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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H:2#/1Oz>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [$f  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, aO6w :IO  
}fdo Aid~  
d'q,:="c  
:Fu.S1j$  
  class filler dy`K5lC@  
  { !bRoNP  
public : fn]f$n*`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O6 bB CF;  
} ; $3w a%"  
Y2HF  
}GRZCX>  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: )BmK'H+l  
ZXlW_CGO  
{L4ta~2/T  
~{/"fTif  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); { LZ` _1D  
wgp{P>oBX  
1>|2B&_^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 09HlL=0q  
:>+}|(v  
j&(aoGl@  
1U^;fqvja  
二. 战前分析 /J9|.];%r  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 h0_od/D1r  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 2= S;<J  
tY'fFz^Ho  
"Y-_83  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y|stxeOC  
  /* --------------------------------------------- */ #0GvL=}k  
vector < int *> vp( 10 ); w7+3?'L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [Wf%iwB  
/* --------------------------------------------- */ ER-X1fD  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); L"e8S%UqX  
/* --------------------------------------------- */ AXFQd@#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [+j }:u  
  /* --------------------------------------------- */ ^}8qPBz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #6* j+SX^  
/* --------------------------------------------- */ MROe"Xj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); XA PqRJ*Z  
3g ep_ aC  
wA$ JDf)Vg  
}g&A=u_2  
看了之后,我们可以思考一些问题: % s&l^&ux  
1._1, _2是什么? F5s Pd  
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。 0&wbGbg(W  
2._1 = 1是在做什么? vM5yiHI(jb  
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。 Q#M@!&  
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。 &![3{G"+>l  
M5\$+Tu  
{^(h*zxn  
三. 动工 2nz^%pLT  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;@/^hk{A  
# O<,  
U4s)3jDw  
|0^~S  
template < typename T > wX/0.aZ|  
class assignment csK;GSp}  
  { xNAX)v3Z  
T value; Q^trKw~XNy  
public : ?/3'j(Gk  
assignment( const T & v) : value(v) {} d0U-:S-  
template < typename T2 > m!#'4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ykMdH:  
} ; 2;2FyKF(  
:}0>IPW-V  
V$o]}|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 R^*%yjy9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :[\M|iAo  
b';oFUU>Q  
^L4"X~eM  
E! "N}v  
  class holder {f1iys'Om  
  { (Y!{ UNq5  
public : 6>Dm cG:.  
template < typename T > @y1:=["b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u7(<YSOs  
  { CNMcQP  
  return assignment < T > (t); y\?NB:=%  
} yor6h@F1  
} ; Q  h~  
2p|ed=ly%  
+Z7:(o<  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: |X47&Y  
H3#rFO"C*  
  static holder _1; {J~VB~('  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4"^v]&I  
Yx[B*] 2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5do49H_  
而不用手动写一个函数对象。 2QIx~Er  
'f_[(o+n  
XP%/*am  
&*j# [6  
四. 问题分析 GtLn h~)  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 !-AK@`i.  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 WJU[+|J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 328gTP1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _=Y HO.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \%/Y(YVm  
5}Z_A?gy  
五. 问题1:一致性 [cso$Tv  
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?| a 8}!9kL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1|XC$0  
XMlcY;W  
struct holder +yd{-iH  
  { zBjbH=  
  // pq +~|  
  template < typename T > M$Or|HTG  
T &   operator ()( const T & r) const ~5:-;ZbZ  
  { BTnrgs#[  
  return (T & )r; Lq#$q>!K  
} ~0V,B1a  
} ; k#"}oI{< 6  
v|IG G'r  
这样的话assignment也必须相应改动: Q@ghQGn#  
ItxC}qT  
template < typename Left, typename Right > \Xpq=2`  
class assignment jM[]Uh  
  { I><sK-3  
Left l; hZtJ LY  
Right r; !SAR/sdXf  
public : A(1d q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zlhI\jRdc  
template < typename T2 > ~]78R!HJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9jf2b  
} ; ~8tb^  
mvXIh";  
同时,holder的operator=也需要改动: 94'0X  
cz;gz4d8  
template < typename T > 4l~B/"}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `VXC*A   
  { G F17oMi  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Sp\ 7  
} wPQRm[O|  
8)V6yKGO  
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。 8/T,.<5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 S*'  
J_N`D+m  
return l(rhs) = r; XAb-K?)   
