m  
4v=NmO }  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \Y>!vh X  
  /* --------------------------------------------- */ 3I" <\M4x  
vector < int *> vp( 10 ); yY 3Mv/R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6r|BiHP  
/* --------------------------------------------- */ =GP~h*5es  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); NoR=:Q 9e  
/* --------------------------------------------- */ ~h:/9q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2I8 RO\zR  
  /* --------------------------------------------- */ I3#h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J Uf{;nt  
/* --------------------------------------------- */ q=_&izmE'7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); B.J_(V+  
lT<4c5 %  
Zi!6dl ev  
"K!9^!4&  
看了之后,我们可以思考一些问题: ZRK1 UpP  
1._1, _2是什么? Fz3QSr7FU  
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。 iG.qMf.  
2._1 = 1是在做什么? _#kjiJj *  
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。 y [pU8QSt  
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。 8,5H^Bi  
~ sC<V  
viLK\>>  
三. 动工 Ot^<:\< `G  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >z,SN  
F+lsza  
|?kZfr&9q  
ZeL v!  
template < typename T > hDP&~Mk  
class assignment 3RW3<n  
  { WgV'T#*  
T value; jP{W|9@ (  
public : *<5zMSZO  
assignment( const T & v) : value(v) {} &ND8^lR=Y;  
template < typename T2 > ^T{ww=/v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3hPj;-u  
} ; [h3y8O  
?)60JWOJ1  
.;:jGe(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 FTA[O.tiG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /.[;u1z"^  
{e3XmVAI  
z1WF@ Ej  
J4xJGO  
  class holder [xrM){ItW  
  { ?11\@d  
public : !OO{qw(*g  
template < typename T > r2Wx31j{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (t{m(;/  
  { 4ZRE3^y\"  
  return assignment < T > (t); 2u> [[U1:  
} X`,]@c%C`  
} ; ,z*-93H1  
EJbFo682  
.\W6XRw  
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!+`Z9  
#4iiY6  
  static holder _1; #]BpTpRAe<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c T[.T#I  
yD0,q%B`}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8" x+^  
而不用手动写一个函数对象。 HifU65"8  
=36e&z-#  
yXpU)|o  
-9.Rmv#og{  
四. 问题分析 gm-m_cB<  
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。 K)h\X~s  
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。 wl*"Vagb  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 sbZ^BFqp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 x+L G4++  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0%m}tfQ5  
'+ 8.nN  
五. 问题1:一致性 2Sq+w;/  
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?| \mBH6GS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0>E0}AvkT  
0Q]p#;  
struct holder %?4 G^f  
  { HfF4BQxm  
  // #*g.hL<  
  template < typename T >  `#m>3  
T &   operator ()( const T & r) const 0B4&!J  
  { q$;'Fy%oy  
  return (T & )r; CkJU5D  
} %o~w  
} ; q0}?F  
/eoS$q  
这样的话assignment也必须相应改动: #2F 6}  
V<#E!MG  
template < typename Left, typename Right > " -Ie  
class assignment ~+y0UEtq7  
  { ) LA^j|Y}  
Left l; t;R drk  
Right r; =uYz4IDB  
public : 4-?'gN_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A5lP%&tu(  
template < typename T2 > xTnd9'Pk`:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `f@VX :aL}  
} ;  l*+"0  
<Wn"_Ud=  
同时,holder的operator=也需要改动: F^],p|4f  
CKAs3",  
template < typename T > Kp|#04]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const . k6)  
  { H& #Od?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5>XrNc91  
} &zCqF=/9U  
4b"%171  
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。 YzcuS/~x  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !eoN  
5 i1T?  
return l(rhs) = r; I<w`+<o(  
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。 !U,^+"l'GP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A%VBBvk  
!lSxBr[dQ  
template < typename Tp > c=YJ:&/5&  
class constant_t n 0X_m@  
  { s[yIvlHw`  
  const Tp t; u@`)u#  
public : cx]O#b6B.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N.J;/!%!  
template < typename T > Tl#Jf3XY}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XFeeNcqF  
  { 2p(M`@  
  return t; '~-Lxvf'  
} -DO*,Eecv  
} ; w"CcWng1  
~3 {C &c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \ B~9Ue!  
