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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda FQ?H%UcW  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 K I$?0O  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, sj`9O-?49  
S]1+tj  
mxQS9y  
5<a)SP 0  
  class filler r,MgIv(L  
  { \J-O b  
public : _>A])B ^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "~7| !9<  
} ; 0'|#Hi7@  
t22BO@gt74  
f8N  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =}r&>|rrJ  
60teD>Eh,  
cWp n/.a  
C3bZ3vcW$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \p@,+ -gX  
',6QL4qV/  
X'jEI{1w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $|6Le; K  
v2EM| Q xp  
(LRv c!`"  
V>A@Sw  
二. 战前分析 k'%c|kx8U  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :'Imz   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 52l|  
Q-O:L  
2;[75(l6|}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &!/L^Y*+  
  /* --------------------------------------------- */ B Ibcm,YQ  
vector < int *> vp( 10 ); ?*,N ?s(U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {E6b/G?Q  
/* --------------------------------------------- */ kc|`VB8L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); StP6G ]x  
/* --------------------------------------------- */ 1.yw\ZC\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z O$SL8U  
  /* --------------------------------------------- */ z ;y2 2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0>Ki([3  
/* --------------------------------------------- */ Q`AJR$L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z~o%U&DO}  
W|D'S}J  
Iy|]U&`  
y"$|?187x  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]4uIb+(S  
1._1, _2是什么? ]wa?~;1^&  
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。 A{9Hm:)  
2._1 = 1是在做什么? .__X[Mzth3  
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。 b0LQ$XM>8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ~O@V;y  
O~fRcf:Q  
/kx:BoV  
三. 动工 O+.V,` O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )u\"xxcV  
/d'^ XYOC  
rm3 ~]  
GE~mu76%  
template < typename T > 'OBA nE<.  
class assignment 2',t@<U  
  { ,W{Qv<oo  
T value; 1vl~[  
public : Q(V c/  
assignment( const T & v) : value(v) {} !c(B^E  
template < typename T2 > -BQM i0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Qkr'C n  
} ; "-ZuH   
YfxZ<  
R8o9$&4_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {_^sR}%]F  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment TrkoLJmB  
wF@qBDxg  
a}jaxGy  
Sw'DS  
  class holder <-}6X  
  { q3scz  
public : CCl*v  
template < typename T > %I6iXq#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O%0G37h  
  { ##k== 'dR  
  return assignment < T > (t); :kY][_  
} *e_ /D$SC  
} ; 7|,5;  
)2bPu[U  
 U]e;=T:3  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: V\ARe=IWM  
Eg  w?  
  static holder _1; 3TtnLay.k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5Z`f)qE  
*(o~pxFTR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gtCd#t'(V  
而不用手动写一个函数对象。 YM1@B`yWE  
n/^wzG  
"V?U^L>SF  
p(U' c}@2  
四. 问题分析 SwSBQq%h]M  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 eT}c_h)  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 G'{4ec0<{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 RE *UIh*O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G.T}^ xHmL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kCN9`9XI{  
+uv]dD *i  
五. 问题1:一致性 Sfh\4h$H  
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?| zbi[r  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tM{t'WU  
X<Vko^vlj  
struct holder e[R364K  
  { <K4'|HU/  
  // +XFF@h&=t  
  template < typename T > 193Q  
T &   operator ()( const T & r) const ;uDH&3W  
  { 9Z rWG  
  return (T & )r; (B,CL222x  
} f4`=yj*  
} ; 8~rD#8`6j  
1(rH5z'F  
这样的话assignment也必须相应改动: *Pw; ;#\B  
,}`II|.oB  
template < typename Left, typename Right > hof ZpM  
class assignment AP/5, M<  
  { yWt87+%T  
Left l; <P}{0Y~@*W  
Right r; dbE $T  
public : mY;Y$fz;xL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k gWF@"_  
template < typename T2 > )Q 6R6xW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x:@HtTX  
} ; >!`T=(u!  