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。 !8}x6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8dCa@r&tz  
dPb@[k  
template < typename Tp > uoMDf{d  
class constant_t 8omk4 ;  
  { 9#)&  
  const Tp t; }gtkO&  
public : (4"Azo*~![  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hx:"'m5  
template < typename T > p -wEPC0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !_pryNcb  
  { Hq."_i{I  
  return t; g3kF&+2i  
} XHYVcwmDz-  
} ; eGk`Z>  
n+H);Dg<8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -J(93@X 9  
下面就可以修改holder的operator=了 "2>_eZ#b  
TW!>~|U)y  
template < typename T > $94l('B6H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c~v(bK  
  { egh_1Wg2a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H-'~c \)  
} =plU3D2  
tY0C& u2  
同时也要修改assignment的operator() s*UO!bHa  
!fK9YW(Im  
template < typename T2 > 99u9L)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } n81z 0lnr  
现在代码看起来就很一致了。 |iGfWJ^+  
xSL%1>MrN  
六. 问题2:链式操作 ctT6va  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4 t< mX  
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。 i5CBLv  
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。 Ika(ip#]=  
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。 Jwe9L^gL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +lED6 ]+%  
:}3;z'2]l  
template < typename T > (f>~+-IL  
struct result_1 m+'vrxTY  
  { jb lj]/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @`H47@e  
} ; 25 m!Bf  
JVt(!%K}&  
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: az;o7[rI^  
Ln@n6*%(/  
template < typename T > Y/Q/4+  
struct   ref -Gn0TA2/C  
  { =x^b  
typedef T & reference; 4.qW ~ W{  
} ; I+g[ p  
template < typename T > E'wJ+X9 +  
struct   ref < T &> FCPi U3  
  { x/^,{RrPk  
typedef T & reference; PHv0^l]B  
} ; 6%t>T~x  
iU9>qJ]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3+d_5l;m)  
UCL aCt -  
template < typename T > 8}<4f|?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t182&gpd`  
  {  b@m\ca  
  return l(t) = r(t); 1GI/gc\  
} |}KNtIX\G  
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。 NZ=`iA8)X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9>1Gj-S2:  
c]!Yb-  
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 N;.}g*_+}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d/!R;,^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ncCgc5uP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 / +9o?Kxya  
最后的布局是: 1@vlbgLr@  
                Add +ew9%={zB  
              /   \ ;8J+Q0V  
            Divide   5 xIb^x=|h  
            /   \ b$k|D)_|  
          _1     3 ( S=RFd  
似乎一切都解决了?不。 R0_O/o+{  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ZQ'bB5I  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 mH\eJ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 5^7q 2".  
sm>5n_Vw  
template < typename Right > B`i 5lD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *eb2()B%  
Right & rt) const Mpu8/i gX,  
  { AHl1{* [  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5}" @$.{i  
} /swNhDQ"o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6x8P}?  
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。 M9scZuj  
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。 Od5I:p]N  
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。 \C eP.,<  
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。 1w/Ur'8we  
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? Z<^TO1xs9B  
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: ]| PDsb"e  
o2 vBY]Tj  
template < class Action > : ZWKrnG  
class picker : public Action g&oAa;~o  
  { jt?.g'  
public : i9 Tq h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} x{.+i'  
  // all the operator overloaded DpZO$5.Ec+  
} ; y_e$W3bON,  
wSwDhOX=  
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。 H:jx_  
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: +'f+0T\)  
p3R: 3E6p  
template < typename Right >  s%c>Ge  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j68_3zpl  
  { gvLzE&V}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xG|T_|?  