下面就可以修改holder的operator=了 zS Yh ?NB5  
&FWPb#  
template < typename T > Jmb [d\ /D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w8t,?dY  
  { LzEAA{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); lu^ c^p;  
} ILUA'T=B0  
dqMR<Nl&  
同时也要修改assignment的operator() q8:Z.<%8  
9T47U; _)  
template < typename T2 > 4#5w^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e75 k-  
现在代码看起来就很一致了。 ^n@.  
/j]r?KAzw  
六. 问题2:链式操作 Ae,-. xJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (~oUd 4  
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。 ]fXMp*LvY  
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。 rK*s/mX <  
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。 +#5nk,1c>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j+3~  
]JX0:'x^  
template < typename T > s,TKC67.%+  
struct result_1 5/Ng!bW  
  { W{Cc wq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Q dKxuG  
} ; k]<  
V1KWi ^  
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: 47_4`rzy;  
?~rF3M.=|  
template < typename T > O)MKEMuA  
struct   ref ^R.#n[-r2  
  { 9&A-o  
typedef T & reference; %zHNX4  
} ; ^4Ra$<  
template < typename T > U,C L*qTF  
struct   ref < T &> #q~SfG  
  { 1<]g7W  
typedef T & reference; ,ZcW+!  
} ; +dm&XW >  
pmyHto"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J/j1Yf'9  
I)ub='+&;  
template < typename T > wVBY^TE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w>T1D  
  { Lj"~6l`)  
  return l(t) = r(t); xm>RLx}9  
} DCb\ =E  
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。 ze Qgg|;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p(MhDS\J  
UYH;15s  
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 >Fm}s,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]RmQ*F-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -6MgC9]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4-[L^1%S[  
最后的布局是: 8WU UE=p  
                Add [~ bfM6Jw  
              /   \ vy#n7hdCc  
            Divide   5 chsjY]b  
            /   \ 2Z6#3~  
          _1     3 lIO.LF3  
似乎一切都解决了?不。 R2Fh WiL  
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。 [7?K9r\#  
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。 KyW6[WA9  
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: 22|eiW/a  
|,bsMJh0  
template < typename Right > ]]$s"F<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *L8Pj`zR  
Right & rt) const Q44Pg$jp  
  { ks7g*; 3{@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PYqx&om  
} 4VPL -":6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @`aR*B  
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。 cu|gM[  
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。 CU 2;m\Hc  
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。 _3h(R`VdWO  
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。 cTm oz.0  
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? JwbC3 t):@  
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: Nm%&xm  
|@={:gRJ{x  
template < class Action > -UkP{x)S  
class picker : public Action >z6 (fM`i  
  { >`p`^:  
public : )JE;#m0q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} aksyr$d0V<  
  // all the operator overloaded C$\|eC j  
} ; <OF7:f  
o:_}=1nh  
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。 s S8Z5k;  
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: km'3[}8o&  
A!s\;C  
template < typename Right > Mjq1qEi"B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #EAP<h  
  { !v^D}P 3Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~fB: >ceD  
} ivC1=+  
"K`B'/08^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > q2 D2:0^2  
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。 @HJ&"72$<  
=6imrRaaV  
template < typename T >   struct picker_maker $x 6Rmd{  
  { [o<R#f`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /j./  
} ; {gluK#Qm  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i4 KW  