(ioi !p  
同时,holder的operator=也需要改动: BE}lzn=sF  
@ZD1HA,h"  
template < typename T > N`8?bU7a}"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const zOWbdd_zl  
  { f}  eZX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l)=Rj`M  
} $&k zix  
&xrm;pO  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 sT'wps2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H:y.7  
Dr,{V6^  
return l(rhs) = r; lj'c0k8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ]}~*uT}>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J3y5R1?EP  
FU5vo  
template < typename Tp > c,X\1yLy  
class constant_t Q5{i#F7nJm  
  { 8WfF: R;  
  const Tp t; +Rxf~m(pV  
public : u{tjB/K&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,? <jue/bd  
template < typename T > GkaIqBS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6hAeLlU1  
  { h*h+VM  
  return t; u+z$+[lm!G  
} tjuW+5O  
} ; p\b:uy6#  
rsOon2|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $2 ~A^#"0  
下面就可以修改holder的operator=了 G@ BrU q  
}!lLA4XRr  
template < typename T > R%8nR6iG"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hTf]t  
  { cC&R~h]|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ATk>:^n  
} 9\R:J"X  
bX=ht^e [  
同时也要修改assignment的operator() gO gZ  
#O\4XZ,Lv  
template < typename T2 > 3yZtyXRPn  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v9u/<w68!  
现在代码看起来就很一致了。 z,I7 PY& G  
v^HDR 3I  
六. 问题2:链式操作 J0C<Qb[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >p}d:t/  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 s|"V$/X(W  
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。 D0us<9q  
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。 ]cLpLA"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t`Mm  
UI_|VU>J  
template < typename T > toX4kmC  
struct result_1 Czid"Ih-  
  { 0F0V JE  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; eP(%+[g  
} ; iG6 ^s62z7  
v>~ottQ|  
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: #HJF==  
@HMt}zD  
template < typename T > #fzvK+  
struct   ref <@A/`3_O)  
  { nw Or  
typedef T & reference; p! zC  
} ; 9K Ih}Q@P  
template < typename T > de[c3!#1d  
struct   ref < T &> kIiId8l  
  { V4l`Alr\L  
typedef T & reference; o-lb/=K+  
} ; Zo-E0[9  
`$nMTx]Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (+>+@G~o  
67<zBw2  
template < typename T > V/"XC3/n*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const GWM2l?zOP  
  { ,B5Ptf#  
  return l(t) = r(t); -l`@pklQ  
} )>\J~{  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 gK-:t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 w> IkC+.?  
6pLB`1[v  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 HvKueTQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l(v$+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 GH7{_@pv8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `JG~%0Z?}  
最后的布局是:  +h9U V  
                Add v@XQ)95]F  
              /   \ oeDsJ6;  
            Divide   5 = EyxM  
            /   \ N>/*)Frt  
          _1     3 /JEH%)  
似乎一切都解决了?不。 cEsBKaN  
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。 U`W^w%  
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。 0k:&7(j  
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: d;m Q=k 1  
d#ya"e>  
template < typename Right > }(a y(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _xl#1>G^J  
Right & rt) const Rb#Z'1D'G  
  { O.TFV.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >, 234ab=d  
} i_`YZ7Hxp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @!0j)5%  
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。 x^+ C[%  
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。 c*RZbE9k  
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。 @ RTQJ+ms  
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。 Yo| H`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? v0"|J3  
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: l>~:lBO  
Mky$#SI11  
template < class Action > Wn0r[h5t  
class picker : public Action /D1Bf:'(  
  { "*+epC|ks  
public : _N/]&|.. !  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }K<;ygcWE@  
  // all the operator overloaded 1G.+)*:3  
} ; + {a  
A'[A!NL%  
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。 :&?#~NFH  
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: &=$8 v"&^  
VZAdc*X  
template < typename Right > Rn(|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (g7nMrE$j  
  { hXz"}X n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }[LK/@h  
} +S;8=lzuV  
L'aMXNO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v|{*y  
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。 )&_{m K  
pM(y?zGt  
template < typename T >   struct picker_maker c}QQ8'_  
  { u52; )"&=)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (/k,q  
} ; *2:)Rf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {F@;45)o  
  { &RROra  
typedef picker < T > result;  }Ecm  
} ; /23v]HEPy  
.-RWlUe;,  
下面总的结构就有了: DU 8)c$  
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。 QtN0|q{af  
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。 zEO 9TuBO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~gBqkZ# y?  