} $VRVM Y [q  
+dgHl_,i  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > HX&G  k  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 1#m'u5L  
01^+HEbm  
template < typename T >   struct picker_maker /suW{8A(E  
  {  o<Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G &LOjd 2  
} ; ~  WO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > HZDeQx`*s  
  { Ub_!~tb}?  
typedef picker < T > result; 2@~hELkk/E  
} ; 1O{(9nNj  
Zl4X,9Wt  
下面总的结构就有了: h]{V/  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 7yM"G$  
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。 {#o0vWS>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 do$+ Eh  
至此链式操作完美实现。 _9<nM48+t  
& uMx*TTY  
4 [K"e{W3  
七. 问题3 v%2@M  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 xB<^ar  
[)wLji7MK  
template < typename T1, typename T2 > =}1)/gcM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *?v_AZ  
  { b:6NVHb%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); DY(pU/q  
} suF<VJ)&s  
%&[=%zc  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 4v?}K   
818,E  
template < typename T1, typename T2 > c`E0sgp  
struct result_2 |@*3 nb8  
  { )nM<qaI{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +$;* "o  
} ; 618k-  
BJNZH#"  
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? L%Mj{fJ>Wm  
这个差事就留给了holder自己。 ;b6h/*;'  
    !+(c/ gwBh  
!-cK@>.pE  
template < int Order > m*f"Y"B.1I  
class holder; $3'xb/3|  
template <> &`^P O $  
class holder < 1 > ]H$Trf:L  
  { ARd*c?Om  
public : 49iqrP'  
template < typename T > nQaryL  
  struct result_1 "PePiW(i+  
  { E gD$A!6N8  
  typedef T & result; WZ6'"Cz`  
} ; vBLs88  
template < typename T1, typename T2 > 4Wk`P]?^  
  struct result_2 ]*]#I?&'Hx  
  { [fZhfZ)<  
  typedef T1 & result; ]]^r)&pox  
} ; %+ : $uk[  
template < typename T > 9~5LKg7Ac  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {\u6Cjx  
  { O/b1^ Y   
  return (T & )r; /)*si  
} eZdFfmYW^R  
template < typename T1, typename T2 > qF3s&WI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JH+uBZh6  
  { 9'Cu9nR  
  return (T1 & )r1; dh-?_|"  
} cES8%UC^i  
} ; E@J}(76VS  
3S=$ng  
template <> E0*62OI~O  
class holder < 2 > k!0vpps  
  { @>q4hYF  
public : .Mxt F\  
template < typename T > 8'-E>+L   
  struct result_1 "BA&  
  { fi  
  typedef T & result; Xk?Y  
} ; 5h [<!f=  
template < typename T1, typename T2 > ^ ~kfo|  
  struct result_2 RHu4cK!5  
  { orZwm9#].  
  typedef T2 & result; )CoJ9PO7  
} ; >>T,M@s-:  
template < typename T > _Rk>yJD7s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *]>~lO1  
  { (gEz<}Av.  
  return (T & )r; @g] >D  
} '-V[t yE  
template < typename T1, typename T2 > Z5`U+ (  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p>1Klh:8.'  
  { q22@ZRw  
  return (T2 & )r2; L.x`Jpq(3  
} +HF*X~},i  
} ; $AF,4Ir-b+  
T~naAP  
H)pB{W/  
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> >。 ~)#xOE}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >a)6GZ@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: BYZllwxwTE  
q@d6P~[-gj  
return l(i, j) = r(i, j); SD.c 9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M5`wfF,j  
vpP8'f.  
