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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda X}g!Lp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Z7OWpujCvN  
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, <7u*OYjA  
?%;)> :3N  
m#DC;(Pn  
\6nWt6M  
  class filler /sC$;l  
  { epz2d~;  
public : mltN$b%G=d  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} oIX]9~  
} ; t'FY*|xk  
/__we[$E  
fWF\ V[  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Q9?/)&3Bu  
A1Rt  
uFG]8pj2V1  
kS3wa3bT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (<2PhJ|  
+KXg&A/^  
HWD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Oh-HfJyi  
Vc c/  
lSl=6R  
> : \lDz  
二. 战前分析 ^!N_Nx/M  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 6z!?U:bT  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Zwp*JH+G  
RLecKw&1{3  
VA.:'yQtJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); El]Rrku  
  /* --------------------------------------------- */ n%W~+  
vector < int *> vp( 10 ); EKq9m=Ua@o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); VO[s:e9L  
/* --------------------------------------------- */ !:a pu!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @dD70T  
/* --------------------------------------------- */ `'.u$IBW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )!){4c/  
  /* --------------------------------------------- */ sf7'8+wj>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >\3=h8zw  
/* --------------------------------------------- */ OB l-6W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); H2|&  
t&H):P  
-=5z&) X  
D_(xhM  
看了之后,我们可以思考一些问题: j`ggg]"&$  
1._1, _2是什么? ^|-xmUC  
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。 ,W7\AY07]  
2._1 = 1是在做什么? X^r HugQ  
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。 r9z/hm}E  
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。 jZ7#xRt5w  
:C_\.pA  
vgo-[^FiP$  
三. 动工 Gb~*[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *A;~~ SQ  
mEr* n  
Bp>%'L  
"JKrbgN@;L  
template < typename T > T&X*[kP  
class assignment M($dh9A_  
  { ,8cw jS2E  
T value; fG2\p&z  
public : N1zB; -0t  
assignment( const T & v) : value(v) {} srO {Ci0  
template < typename T2 > HG5|h[4Gt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0:Yz'k5  
} ; c7L#f=Ot?  
>}43MxU?  
Qte=<Z)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %}x/ fq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  r,!7TuBl  
B&+V%~/  
OjJKloy'  
#rF|X6P  
  class holder G! L=W#{  
  {  #/MUiV  
public : 8s6[?=nM  
template < typename T > o_vK4%y(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wVP{R3  
  { w}K<,5I>  
  return assignment < T > (t); 0^?(;AK  
} :p%nQF,*f  
} ; VfAIx]Fa  
vZq7U]RW  
&d[&8V5S  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: u&9|9+"N  
HhH[pE  
  static holder _1; cRDjpc]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,A h QA  
K%1'zSAyK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2_ <  
而不用手动写一个函数对象。 GGo nA  
`LEk/b1(P  
(iIJ[{[H4)  
 # G0jMQ  
四. 问题分析 tE/j3  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 qXn %c"  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 M%/ML=eLi  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /<\>j+SC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w*eO9k  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 66,?f<b  
s>9w+|6Ji  
五. 问题1:一致性 ZUVk~X3  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| bP`yLz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9e@Sx{?r  
X48Q{E+  
struct holder A?06fo,  
  { l[fU0;A  
  // 1;i[H[hNY  
  template < typename T > wBTnI>l9[  
T &   operator ()( const T & r) const {k-GWYFA  
  { sV@kQ:  
  return (T & )r; q%]0%S?  