至此链式操作完美实现。 4a!L/m *  
H.>KYiv+  
qZ1fQN1yG  
七. 问题3 3_33@MM  
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。 .S?,%4v%%  
$mlsFBd  
template < typename T1, typename T2 > ^' [|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JRodYXjE  
  { X(WG:FP27  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); A@DIq/^xM  
} UI!EIZ*~  
4tu2%Og)?  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ait/|a  
GbL,k? ey  
template < typename T1, typename T2 > @l;f';+  
struct result_2 mS%D" e  
  { w6wXe_N+M  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i, )kI  
} ; [n:R]|^a  
Q7Dkh KT  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Xt7uCs  
这个差事就留给了holder自己。 |faXl3|  
    .d8~]@U!<  
F`3 8sq  
template < int Order > E4{^[=}  
class holder; `q5*VqIhs  
template <> 7vHU49DV  
class holder < 1 >  z!F?#L5  
  { T %cN(0 @  
public : c^=,@#  
template < typename T > ;e[-t/SI  
  struct result_1 Zd~Z`B} &  
  { R_H di~ k  
  typedef T & result; C"F(kgL  
} ; "C0oFRk  
template < typename T1, typename T2 > 5q8bM.k\7N  
  struct result_2 ey Cg *  
  { Qp< 6qM35  
  typedef T1 & result; R"82=">v  
} ; 9pk<=F  
template < typename T > 4W1"=VL[g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z-/ E$j  
  { M VsIyP  
  return (T & )r; fYH%vr)  
} ,ur_n7+LH  
template < typename T1, typename T2 > g@S"!9[;U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |#MA?oz3T  
  { 9cj:'KG)!  
  return (T1 & )r1; \6sp"KqP  
} 2>UyA.m0  
} ; BGUP-_&  
T$RZRZo  
template <> J.*dA j  
class holder < 2 > &| ',o ?'F  
  { ;up89a-,9  
public : WF:i}+g+^  
template < typename T > _STN^   
  struct result_1 CRS/qso[Q'  
  { oU{m\r  
  typedef T & result; ^OYar(  
} ; K72U0}$B  
template < typename T1, typename T2 > J;G+6C$:  
  struct result_2 o,u-%  
  { RELLQpz3  
  typedef T2 & result; -x7b6o>$  
} ; 7zy6`O P  
template < typename T > MT|}[|_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N0/DPZX7  
  { }}K4 4<]u  
  return (T & )r; Lymy/9  
} Uln[UK  
template < typename T1, typename T2 > *qGxQ?/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q]<cn2  
  { MSsboSxA  
  return (T2 & )r2; V[A uw3)  
} C:zK{+  
} ; ^qYJx  
[,$] %|6wt  
EubF`w$KWX  
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> >。 WOR~tS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |%we@ E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d\D.l^  
h0d;a  
return l(i, j) = r(i, j); g!cTG-bh>J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0Ocy$  
WFULQQ*  
  return ( int & )i; ,;hI yT  
  return ( int & )j; HTvA]-AuM  
最后执行i = j; LZ}C{M{=5A  
可见,参数被正确的选择了。 !A,]  
iLNKC'  
J9zSBsp_  
C /\)-^  
IXe[JL:  
八. 中期总结 ;1A4p`)  
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?Cqe N  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #\_N-bVu  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 VkZrb2]v  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (Xi?Y/  
tQ&.;{5[f  
&2d^=fih  
]ECzb/  
#ih(I7prH  
Om,+59ua*  
九. 简化 L Me{5H  
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。 /Q 8E12  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ! av B&Z  
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: -1 ;BwlL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yIC8Rl  
  +-*/&|^等 aqSHo2]DX9  
2. 返回引用。 q;3.pRw(  
  =,各种复合赋值等 YIvJN  
3. 返回固定类型。 XXBN Nr_CK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y1GVno  
4. 原样返回。  yl0&|Ub  
  operator, 33z)F  
5. 返回解引用的类型。 XCc /\  
  operator*(单目) f 0A0uU8y  
6. 返回地址。 * 7u~`  
  operator&(单目) }RowAGWL  
7. 下表访问返回类型。 ms@*JCL!t  
  operator[] DK;p6_tT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xb1 i{d  
  operator<<和operator>> ?5_~Kn%2  
(LbAP9Zj#f  