  { Rj9z '?a9  
typedef picker < T > result; VYkOJAEBg  
} ; -_.)~ )P  
*PE 1)bF  
下面总的结构就有了: X>EwJ"q#  
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。 Jt"0|+g|  
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。 !>-cMI6E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0P sp/H%  
至此链式操作完美实现。 v0|A N  
fM?HZKo  
0/S|P1!b  
七. 问题3 BFt?%E/]  
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。 B#AAG*Ai8  
|r1\  
template < typename T1, typename T2 > rOw""mE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const br+{23&1R#  
  { EcrM`E#kaZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V"(S<o  
} "DM $FRI0  
-}1S6dzr  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: LGKkT?fcSC  
FOgF'!K  
template < typename T1, typename T2 > }UZ$<81=  
struct result_2 6Lz{/l8  
  { -X5rGp++  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <splLZW3k  
} ; JLm0[1Lzd  
OEy'8O$  
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? lBh|+K N  
这个差事就留给了holder自己。 bwUsE U 0  
    xi8RE@gm  
!=--pb  
template < int Order > GM|gm-t<@  
class holder; +r *f2\S  
template <> 5:E7nqsNhq  
class holder < 1 > kM|akG  
  { AJ`b- $Q  
public : e*jt(p[Ge  
template < typename T > NmYSk6kWJ  
  struct result_1 rc1EJ(c  
  { Um]>B`."wK  
  typedef T & result; ~ z*  
} ; >3s9vdUp4h  
template < typename T1, typename T2 > cW;to Q!P  
  struct result_2 0DhF3]  
  { A;m)/@  
  typedef T1 & result; ViQxO UE  
} ; 7lY&/-V  
template < typename T > Q7UFF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )VQ:L:1t(  
  { Ox.&tW%@  
  return (T & )r; [[P?T^KT  
} yZ)GP!cM4c  
template < typename T1, typename T2 > `YAqR?Xj_<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %50}oD@  
  { ,.uu/qV}w  
  return (T1 & )r1; RzQ1Wq  
} T5.1qrL  
} ; GiJ|5"  
Q\&FuU  
template <> .9+"rK}u  
class holder < 2 > k-xh-&  
  { >t7xa]G  
public : v>YdPQky  
template < typename T > g* F?  
  struct result_1 VI0^Zq!6R  
  { +'Pl?QyH  
  typedef T & result; C%t~?jEK~^  
} ; o $oW-U  
template < typename T1, typename T2 >  wX@&Qv  
  struct result_2 D oX!P|*  
  { yjvzA|(YC  
  typedef T2 & result; 6 /gh_'&  
} ; ]]`hnzJX  
template < typename T > ]?S\So+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z]^&^VFu  
  { a_4Ny  
  return (T & )r; <KqZ.7XfB  
} %&5 !vK  
template < typename T1, typename T2 > ^;@q^b)ZP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m]} E0  
  { Or= [2@Wg  
  return (T2 & )r2; \~d|MP}"F:  
} ~4y&]:I  
} ; F&.iY0Pt  
I=6\z^:  
$cEl6(66iX  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 \{@s@VBx[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /R^Moj<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H!Z=}>TN  
W76K/A<h>  
return l(i, j) = r(i, j); ZQ9!k* ^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mv|eEz)r  
W!8g.r4u+,  
  return ( int & )i; akHcN]sa2  
  return ( int & )j; oGx OJyD  
最后执行i = j; _R<eWp  
可见,参数被正确的选择了。 (g xCP3  
I1yZ7QY  
 }tv%  
*gfx'$  
zQM3n =y  
八. 中期总结 ce th)Xm  
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: BM!\U 6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /2pf*\u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 E</Um M+ R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (m80isl  
w~+5FSdH  
{%5k1,/(  
#\KSv Z  
RX8$&z  
EKoAIC*?p  
九. 简化 By(:%=.  
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。 l|z 'Lwwm5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 x4fl=  
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: $Nvt:X_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 j@1cllJkh  
  +-*/&|^等 {Ak{ ct\t  
2. 返回引用。 6*cG>I.Z  
  =,各种复合赋值等 H_KE^1  
3. 返回固定类型。 w^Qb9vTa8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Wc [@,  
4. 原样返回。 Q3> 3!FAO  
  operator, YYU Di@K  
5. 返回解引用的类型。 LWE[]1=  
  operator*(单目) P/snzm|@  
6. 返回地址。 l G12Su/  
  operator&(单目) x4|>HY<p?  