} N0,.cd]y`  
} ; d/k&f5  
/ ~'ZtxA  
这样的话assignment也必须相应改动: _Y40a+hk]  
n"Ot'1yr  
template < typename Left, typename Right > '3 xvQFg  
class assignment =1!wep"  
  { N5Eb.a9S  
Left l; 9?:SxI;v  
Right r; =P!SN]nFeP  
public : wv|:-8V  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5 S$*YRp  
template < typename T2 > 4(B{-cK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z,.*!S=?h  
} ; N1jj\.nB  
%u-l6<w# R  
同时,holder的operator=也需要改动: #*:y2W%H  
nzmv>s&UW  
template < typename T > w&8gA[y*u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {n2mh%I  
  { ~M6Q8Y9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~Y<x-)R  
} $cHA_$ `  
2_6x2Ia4  
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。 MM"{ehd{^a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a.L ?J  
+O`0Mc$%'  
return l(rhs) = r; f*04=R?w7>  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 H,9e<x#own  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: oIdMDp^$  
J GnL[9P_  
template < typename Tp > n a])bBn  
class constant_t yHT8I  
  { @]" :3  
  const Tp t; ( ?3 )l   
public : [~,~ e   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} y&")7y/uE  
template < typename T > V7.xKmB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u*  G|TF  
  { m*tmmP4R  
  return t; /v 7U~i5  
} HA&][%^  
} ; 'oBT*aL  
~rN~Ql%S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 GxL5yeN@(  
下面就可以修改holder的operator=了 C s?kZ %  
i=#<0!m  
template < typename T > 'Pk ( 1:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^CX=<  
  { W2J"W=:z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  }bz v&k  
} |Tuk9d4]  
a938l^@;s8  
同时也要修改assignment的operator() rIR~YMv!  
R R<92R  
template < typename T2 > glbU\K> >  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _[zO?Div[  
现在代码看起来就很一致了。 /\"=egB9  
-&oJ@Aa  
六. 问题2:链式操作 D|} y{~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 by,"Orpwq;  
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。 23 BzD^2a  
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。  k)o D  
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。 hVo]fD|W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^$c+r%9k  
02q]^3  
template < typename T > fFudoIC  
struct result_1 73OFFKbsk  
  { 8Ih+^Y a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3yn>9qt  
} ; N|Mzj|i.  
6cQh8_/>{#  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: @2c Gx/1#  
(E )@@p7,:  
template < typename T > `j{ 5$X  
struct   ref 9IZ}}x  
  { N '2Nv  
typedef T & reference; pwU l&hwte  
} ; i9+(gX(t  
template < typename T > #G%[4.$n.  
struct   ref < T &> 3QM6M9M  
  { 4Z5ZV!  
typedef T & reference; 9#L0Q%,*  
} ; JJ[.K*dO  
@ eu4W^W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 42kr&UY&  
& F\HR  
template < typename T > gZF-zhnC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Rqu_[M  
  { ('QfB<4H1  
  return l(t) = r(t); `2Rd=M]?  
} J@ZIW%5  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 60(j[d-$p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6OuB}*  
E-\Wo3  
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 ]E$h7I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b7 %Z~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v#J 2yg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]JF>a_2wG  
最后的布局是: O N..B} J  
                Add b:VCr^vp  
              /   \ KfD=3h=  
            Divide   5 {?yZdL:m)  
            /   \ ZT;$aNy  
          _1     3 Ib3n%AG  
似乎一切都解决了?不。 BU],,t\  
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。 T9N][5\  
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。 yXyL,R  
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: 5jAiqJq~y:  
6V)P4ao  
template < typename Right > J3`a}LyDf  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5'>DvCp%M  
Right & rt) const ,Axk\7-  
  { YQGVQ[P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |Xz-rgkQ  
} ([\mnL<FC  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w@,Yj#_9cx  
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。 ;cKN5#7  
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。 o6L\39v_  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 &-M>@BMy  
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。 Bc{j0Su  
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? G+&ug`0]5  
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: }EM  vEA  
Q{FK_Mv<  
template < class Action > 03Czx`  
class picker : public Action 3fA.DK[4[  
  { `F-<P%k  
public : =Ts2a"n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8[@aX;I  
  // all the operator overloaded mAO$gHQ  
} ; 5DB4vh  
,=!_7'm  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 KWwEK]   
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: }t5-%&gBY0  
{yFCGCs  
template < typename Right > jD]Ci#|W  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3Wv -olv  
  { Z',Z7QW7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hc#Lni R3$  
} o3C7JG  
REqQJ7a/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~^Ceru"<  
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。 mmSC0F  
$=&a 0O#  
template < typename T >   struct picker_maker v0psth?qV  
  { $aIq>vJO9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 02+ k,xFb  
} ; UYOveQ;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  rvP Y  
  { Wgp}v93  
typedef picker < T > result; \piB*"ln  
} ; VS.~gHx  
Jkf%k3H3I*  
下面总的结构就有了: B8J_^kd  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 7T7 A\  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 `X;'*E]e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,v<GSiO  
至此链式操作完美实现。 ,v^A;,q  
ldFK3+V  
5pC+*n.  