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。 RY3ANEu+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: W ZdEfY{  
=NMT H[  
template < typename Left > ~w_4 nE  
struct value_return Cgq/#2BM  
  { r2M Iw  
template < typename T > 6A&e2K>A  
  struct result_1 2#:/C:  
  { _H@Y%"ZHJ6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =@q 9,H  
} ; 3omFd#EP  
G- wQ weJ9  
template < typename T1, typename T2 > $fES06%  
  struct result_2 *5?a% p  
  { /I&Hq7SW`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; VrLU07"0n  
} ; g S xK9P  
} ; ^L#\z7  
q_S`@2Dzz,  
H<T9$7Yr%r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z(V?pHv+  
uTgBnv(Y*  
下面我们来剥离functor中的operator() ]k~Vh[[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Jf6u E?.  
=.NZ {G  
return l(t) op r(t) >fHg1d2-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) tgoOzk^  
return op l(t) ?|!167/O  
return op l(t1, t2) x}Qet4vV  
return l(t) op #!V [(/  
return l(t1, t2) op 5dOA^P@`,M  
return l(t)[r(t)] juOOD   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;ELQIHnD"  
*AX)QKQ@  
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: E/ %S0  
单目: return f(l(t), r(t)); v\7k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {.F``2  
双目: return f(l(t)); ;m6Mm`[i<  
return f(l(t1, t2)); !#cZ!  
下面就是f的实现,以operator/为例 GBOz,_pw  
$mFsf)1]]?  
struct meta_divide \%\b* OO  
  { eveGCV;@  
template < typename T1, typename T2 > 04-phEA2Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9`{[J['V  
  { cy)b/4h@  
  return t1 / t2; QYDTb=h~  
} [XFZ2'OO  
} ; | rJ_  
Q]X0 O10  
这个工作可以让宏来做: - bL 7M5  
~:7AHK2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +wd} '4)  
template < typename T1, typename T2 > \ N!6{c~^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; x h[4d  
以后可以直接用 5wXe^G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $4.mRS97g  
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 Dz, Fu:)  
(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。。。) EFeGxM  
$$YLAgO4  
KLBV(`MS  
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 QrDrd A  
6w{^S~rqo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  I 0ycLx  
class unary_op : public Rettype t!^FWr&  
  { $ hB;r  
    Left l; Re?sopg0r  
public : 5r/QPJ<h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @ [_I|  
^5vFF@to  
template < typename T > CaNZScnZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aq3evm  
      { Avw"[~Xd  
      return FuncType::execute(l(t)); .UbmU^y|  
    } }]sI?&xB  
Y.rHl4  
    template < typename T1, typename T2 > GV)#>PL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2a*1q#MpAt  
      { R7T"fN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [ANit0-~  
    } ]OY6.m  
} ; W#'c6Hq2c  
&:L8; m  
>rlQY>5pH  
同样还可以申明一个binary_op 4s*P5w_'/  
!$h%$se  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R@>R@V>c  
class binary_op : public Rettype (]j*)~=V  
  { d%9I*Qo0,  
    Left l; &nn!{S^  
Right r; DMcvu*A  
public : ,)V*xpp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y'/`?CK  
DLyHC=%{+h  
template < typename T > 6N.mSnp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U._ U!U  
      { [OG-ZcNu?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3]'=s>UO>^  
    } |NtT-T)7  
pvy;L[c  
    template < typename T1, typename T2 > f]$ g9H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O~d!* A  
      { ml=1R >#'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); V2w[0^ L  
    } !QVd'e  
} ; toTAWT D  
f;u;hQxs  
* V W \  
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 T<zonx1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &%u,b~cL?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a-!"m  
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。 E\m?0]W|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \07Vh6cj  
