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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Wk\mgGn+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^(dGO)/  
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, "o^bN 9=  
nl)_`8=  
"q9~ C  
WIEx '{  
  class filler a%MzNH  
  { @O}IrC!bf  
public : $tDCS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <K DH  
} ; p@cfY]<7  
w&wA >q>&  
{(m+M  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: b!4N)t>gl  
.q5J^/kr  
5 4ak<&?  
r3+<r<gs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); + AcKB82  
?o(ZTlT  
Aj8l%'h[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 njy~   
>zPO>.?h7T  
*<`7|BH3  
TRs[~K)n  
二. 战前分析 LPq*ZZK  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ?r -\%_J_(  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 N5q}::Odc  
u"`5  
{\vI9cni|"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'h!h!  
  /* --------------------------------------------- */ ULp)T`P  
vector < int *> vp( 10 ); 9]]!8_0=r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7af?E)}v  
/* --------------------------------------------- */ Y=P9:unG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Mv/IMO0rR  
/* --------------------------------------------- */ GN:Ru|n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 88Fb1!a5Z  
  /* --------------------------------------------- */ S+.21,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ri/t(m^{W  
/* --------------------------------------------- */ w8AJ#9W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); wb(*7 &eP:  
o|z+!,  
^?$D.^g  
& cM u/}  
看了之后,我们可以思考一些问题: c8^+^.=pX  
1._1, _2是什么? tyc8{t#Z  
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。 -kG3k> by_  
2._1 = 1是在做什么? (w5u*hx  
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。 |Hx%f  
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$|_  
m.1LxM$8  
5xh!f%6  
三. 动工 @Ufa -h5"(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  =3h+=l[  
!7A"vTs  
:.C+?$iuX  
:wQC_;  
template < typename T > ??%)|nj.  
class assignment U>/<6 Wd  
  { IY];Ss&i  
T value; bin6i2b  
public : R^jlEt\&P  
assignment( const T & v) : value(v) {} GwgFi@itN  
template < typename T2 > k-{yu8*';  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2-B6IPeI  
} ; 9uA, +  
J y]FrSm^  
8!Wfd)4=,F  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =jJ H^Y2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >}-~rZ  
;):8yBMk  
L_tjcfVo  
%)zk..K{l  
  class holder 9k+N3vA  
  { "sFW~Y  
public : mZ`1JO9  
template < typename T > \\Y,?x_0T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gb.f%rlZ`  
  { Q{H17]W  
  return assignment < T > (t); TF BYY{Y  
} T&?w"T2y  
} ; $-m@KB  
9uuta4&uI  
5gO /-Zj  
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: %l Q[dXp  
J$1j-\KS  
  static holder _1; N YCj; ,V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5){tBK|  
zx ct(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X7e>Z)l  
而不用手动写一个函数对象。 qIB>6bv#x  
q!ee g  
MzG5u<D  
1v;'d1Hg;  
四. 问题分析 $8jaapNm@  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 d/l,C4p  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 P;j&kuW|zL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0LS -i%0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2K3MAd{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E|Q{]&$;Z"  
[:Be[pLC  
五. 问题1:一致性 qpoquWZ  
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?| x:p}w[WM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9X!ET!  
,o BlJvm  
struct holder Vre=%bGw  
  { l+t #"3  
  // Kl2}o|b   
  template < typename T > :qBGe1Sv(  
T &   operator ()( const T & r) const *U M! (  
  { g8KY`MBnC&  
  return (T & )r; 3 sl=>;-  
} <F ew<r2  
} ; !IN @i:m  
9t#P~>:jY}  
这样的话assignment也必须相应改动: R_7 6W&  
9e]'OKL+  
template < typename Left, typename Right > ]+mjOks~  
class assignment F{;; :  
  { Bw6L;Vu  
Left l; Hc M~  
Right r; yE}BfU {.  