七. 问题3 zoh%^8? o  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 aL?+# j^"  
/?(\6Z_A  
template < typename T1, typename T2 > 6b!F7ky g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tNk.|}  
  { M{(g"ha  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ddu1>"p-x  
} F"|OcKAA}h  
!]#@:Z  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: TPE1}8p17  
?LxBH -o(  
template < typename T1, typename T2 > R%%Uw %`  
struct result_2 <vb%i0+b.^  
  { &7-ENg9 [  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A[7\!bq5  
} ; p"'knZ G  
3haR/Y N  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? )~> C1<  
这个差事就留给了holder自己。 d2~*fHx_!  
    =qWcw7!"  
A-6><X's6  
template < int Order > ./7*<W:  
class holder;  m[>pv1o  
template <> s:O8dL /  
class holder < 1 > Fy6(N{hql  
  { z*oe ho  
public : ,`Yx(4!rR  
template < typename T > fpPB_P{Ua  
  struct result_1 D(X:dB50@  
  { JK jVrx> @  
  typedef T & result; jx=5E6(h  
} ; z<I@SI^>  
template < typename T1, typename T2 > BE$Wj;Q  
  struct result_2 /s~(? =qYH  
  { +<})`(8  
  typedef T1 & result; |XrGf2P9u  
} ; 6&,{"N0 T  
template < typename T > h 2QJQ|7a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S\poa:D`  
  { <V b SEi  
  return (T & )r; ;5dA  
} {SRv=g  
template < typename T1, typename T2 > R9q9cB i3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y 1I(^<qO=  
  { 8 *Y(wqH  
  return (T1 & )r1; HKXtS>7d  
} Z@ dS,M*  
} ; hY(q@_s  
B]nu \!  
template <> EYy|JT]B  
class holder < 2 > }i F|NIV  
  { oC  }  
public : 3vc2t6S%*  
template < typename T > vEZd;40y  
  struct result_1 XS_Ib\-50  
  { v(GT+i)|  
  typedef T & result; qX"m"ko  
} ; eZbT;  
template < typename T1, typename T2 > ).i :C(|  
  struct result_2 K&IHt?vh!  
  { Y$4dqn  
  typedef T2 & result; X[E!q$ag  
} ; rvUJ K,oE  
template < typename T > ?l?_8y/ww  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4_KRH1  
  { FdE9k\E#/)  
  return (T & )r; d%lwg~@&|5  
} m`!Vryf  
template < typename T1, typename T2 > D>6vI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *7`amF-  
  { "t >WM  
  return (T2 & )r2; +'`I]K>  
} $=ua$R4Z+  
} ; jQ X9KwSP  
Egm-PoPe  
d-ML[^G  
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> >。 Fu*Qci1Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: E/Adi^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;/~%D(  
oFDJwOJ'Bj  
return l(i, j) = r(i, j); !4"<:tSO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jlM %Y ZC  
[E:-$R  
  return ( int & )i; rXF=/  
  return ( int & )j; |QO)x En~  
最后执行i = j; '(fCi  
可见,参数被正确的选择了。 <=gf|(  
9oA-Swc[  
;yDXo\gm  
E[8i$  
_>/OqYR_jQ  
八. 中期总结 ?y4vHr"c  
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: |W;EPQ+<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 LT:*K!>NOL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x67,3CLy?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )A*Sl2ew  
gVpp9VB  
+l@+e_>  
dY$jg  
*rmwTD"  
U\`yLsKvH`  
九. 简化 uTIl} N  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 tg%C>O  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 nTH!_S>b(Y  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: tRzo}_+N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Yvxp(  
  +-*/&|^等 -) \!@n0  
2. 返回引用。  |7wiwdD"  
  =,各种复合赋值等 ^#,cWG}z  
3. 返回固定类型。 V1>>]]PS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  j.vBld  
4. 原样返回。 w*qmC<D$A  
  operator, I3D#wXW  
5. 返回解引用的类型。 S$%Y{  
  operator*(单目) ba"a!#wA  
6. 返回地址。 nyr)d%I{  
  operator&(单目) 1`I#4f  
7. 下表访问返回类型。 Oo`b#!L  
  operator[] ^ ^R4%C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 n 7 m!   