7. 下表访问返回类型。 XlIRedZ{  
  operator[] im{'PgiR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <6^MVaD  
  operator<<和operator>> CAyV#7[0  
EM]~yn!+  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 S'M=P_-7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !c-Ie~GIT  
D|m6gP;P  
template < typename Left > hV|pH)Nu{  
struct value_return Bv_C *vW  
  { Q<W9<&VZe  
template < typename T > Jv1igA21_h  
  struct result_1 ?Q1(L$-=  
  { 0jCYOl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^{&Vv(~!Q  
} ; H?98^y7  
Xr\|U89P  
template < typename T1, typename T2 > 1;cV [&3  
  struct result_2 le*mr0a  
  { uU(G&:@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6OR5zXpk  
} ; S6-)N(3|  
} ; @k:f(c  
9z7^0Ruw  
%^s;{aN*!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait aiVd^(  
q<` YJ,  
下面我们来剥离functor中的operator() TxAT ))  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &os9K)  
9 2_F8y*D  
return l(t) op r(t) ~01 o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) A5-y+   
return op l(t) 0STtwfTr:  
return op l(t1, t2) #- $?2?2  
return l(t) op "3o{@TdU  
return l(t1, t2) op #g[jwl'  
return l(t)[r(t)] UMR0S5`}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] f!hQ"1[  
L6`(YX.:  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Eyi^N0  
单目: return f(l(t), r(t)); `s#0/t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jn vJ`7zFP  
双目: return f(l(t)); :e>y= s>  
return f(l(t1, t2)); WNSf$D{p  
下面就是f的实现,以operator/为例 'Lu7cb^  
<>/0 ;J1<  
struct meta_divide PD$XLZ  
  { z =1 J{]  
template < typename T1, typename T2 > Kp?):6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [tYly`F  
  { yO Ed8  
  return t1 / t2; *y[i~{7:  
} Jydz2 zt!  
} ; -q1vB8gjj  
5W"&$6vj  
这个工作可以让宏来做: BwtjTwd  
ucP}( $  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &LM@_P"T  
template < typename T1, typename T2 > \ r&sm&4)p-5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; WLGk  
以后可以直接用 rX*4$d0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $"&0  
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 am,UUJ+h>  
(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。。。) ~]X4ru5,4  
L,#ij!txS  
Nd!0\ "AE  
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 5BKga1Q  
$g&,$7}O_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !G E-5\*  
class unary_op : public Rettype I;iJa@HWQ  
  { SrGX4  
    Left l; P2_UQ  
public : tDj~+lmdN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;=\vm"I?  
w$I<WS{J:Z  
template < typename T > cU <T;1VQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YEfa8'7R  
      { w@&g9e6E  
      return FuncType::execute(l(t)); ph\KTLU  
    } .OFwGOL%  
iaXpe]w$n  
    template < typename T1, typename T2 > &?L K>QV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )>,; GVu"  
      { .ko8`J%%M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1_JtD|Jy  
    } df@IC@`pB  
} ; fNb2>1  
heQ<%NIA"  
N-* ^V^V  
同样还可以申明一个binary_op )IUeWR  
vg@kPuOiO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uNnx i  
class binary_op : public Rettype L3[r7 b  
  { [/_M!&zz2  
    Left l; H^y%Bi&^  
Right r; ;/gH6Z?  
public : !ceT>i90h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5Y<O  
]BAM _  
template < typename T > pzcV[E1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L ;5R*)t  
      { b+/XVEsr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7_t\wmvYp  
    } +$Q.N{LV  
,<iJ#$: Sx  
    template < typename T1, typename T2 > !YD~o/t@|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &"!s+_  
      { =TImx.D:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cQkH4>C~  
    } 9WN 4eC$  
} ; p.{9OrH(4  
r&F(VF0 6  
W 2/`O?  
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 3I0=^ >A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C1=7.dPr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) s;oDwT1  
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。 i=b<Mz7|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! s9t`!  