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。。。 Xki/5roCQ|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w0/W=!_  
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) +*0THol-  
下面是修改过的unary_op G&C)`};  
e7#=F6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jn}6yXB  
class unary_op " "a+Nc  
  { ,eUMSg~P.7  
Left l; ^D4b\mF  
  73}k[e7e  
public : DA@ { d-A  
_%zU ^aE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} HqYaQ~Dth  
njUM>E,'  
template < typename T > 6w1:3~a  
  struct result_1 RB &s$6A  
  { bMSF-lQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /-|xxy  
} ; %< j=&  
G$@X>)2N8  
template < typename T1, typename T2 > =?*V3e3{  
  struct result_2 _4E+7+  
  { 9oq(5BG,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vN4X%^:(  
} ; ~o # NOfYi  
! h4So4p  
template < typename T1, typename T2 > WLh_b)V|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J7cqnj  
  { ~{NDtB)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D1g1"^~g  
} `HJwwKd  
W}=2?vHV=  
template < typename T > J| DWT+$#Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m",bfZ  
  { q?0goL  
  return OpClass::execute(lt(t)); *v5y]E%aW  
} HE,wEKp  
_%L3?PpF"  
} ; Ys3C'Gc  
9a4RW}S<  
\@F{Q-  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug K 6G n  
好啦,现在才真正完美了。 *l9Y]hinq  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^|\?vA  
^a}{u$<  
template < typename Right > Q@j:b]Y9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #F6ak,9S4  
  { 4Sl^cKb$7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 02+^rqIx5  
} T(}da**X  
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。 pucHB<R@bL  
AP~!YwLW  
;s!H  
WUV Q_<i+  
2>r.[  
十. bind wvYxL c#p0  
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。 i'u;"ot=  
先来分析一下一段例子 ?@,:\ ,G  
J+4uUf/d!  
oy'+n-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $R5-JvJJH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q6>vF)( -  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 FP Mk&  
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。 [/kO >  
我们来写个简单的。 (Zn\S*_@/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: OH(+]%B78  
对于函数对象类的版本: E}GSii%S  
&ar}6eO  
template < typename Func > zhe5i;M  
struct functor_trait $5o<Mj  
  { 0T5>i 0/  
typedef typename Func::result_type result_type; W7 E-j+2  
} ; S .jjB  
对于无参数函数的版本: gdT_kb5HL8  
+OmSR*fA0  
template < typename Ret > Y^G3<.B  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  R pbl)  
  { buFtLPe  
typedef Ret result_type; Y[DKj!v  
} ; vB{b/xmah  
对于单参数函数的版本: CvJm7c  
g}-Z]2(c#  
template < typename Ret, typename V1 > ^&.?kJM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5HN<*u%z  
  { QhUr aZ  
typedef Ret result_type; r;C\eN  
} ; 6T s`5$e  
对于双参数函数的版本: C] w< &o  
QFPx4F7(e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #77UKYj2L-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k ))*z FV  
  { m{ fQL  
typedef Ret result_type; .7FI%  
} ; m =}X$QF`^  
等等。。。 >B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mmL~`i/  
q#`^EqtUF  
template < typename Func > p'qH [<s  
struct func_return -/%jeDKp  
  { @45H8|:k  
template < typename T > o3qv945  
  struct result_1 ~PnpYd<2  
  { oDUMoX%4s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a`*WpP\+  
} ; m!60.  
sV[Z|$&Z  
template < typename T1, typename T2 > HW72 6K*  
  struct result_2 2hJ3m+N^  
  { Z!reX6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (N|xDl &;  
} ; [Z\1"m  
} ; - >I{ :#  
L0b] ^_ tI  
+c`C9RXk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 SsX05>  
uk  f\*  
template < typename Func, typename aPicker > 2bnIT>(  
class binder_1 i%PHYSJ.  