  operator<<和operator>> VsR`y]"g  
K$Yc!4M  
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。 *EzAo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: liG3   
'<KzWxuC  
template < typename Left > Bg0 aLU)[  
struct value_return & wG3RR|  
  { -Drm4sTpDb  
template < typename T > lL6qK&;  
  struct result_1 :>GT<PPD;  
  { %Q[+bN[/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m[!AOln)  
} ; >6cENe_@t  
:fE*fU@  
template < typename T1, typename T2 > `<kV)d%xEF  
  struct result_2 MB] Y|Vee  
  {  {r?qI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ) bPF@'rF2  
} ; -"Q[n,"Y  
} ; Y'S9   
X>6VucH{\  
9,;+B8-A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `%M} :T  
~*Ir\wE  
下面我们来剥离functor中的operator() .`Ts'0vVy  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j[o5fr)L  
q;a#?Du o  
return l(t) op r(t) DUK.-|a7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;q&\>u:  
return op l(t) vXi}B  
return op l(t1, t2) ds9`AiCW>  
return l(t) op 3` aJ"qQE  
return l(t1, t2) op ,*$/2nB^  
return l(t)[r(t)] tXIre-. 2}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `[J(a u$z  
y:zo/#34  
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: D7Nz3.j  
单目: return f(l(t), r(t)); j']Q-s(s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I NE,/a=  
双目: return f(l(t)); ~IE5j,SC  
return f(l(t1, t2)); TAu*lL(F  
下面就是f的实现,以operator/为例 6uH1dsD  
7J%v""\1!  
struct meta_divide  8E!I9z  
  { FE/2.!]&o  
template < typename T1, typename T2 > 8Bnw//_pT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^D0BGC&&  
  { "@[xo7T  
  return t1 / t2; ;ckv$S[p  
} WPM<Qv L  
} ; XU#nqvS`.  
^(0tNX/XD  
这个工作可以让宏来做: OWK)4[HY(  
Z0e+CEzq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;,h*s, i  
template < typename T1, typename T2 > \ s=nE'/q1|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9h6xli  
以后可以直接用 IK6XJsz$J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4l?98  
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 _u:4y4}  
(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&@MZF&  
s `r  tr  
OQA3~\Vu  
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 6]}Xi:I  
g/q$;cB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EN%Xs578  
class unary_op : public Rettype CFh&z^]PR  
  { u0J+Nj9  
    Left l; o/fq  
public : DOWUnJ;5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} nWK"i\2#G  
FZ^byIS[  
template < typename T > ?mt$c6-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +G_6Ek4  
      { B!le=V,@,  
      return FuncType::execute(l(t)); =P+S]<O  
    } vAJfMUlP  
z~oGd,  
    template < typename T1, typename T2 > _+8$=k2nM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }# -N7=h  
      { 9_ Qm_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ):+H`Hcm  
    } 79%${ajSI  
} ; " I@Z:[=2  
^U_B>0`ch  
)vS## -[_  
同样还可以申明一个binary_op A?;/]m;  
7@vc Qv kC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *k'9 %'<  
class binary_op : public Rettype j86s[Dty  
  { I01On>"@7  
    Left l; )M]4p6Y  
Right r; BsB}noN}  
public : U &Ay3/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %p2C5z?  