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。。。 TI '(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;-SFK+)R"  
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) vrVb/hhG  
下面是修改过的unary_op +#qW 0g  
=.vc={_ ?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rv`kP"I  
class unary_op D0T0Km/"  
  { 76e%&ZG)Q  
Left l; &YMz3ugI  
  9qyA{ |3  
public : yEYlQ=[#  
OVr, {[r  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s^5KFK1  
r\6 "mU  
template < typename T > IIC1T{D}v  
  struct result_1 lwS6"2q  
  { J:s^F n  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 43cdWd%  
} ; n _G< /8  
Y@)iPK@z  
template < typename T1, typename T2 > _`6fGu& W  
  struct result_2 C.SG m  
  { _ _x2xtrH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q,b6).  
} ; dWR0tS6vR`  
,E&PIbDL1  
template < typename T1, typename T2 > P'Q|0lB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8m? 9?OV5  
  { eK_Q>;k5A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |e+8Xz1>  
} S`,(10Y  
\ ;.W;!*  
template < typename T > Af8&PhyrU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G$X+g{  
  { foh>8/AL/  
  return OpClass::execute(lt(t)); &(H;Bin'  
} B>kx$_~  
ex_Zw+n  
} ; F8e]sa$K\  
L2"fO  
1.7tXjRd+  
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 T KpX]H`  
好啦,现在才真正完美了。 ^,@!L-<~(b  
现在在picker里面就可以这么添加了: SM>V o+  
pJM~'tlHV  
template < typename Right > VCOz?Y*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &\(p<TF  
  { W/*2I3a  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); pk&kJ307  
} o *5<Cxg  
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。 p(EV-^  
)vH6N_  
PoyY}Ra  
" P A:  
b21c} rI3  
十. bind aAHx^X^  
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。 W,</  
先来分析一下一段例子 9f ,$JjX[  
2=H3yEJq  
4k9O6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w+ZeVZv!r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 CA2 ,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /P<K)a4GM  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Jb'l.xN  
我们来写个简单的。 ZA4NVt.yN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jq6BwUN  
对于函数对象类的版本: Ap}^6_YXd  
fbF *C V  
template < typename Func > \A gPkW  
struct functor_trait R~40,$e{  
  { O 0Fw!IQk  
typedef typename Func::result_type result_type; W5a)`%H  
} ; XA`<*QC<  
对于无参数函数的版本:  .PyPU]w  
|Sg FHuA  
template < typename Ret > w6 C0]vh  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b&k !DeE  
  { &A=>x  
typedef Ret result_type; i7h!,vaK  
} ; F?b5!<5  
对于单参数函数的版本: 8l(_{Y5(-  
fVCpG~&t  
template < typename Ret, typename V1 > w_-v!s2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }S{#DgZ@X  
  { RhVQVjc  
typedef Ret result_type; 8BUPvaP<[  
} ;  m9My  
对于双参数函数的版本: '~?\NeO=  
32[lsU>1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h-B&m:gD_U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _tE`W96J  
  { Hm=!;xAFX  
typedef Ret result_type; eil"1$k  
} ; }eA2y($N  
等等。。。 ?nOul}y/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?#|Y'%a"  
P$E#C:=  
template < typename Func > 'bN\8t\S  
struct func_return T/NeoU3 p  
  { v]CH L# |  
template < typename T > [d="94Ab  
  struct result_1 VUF^ r7e  
  { BLzl XhHn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #QdBI{2  
} ; mfHZGk[[  
D+Osz  
template < typename T1, typename T2 > h^E"eC  
  struct result_2 2y6 e]D  
  { !Yx9=>R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?LU]O\p  
} ; 9&R. <I  
} ; 2"`R_q  
k&-SB -  
m[~fT(NI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .W _'6Q+  
s!* m^zx  
template < typename Func, typename aPicker > }G,PUjg_^3  
class binder_1 };5d>#NK,Y  
  { fi*@m,-  
Func fn; 8]U;2H/z  
aPicker pk; zS]8ma  
public :  /="~Jo  
J[6`$$l0  
template < typename T > dQSX&.<c,  
  struct result_1 ]"Y? ZS;H  
  { @J"Gn-f~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; IKT3T_\-I  
} ; '1|FqQ\.  