  return ( int & )i; 7!A3PDAe  
  return ( int & )j; J@RV^2  
最后执行i = j; ^)1!TewCY  
可见,参数被正确的选择了。 oR}'I  
]8|peo{  
F>ps& h  
BFPy~5W  
Tl S 904'  
八. 中期总结 U(\ ^!S1  
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: DIWcX<s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7,ffY/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fvM|Jb  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G\Q0{4w8  
0c]3 ,#  
ee*E:Ltz\  
`_E@cZ4  
$`txU5#vs  
'_%`0p1  
九. 简化 y2@8?  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 %5/h;4   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ol@LLT_m  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: o%l|16DR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 '+iqbcUd,  
  +-*/&|^等 2@f?yh0  
2. 返回引用。 ILT.yxV  
  =,各种复合赋值等 |r/4 ({n  
3. 返回固定类型。 ''wF%q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \"Aw ATQ  
4. 原样返回。 bEl)/z*gy/  
  operator, ? q hme   
5. 返回解引用的类型。 (\ Gs7  
  operator*(单目) "kkZK=}Nv  
6. 返回地址。 _.BX#BIF  
  operator&(单目) H:`[$ ^  
7. 下表访问返回类型。 v DVE#Nm_  
  operator[] c{cJ>d 0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ng1uJa[k!d  
  operator<<和operator>> y0cB@pWp  
84YZT+TEN  
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。 >TwL&la  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^ ,yh384  
ns9a+QQ  
template < typename Left > #AUa'qB t  
struct value_return ]z 5gC`E0  
  { {9YNv<3  
template < typename T > 4&^BcWqA*f  
  struct result_1 Wj#Gm  
  { uNG?`>4>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9`v[Jm% $m  
} ; &ajpD sz;  
s9b 6l,Z  
template < typename T1, typename T2 > @Xq3>KJ_)H  
  struct result_2 R{A$hnhW6  
  { MYF6tZ*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yXL]uh#b  
} ; tS&rR0<OW  
} ; +)l6%QKcW  
1U;p+k5c  
{;XO'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait m\?H < o0  
Hm55R  
下面我们来剥离functor中的operator() Rjz~n38.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d}RR!i`<N  
q$ 6Tb  
return l(t) op r(t) E0a &1j  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "R v],O"  
return op l(t) isR|K9qf^  
return op l(t1, t2) x"QZ}28(t  
return l(t) op &ZUV=q%g9n  
return l(t1, t2) op %#,EqN  
return l(t)[r(t)] a'2^kds  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] sZ9VXnz24  
QL_9a,R'r  
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: cN\Fgbt  
单目: return f(l(t), r(t)); =g+Rk+jn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); l gzA) (  
双目: return f(l(t)); +nT(>RJR  
return f(l(t1, t2)); /htM/pR  
下面就是f的实现,以operator/为例 e4/Y/:vFO  
P85@G 2  
struct meta_divide f]Q`8nU  
  { NLA/XZ  
template < typename T1, typename T2 > xf]_@T;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  +*aZ9g  
  { ;VAHgIpx;  
  return t1 / t2; oWo/QNw9  
} U%nLo[k  
} ; 3/q) %Z^=  
xLmgr72D  
这个工作可以让宏来做: Dw6mSsC/  
V O= o)H\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mE}@}@(  
template < typename T1, typename T2 > \ d`+@ _)ea  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^*=.Vuqy  
以后可以直接用 n6Qsug$z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %}=:gF  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 s35`{PR  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) c_#+xGS!7  
l@OY8z-_  
H<`<5M8  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 vz-O2B_u  
)IH|S5mG?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d1rIU6  
class unary_op : public Rettype :]hNw1e  
  { H${5pY_M  
    Left l; ?' :v): J}  
public : qXw^y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~d072qUos  
6,q}1-  
template < typename T > $)O=3dNbo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j aEUz5  
      { KtO|14R:  
      return FuncType::execute(l(t)); HDY2<Hzc  
    } rV0X*[]J>  
Oe/\@f0bLT  
    template < typename T1, typename T2 > @z-%:J/$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NM{/rvM  
      { f6r~Ycf,f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i=^!? i  
    } 4Lb!Au|Y  
} ; Jb (CH4|7  
>3Mzs AH\  
%qYiE!%&  
同样还可以申明一个binary_op 5u89?-UD  
+338z<'Z!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ._i|+[  
class binary_op : public Rettype _P{f+HxU  
  { !Enq2  
    Left l; H-|%\9&{S  
Right r; W Y]   
public : : [r/ Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NrK.DY4  
5Y(<T~  
template < typename T > N a $eeM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MoX~ZewWR  
      { e>] gCa  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o#~Lb9`@U  
    } ]~K&b96(  