 aG\m 3r  
template < typename T > 0{PK]qp7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'EREut,>'  
      { :7Vm]xd}do  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _'AIXez7q  
    } V_}`2.Pg  
2.&v{gq  
    template < typename T1, typename T2 > l:HO|Mq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const igz:ek`  
      { Sjr(e}*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `bT{E.(T  
    } HXdPKS4q  
} ; ^@)/VfVg  
VUF7-C*  
^[%~cG  
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 xel&8 `  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~.x!st}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @-b}iP<T  
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。 H[,.nH_>+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >M:5yk@  
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。。。 4g1u9Sc0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [1nI%/</>  
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) fJE ki>1  
下面是修改过的unary_op ooZ7HTP|  
$z mES tcm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v,|;uc+  
class unary_op FcW ?([l  
  { Vn/6D[}Tu  
Left l; Gcs+@7!b  
  Ya9uu@F  
public : q]Qgg  
i]$d3J3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 82)d.>  
]K9 x<@!  
template < typename T > j9u-C/Q\r  
  struct result_1 ?>o39|M_w  
  { LOida#R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "W+4`A(/l  
} ; \R-u+ci$ZY  
c>UITM=!I  
template < typename T1, typename T2 > 2CxdNj  
  struct result_2 ?|hzAF"U  
  { e#'`I^8l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,Fr{i1Ky  
} ; -~(0:@o ;  
u8 <=FV3  
template < typename T1, typename T2 > x:2[E-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9i`LOl:;  
  { tIr66'8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _ _)Z Q  
} K5.C*|w  
iuHG9#n  
template < typename T > ;%jt;Xv9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /BIPLDN6  
  { If&p$pAH?  
  return OpClass::execute(lt(t)); C3_*o>8  
} {9l4 pT3  
`\Npu  
} ; .M! (|KE4  
i5n 'f6C  
QHM39Eu]  
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 ./g0T{&  
好啦,现在才真正完美了。 ifgaBXT55  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~b7Nzzfo  
s=q+3NTv  
template < typename Right > -xcz+pHQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e+6~JbMV  
  { NfO0^^"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); uyA9`~p=#  
} #* Hhe>  
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。 gvU6p[D  
q/3}8BJ  
8EE7mEmLH  
c"z%AzUV'  
9/%|#b-z  
十. bind N4Lk3]  
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。 iK#{#ebAoW  
先来分析一下一段例子 _N]yI0k(  
,H%\+yn{  
eQLa.0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =_1" d$S&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 53T2w,?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2~@=ua[|=5  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 sS|zz,y  
我们来写个简单的。 AHA*yC  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .6"7Xxe]<  
对于函数对象类的版本: an7N<-?  
f@}(<#  
template < typename Func > d}=p-s.GA  
struct functor_trait zm}1~A  
  { evs2dz<eA  
typedef typename Func::result_type result_type; -(iJ<  
} ; p>zE/Pw~  
对于无参数函数的版本: p&\uF#I;  
B 3h<K}  
template < typename Ret > m,KY_1%M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;PHnv5 x@f  
  { M`<D Z<:<  
typedef Ret result_type; -?(RoWv@X&  
} ; wTW"1M  
对于单参数函数的版本: "L)pH@)  
ES~]rPVS  
template < typename Ret, typename V1 > .Sn1YAhE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f65Sr"qB3  
  { VO`A  
typedef Ret result_type; ) )F.|w  
} ; :d#NnR0^L  
对于双参数函数的版本: Kaa*;T![  
=,'Z6?%p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8vRiVJ8QS:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > lrE0)B5F  
  { M,@SUu v"  
typedef Ret result_type; O92Yd$S  
} ; QEgv,J{  
等等。。。 9N29dp>g{{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  ;E&XFTdO  
6vA5L_  
template < typename Func > yR!>80$j  
struct func_return ; M(}fV]  
  { [Ok8l='  
template < typename T > 'KL(A-}!  
  struct result_1 \\qg2yI  
  { ?*@h]4+k'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [GuDMl3hC  
} ; \f  LBw0  
C;5}/J^E  
template < typename T1, typename T2 > Dpd$&Wr0Y  
  struct result_2 UE4#j \  
  { pUr[MnQLf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7" [;M  
} ; LZVO9e]  
} ; x\DkS,O  
' 7A7HDJ  
0o]K6 b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >+#[O"  
JW\"S  
template < typename Func, typename aPicker > +Xp;T`,v  
class binder_1 -AT@M1K7%  
  { jveRiW@  
Func fn; +XE21hb   
aPicker pk; `O{Uz?#*x  
public : $-RhCnE  
2z\F m/Z.  