  { ddDJXk)!0  
Func fn; -_DiD^UcXn  
aPicker pk; )]> '7] i  
public : Q 02??W  
J7;n;Mx  
template < typename T > y~c[sW   
  struct result_1 oy bzD  
  { BC{J3<0bf@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "Vp: z V<S  
} ; EJaaW&>[  
, )pt_"-XA  
template < typename T1, typename T2 > >ha Ixs`9  
  struct result_2 TL{pc=eBo  
  { NvHy'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {_ho!OS>  
} ; #'Y6UGJ\n  
[I<'E LX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} JvJ!\6Q@  
`[` *@O(y  
template < typename T > k>;r9^D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `pAp[]SfQd  
  { o p5^9`"  
  return fn(pk(t));  ~uZLe\>K  
} 9 roth  
template < typename T1, typename T2 > \3(| c#c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xiOrk  
  { .'{6u;8  
  return fn(pk(t1, t2)); ="w8U'  
} ]#-/i2-K  
} ; 0/00 W6r0  
<_{4-Q>S3#  
-KJ!  
一目了然不是么? IfmIX+t?  
最后实现bind nP{sCH 1  
:f !=_^}  
Hs`#{W{.  
template < typename Func, typename aPicker > yH"$t/cU"R  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5nM9!A\D  
  { v6DxxE2n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0m YZ7S5g  
} g*r{!:,t  
)bCG]OM7<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :*&9TNU E@  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {Fp`l\,  
)4F/T,{;m  
十一. phoenix CMxjX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Jyz$&jqyr'  
L3=YlX`UL  
for_each(v.begin(), v.end(), ^I0GZG  
( oB{}-[G  
do_ o!l3.5m2d  
[ &(uF&-PwO4  
  cout << _1 <<   " , " I bv_D$cT  
] w{zJE]7  
.while_( -- _1), kG;eOp16R  
cout << var( " \n " ) qvfAG 0p  
) @a.6?.<L  
); X v7U<q  
F<oc Y0=9p  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: .t^UK#@#4  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %X9:R'~sP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :U-US|)(2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [;IDTo!<>  
)*TW\v`B  
+%le/Pg@  
template < typename Cond, typename Actor > 4<3?al&  
class do_while x(3 I?#kE  
  { 9?l?G GmQ  
Cond cd; ]g8i>,G  
Actor act; gSv[4,hXd  
public : iQm.]A  
template < typename T > =N@)CB7a  
  struct result_1 LE0J ;|1  
  { we H@S  
  typedef int result_type; u .pKK  
} ; An8%7xa7  
&` 00/p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} GOZQ5m -  
|B1; l<|`  
template < typename T > FQ_%)Ty2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [N+ m5{tT  
  { 6L:tr LuQ  
  do }4\!7]FVYX  
    { \%-E"[!  
  act(t); C$'D]fX  
  } fZw9zqg  
  while (cd(t)); z3vsz  
  return   0 ; MKVfy:g%So  
} x#:BE  
} ; M~ i+F0  
Q2[prrk%j  
Hlt8al3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4(Cd  
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。 B \_d5WJ<  
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。 Hn#GS9d_?  
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。 "J8;4p  
下面就是产生这个functor的类: ;Txv -lfS  
u6iU[5  
(/"K+$8'  
template < typename Actor > =$)4:  
class do_while_actor 6=G~6Qu  
  { 8z."X$  
Actor act; *gM,x4Y  
public : EI=Naq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V>FT~k_"  
O2`oe4."vd  
template < typename Cond > JGk3 b=K  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f.aB?\"f6  
} ; Uw2,o|=O  
#K :-Bys5v  
$S6HZG:N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }XGMa?WR  
最后,是那个do_ Z{,GZT  
3wN?|N  
0|fb< "  
class do_while_invoker n) _dH/"  
  { ;t;Y.*&=S  
public : ? fbgU  
template < typename Actor > @pF fpHq?>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5|<yfk8*J  
  { eK Z@ FEZ  
  return do_while_actor < Actor > (act); C%}]"0Q1  
} %]a @A8o0  
} do_;  k#axt Sc  
Snc; p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9 3W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /~3N@J  
最后来说说怎么处理break和continue y*VQ]aJ  
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。 KA5~">l  
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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