f)x(sk  
    template < typename T1, typename T2 > . \t8s0A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k:QeZn(  
      { fFYfb4o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); BtA_1RO  
    } @$aGVEcU$  
} ; p.^qB]%  
J6[V7R[\  
J{!U;r!6  
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 u _mtdB'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JJZu%9~[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >_J9D?3S  
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。 S T1V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Mm)yabP  
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。。。 MfA@)v  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?`lD|~  
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) 1p5n}|  
下面是修改过的unary_op qeUT]* w  
K'_qi8Z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B%^W$7 q  
class unary_op %;eD.If}  
  { ZQk!Ia7  
Left l; 9?XQB%44  
  SNJSRqWL/  
public : cE;n>ta"F  
PS}'LhZ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} W=:AOBK  
\47djmG-  
template < typename T > :o 8XG  
  struct result_1 48IrC_0j  
  { 3Cw}y55_y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Xwo%DZKN  
} ; XkPE%m_5D  
:N^+!,i  
template < typename T1, typename T2 > |z7V1xF  
  struct result_2 `y|_hb  
  { :pfLa2f+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -tZ~&1"  
} ; R*=88ds  
d%za6=M  
template < typename T1, typename T2 > M u i\E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @C|nc&E2s  
  { U4.$o ]58  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M$48}q+  
} yAiO._U  
4_`(c1oA  
template < typename T > ysj5/wtO0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bp!Jjct  
  { Vel}lQD  
  return OpClass::execute(lt(t)); =%B5TBG  
} 4{@{VsXN  
PjD9D.  
} ; p0[+Zm{#l  
/9e?uC6  
Q5^ #:uZ  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug  l*?_@  
好啦,现在才真正完美了。 ]"&](e6*  
现在在picker里面就可以这么添加了: <2E|URo,#  
rz0)S py6  
template < typename Right > o! l Ykud  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const mqj-/DN6*  
  { " Lh&s<[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _ 6SAU8M,  
} QC?~$>h!?  
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。 -&COI-P8  
UE{$hLI?g  
[#9i@40  
P6&%`$  
AhD C5ue=  
十. bind F"bz<{  
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。 oOLey!uZw  
先来分析一下一段例子 Z\$M)e8n  
W6Mq:?+D  
!~&& &85  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o{6q>Jm  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~o>Gm>5!HH  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /)T~(o|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。 ?G5,}%  
我们来写个简单的。 {#:31)P  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {zWR)o .=  
对于函数对象类的版本: 'zM=[#!B  
cGiL9|k  
template < typename Func > *i}X(sfe  
struct functor_trait ^DN:.qQ  
  { n>?D-)g  
typedef typename Func::result_type result_type; CxTmW5l  
} ; > 1(J  
对于无参数函数的版本: V"Z8-u  
5Yhcnwdm!  
template < typename Ret > f"KrPx!^b  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {9yf0n  
  { ~_-]> SI  
typedef Ret result_type; (c>g7d<>n  
} ; Kp6 @?  
对于单参数函数的版本: #R{>@]x`  
WFiX=@SS  
template < typename Ret, typename V1 > }b1FB<e]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #]x3(}3W  
  { wS);KLe3  
typedef Ret result_type; h7 E~I J  
} ; =KUmvV*\  
对于双参数函数的版本: At"$Cu!k  
8[KKi~A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > b?l>vUgAg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {g! 7K  
  { c7jmzo  
typedef Ret result_type; {u/1ph-  
} ; Lx wi"ndP  
等等。。。 ?0_<u4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7IkPi?&{  
9H/>M4RT  
template < typename Func > |ZL?Pqki  
struct func_return \c -m\|  
  { R>* z8n  
template < typename T > .P$m?p#  
  struct result_1 '< U&8?S  
  { )"S%'myj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E=N$JM  
} ; W!wof- 1  
Xj 1Oxm 42  
template < typename T1, typename T2 > 8i154#l+\  
  struct result_2 :Ln)j%&  
  { 393c |8M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  SvT0%2  
} ; 3uocAmY  
} ; ,7LfvZj4[  
"esuLQC  
F(yR\)!C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p L"{Uqi  
k1<^Ept  
template < typename Func, typename aPicker > hBjU(}\3  
class binder_1 dS ojq6M  
  { ]~aj  
Func fn; 4<i#TCGex3  
aPicker pk; r8s>s6vm  
public : -N*[f9EJB  
Jy)=TJ!y  
template < typename T > f6%k;R.Wz  
  struct result_1 "pM >TMAE  
  { +@QrGY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `eM ZhY o  
} ; 2iG+Ek-?"  