template < typename T > IO#W#wW$M  
  struct result_1 [UH5D~Yx  
  { ,ln uu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yFt7fdl2  
} ; DX"; v J  
zEW:Xe)  
template < typename T1, typename T2 > fq|2E&&v  
  struct result_2 _&/Zab5  
  { Z@ kC28  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mTfMuPPs[  
} ; uFm-HR@4  
"{_"Nj H  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} XV>6;!=E  
4m*(D5Y=|  
template < typename T > 7gwZ9Fob  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fF("c6:w(  
  { j,xPN=+hT  
  return fn(pk(t)); }gW/heUE  
} w8 $Qh%J'<  
template < typename T1, typename T2 > FW DuH`-5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O+?zn:  
  { kPH^X}O$  
  return fn(pk(t1, t2)); v8Zg og)V  
}  >Gu0&  
} ; ,NEs{! T  
3kCbD=yF  
i =N\[&  
一目了然不是么? Wu( 8 G  
最后实现bind `tG_O  
kZ9< j+.  
<6C9R>  
template < typename Func, typename aPicker > j>xVy]v=|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fWyDWU  
  { :dN35Y]a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !&O/7ywe  
} Ye2];(M  
V(u2{4gZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C|\^uR0  
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。 d~jtWd|?  
2\{uq v  
十一. phoenix Db=>7@h3C  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: S=,1} XZ  
J'yN' 0  
for_each(v.begin(), v.end(), 1gm/{w6O  
( O&w3@9KJ?  
do_ {@5WeWlz~  
[ cWO )QIE  
  cout << _1 <<   " , " @$d\5Q(G  
] i\;&CzC:  
.while_( -- _1), `E=rh3 L0o  
cout << var( " \n " ) cqY.^f.  
) \>Rwg=Lh  
); .)> /!|i  
N&APqT  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: {(}w4.!  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ~'J =!Xy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 I`W-RWZ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g[au-.:  
yvWzc uL#  
0DB<hpC:5  
template < typename Cond, typename Actor > BhW]Oq&  
class do_while f WjS)  
  { `qDz=,)WP  
Cond cd; P}9Y8$Y>U  
Actor act; &JhIn%=-  
public : -ouJf}#R  
template < typename T > kg I=0W>  
  struct result_1 @ P"`=BU&  
  { o+-Ge J  
  typedef int result_type; >|/ ? Up  
} ; on;sq8;  
fsJTwSI["  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'Z2N{65  
b?] S&)"9  
template < typename T > x_y>j)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l8xd73D)8  
  { +< \cd9  
  do RA/ =w&  
    { 8U<.16+5Q  
  act(t); 7lDaok  
  } )SL@ >Cij  
  while (cd(t)); _RaVnMJKX4  
  return   0 ; 3cfZ!E~^kc  
} >9tkx/J  
} ; >\7RIy3  
&lh_-@Xz  
|:=b9kv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2x`xyR_Q.R  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 -{8Q= N  
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。 im \ YL<  
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。 a&s"# j  
下面就是产生这个functor的类: c+b:K  
( X 'FQ  
B`Or#G3ph  
template < typename Actor > 1s} ``1>  
class do_while_actor ;8L+_YCa  
  { bOxjm`B<  
Actor act; W_BAb+$aF  
public : ( #-=y~%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /[|}rqX(  
GATP  
template < typename Cond > )| Vg/S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b*FU*)<4.  
} ; SEQO2`]e:  
bm tJU3Rm  
p21=$?k!;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 krr-ZiK  
最后,是那个do_ mU?&\w=v$  
3\p]esse  
yToT7 X7F7  
class do_while_invoker e1`)3-f  
  { +%e%UF@  
public : 4('0f:9z+  
template < typename Actor > GwMUIevO_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .}$`+h8W T  
  { +2V%'{:  
  return do_while_actor < Actor > (act); \}u7T[R=`  
} Owh*KY:  
} do_; igRDt{}  
9!O+Ryy?\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? KF:]4`$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lk*0c {_L  
最后来说说怎么处理break和continue {m+S{dWp  
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。 kKxL04  
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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