r+6=b"  
template < typename T1, typename T2 > Ae,P&(  
  struct result_2 p*F.WxB)4  
  { QMUmPx&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8G&'ED_&  
} ; V\U,PNkZQ  
~\;s}Fv.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X?PcEAi;w  
u-yVc*<,  
template < typename T > sFh mp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [wHGt?R  
  { /G}TPXA  
  return fn(pk(t)); 565UxG }  
} )YSS>V  
template < typename T1, typename T2 > ]iP  +Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $\:;N]Cs~0  
  { ;onhc*{lv  
  return fn(pk(t1, t2)); C !a#M{:  
} 9 b?Nlk8d  
} ; ^*!Tq&Dst|  
z=YHRS  
$CT 2E  
一目了然不是么? /r Q4JoR>  
最后实现bind Qf HJZ7K.4  
:PJ 5~7C  
v[P $c$Xi  
template < typename Func, typename aPicker > ?<mxv"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &x= PAu  
  { Sz z:$!t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W7R`})F  
} /EW1&  
2h:*lV^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J0%e6{C1  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 6;JlA})  
9^D5Sl$g  
十一. phoenix \piHdVD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Pl2ZA)[g  
o3=2`BvJ  
for_each(v.begin(), v.end(), 3b9SyU2  
( 8ux?K5_  
do_ $0(~ID  
[ I=vGS  
  cout << _1 <<   " , " 71)DLGL  
] g`NJ `  
.while_( -- _1), Q^p> hda  
cout << var( " \n " ) 2|n)ZP2cp  
) Imv ]V6"D=  
); ;";#{B:  
p bRU"   
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: v;=| -y  
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 oZ CvEVUk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -D?-ctFYj^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8Qwn  
=zetZJg  
x JXPtm  
template < typename Cond, typename Actor > p  K=  
class do_while ,p3moD 3  
  { |mHxkd  
Cond cd; y,YK Mc  
Actor act; Vm_<eyI2  
public : Zo12F**{  
template < typename T > q8Z,XfF^S  
  struct result_1 nKR=/5a4Y  
  { AbXaxt/[g?  
  typedef int result_type; }\-"L/D?+  
} ; Lt<KRs  
mW+QJ`3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} c;M&;'#x  
H.H$5(?O  
template < typename T > 2A,iY}R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q,AM<\S  
  { @xBw'  
  do L2N O_N  
    { "i5Rh^  
  act(t); 0Na/3cz|zg  
  } <D1>;C  
  while (cd(t)); })Pq!u:3  
  return   0 ; N.l\2S}  
} #JLxM/5^1~  
} ; #("/ 1N6  
|cBeyqr  
%XU V[L}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }}cS-p  
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。 AVR=\ qR  
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。 $%%K9Y  
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。 3P&K<M#\  
下面就是产生这个functor的类: c}l?x \/  
PrZs@ Y  
L<` p;?   
template < typename Actor > 'x{E#4A  
class do_while_actor [=otgVteN"  
  { <z2*T \B!8  
Actor act; sC^9  
public : HAHLF+k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <-3_tu>l  
8}A+{xVp8  
template < typename Cond > EAE\'9T&g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3u tJlD  
} ; Js'#=  
b5Sgf'B^  
e ; #"t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c-ud $0)c  
最后,是那个do_ .]IidsgM  
W  :qQ  
~|>q)4is6a  
class do_while_invoker Kj+=?R~}S  
  { Sj`GP p  
public : = MP?aH [  
template < typename Actor > /xu#ZZ?8F_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const e 2@{Ab  
  { o;#9$j7QP!  
  return do_while_actor < Actor > (act); q7!$-  
} .dM|J'`g  
} do_; : K#z~#n  
q!sazVaDp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bV~z}V&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &E(KOfk#  
最后来说说怎么处理break和continue =HGC<#  
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。 Uql|32j  
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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