J'}+0mln  
template < typename T1, typename T2 > [)Nt;|U  
  struct result_2 _y~6b{T  
  { s<zN`&t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?6CLUu|7n  
} ; pi?/]}:  
LDr?'M!D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^%$IdDx  
k|/VNV( =0  
template < typename T > Y~vk>ZC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5@2Rl>B$  
  { &<N8d(  
  return fn(pk(t)); ,^([aK  
} UjI./"]O  
template < typename T1, typename T2 > h9QM nH'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f)*?Ji|5F  
  { (%X *b.n=  
  return fn(pk(t1, t2)); !-lI<$S:  
} I{89chi  
} ; pTCD1)  
R! M'  
g>VtPS5 y  
一目了然不是么? |Q /LC0?  
最后实现bind ^*}D*=>\  
nnyT,e%  
~^2w)-N  
template < typename Func, typename aPicker > ;\7`G!q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) JTKS5 r7?  
  { nLm'a_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4;6"I2;zfG  
} y~+LzDV  
M7/5e3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9 Zos;  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 |KhpF1/(  
%@PcQJg U<  
十一. phoenix X%YZQc9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gX{j$]^6G8  
U2A-ub>7  
for_each(v.begin(), v.end(), HIc;Lc8$  
( ^UvL1+  
do_ 6|EOB~|  
[ nOPB*{r|  
  cout << _1 <<   " , " vFe=AY<Rt|  
] MGF !ZZ\  
.while_( -- _1), DghyE`  
cout << var( " \n " ) r ~{nlLO}  
) D9g*+KM&  
); u0wu\  
/RB%m8@;  
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: :rr<#F  
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 2?ue.1C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )zWu\ JRp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %72# tY  
":eyf 3M  
~;HASHu  
template < typename Cond, typename Actor > {Vu=qNx  
class do_while W>' DQB  
  { YMw,C:a4  
Cond cd; \l=A2i7TQ  
Actor act; iYLg[J"  
public : t 9(,JC0  
template < typename T > '{,JuX"n  
  struct result_1 SVa^:\"$[  
  { \ ERBb.  
  typedef int result_type; <@M5 C -hH  
} ; ]4O!q}@Cd  
!"hlG^*9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} eV_ ",W  
i`i`Hu>  
template < typename T > IYe[IHny1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HHx5 VI  
  { _&HFKpHQ  
  do %Ok#~>c  
    { -n@,r%`UK  
  act(t); =&g:dX|q8  
  } fbI5!i#lz  
  while (cd(t)); x6aVNH=  
  return   0 ; )E",)}Nh  
} vo#$xwm1  
} ; GB+$ed5@<  
c CjN8<  
"S@]yL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]Y,V)41gCE  
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。 #}1yBxB<=  
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@}WxSK*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。 zq5N@d F  
下面就是产生这个functor的类: "'+/ax[{  
]@_|A, ]  
.D7Gog3^<  
template < typename Actor > ,wr5DQ  
class do_while_actor D{7sfkcJ  
  { W<#Kam:8e  
Actor act; kJ* N`=  
public : f/ 3'lPK^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} U7LCd+Z 5X  
pl}W|kW}  
template < typename Cond > XcbEh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; J^WX^".E  
} ; \]F Pv7!  
>d;U>P5.  
T2?.o.&u  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7iy2V;}  
最后,是那个do_ :MYLap&L&  
1)u,%  
,A#gF_8  
class do_while_invoker 0{!-h  
  { L{ej<0yr  
public : \0*dKgN  
template < typename Actor > uv$utu>< *  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8&hxU@T~  
  { ZXj*Vu$_4  
  return do_while_actor < Actor > (act); P e} T  
} vqF=kB"P  
} do_; ,-n_( U  
t[HsqnP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6EY 0Fjsi  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 O*F= xG  
最后来说说怎么处理break和continue M)v='O<H8  
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。 5IgO4<B  
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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