public : f?Z|>3.2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &&&9  
template < typename T2 > ^/k ,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } CldDr<k3  
} ; R'L?Xn}3  
8qN"3 Et  
同时,holder的operator=也需要改动: 0D<TF>M;pn  
lw s(/a*c  
template < typename T > eI0F!Yon  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3B;}j/h2  
  { jM]d'E?ZLA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xHHV=M2l(s  
} fSjs?zd`  
@7fm1b  
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。 yQ'eu;+]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7u::5W-q  
{M [~E|@D  
return l(rhs) = r; )%qtE34`  
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。 IfMpY;ow=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x~EKGoz3  
Y87XLvig}  
template < typename Tp > Sl"BK0:%7  
class constant_t b~*i91)\  
  { )km7tA 0a  
  const Tp t; d/]|657u  
public : SRItE\"Xe  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~r&D6Y  
template < typename T > E?cZ bn*>`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const };r|}v !~_  
  { 3{e'YD~hP  
  return t; Tm_8<$ 7  
} /&(1JqzlB  
} ; 6{.J:S9n   
H2U:@.o2&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3fp> 4;ym'  
下面就可以修改holder的operator=了 036[96t,F  
# $~ oe"  
template < typename T > TF\sP8>V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const kYlg4 .~M  
  { B.*"Xfr8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `%=<R-/#7S  
} G6Nb{m  
$P nLG]X  
同时也要修改assignment的operator() .$0Pr%0pWI  
5un^yRMB-  
template < typename T2 > f-D>3qSS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H\#:,s{1  
现在代码看起来就很一致了。 H^ BYd%-  
="'- &  
六. 问题2:链式操作 NXI[q 'y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]Ik%#l.G_  
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。 [l*;E f,  
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。 Hb!6Z EmN%  
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。 8TPN#"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zCV7%,H~  
Qx t@ V  
template < typename T > g5Td("& n  
struct result_1 /:p8I6;  
  { :1;Q(9:v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %K1")s  
} ; u7].}60.'  
p/*"4-S  
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: _a5(s2wq+  
,2,5Odrz  
template < typename T > x=*L-  
struct   ref aWGon]2p  
  { EB,4PEe:  
typedef T & reference; 1'O0`Me>#  
} ; pM2a(\K,k^  
template < typename T >  zF: j  
struct   ref < T &> Uu'dv#4Iw  
  { $Q/Ya@o  
typedef T & reference; -5k2j^r;  
} ; #SnvV  
Uf$i3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |" 7 Y52d  
}l;Lxb2`  
template < typename T > ~pz FZ7n4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tsv$r$Se  
  { Lgi[u"Du  
  return l(t) = r(t); _~M^ uW^l  
} kg>>D  
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。 8omC%a}9m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2"&)W dm  
zOB=aG?/  
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 A'-_TFwW  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: c\.P/~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Fn+ ?u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v}[dnG  
最后的布局是: \#6Fm_b] u  
                Add A-uB\ L  
              /   \ `hrQw)5?r  
            Divide   5 XsL#;a C  
            /   \ ~uj;qq  
          _1     3 XG 0v  
似乎一切都解决了?不。 Bs!4H2@{(]  
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。 q p~g P  
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。 UtJa3ya  
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: YZE.@Rz  
MGt]'}  
template < typename Right > Q6'nSBi:A_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~cqryr9  
Right & rt) const aGoE,5  
  { (^n*Am;zlH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k6**u  
} XDz5b.,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =? :@  
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。 ycr"Y|  
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。 0 f/.>1M=  
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。 @pza>^wk  
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。 %f ju G  
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? :`Az/U[  
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: f CcD&<%  
~;#MpG;e  
template < class Action > Es'Um,ku  
class picker : public Action >-)h|w i  
  { P0GeZ02]  
public : XbXA+ey6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #exss=as/  
  // all the operator overloaded 9NpD!A&64<  
} ; [=%YV# O  
d"Q |I  
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。 NPjv)TN}3  
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: 0$vj!-Mb^j  
6oL1_)  
template < typename Right > .[s2zI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f4('gl9  
  { !|G(Yg7C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (lH,JX`$a  
} USPTpjt8R  
SU%DW4 6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \h{r;#g  
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~ON=  
%y`7);.q  
template < typename T >   struct picker_maker >_ \<E!j  
  { cu7(.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =y]$0nh  
} ; &%C4Ugo  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KFWJ}pNq  
  { Ob<W/-%5tH  
typedef picker < T > result; =U-r*sGLN  
} ; RMXzU  
#`SD$;  
下面总的结构就有了: S"2qJ!.u  
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。 m7|RD]q&  
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。 ^4$ 'KIq  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n&XGBwgW  
至此链式操作完美实现。 0 t.p1  
m}Y0xV9  
sq0 PBEqq  
七. 问题3 ~Pf5ORoe  
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。 g@v s*xE  
A}VYb:u/  
template < typename T1, typename T2 > tbDoP Y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m6n!rRQ^U  
  { t-e5ld~a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); oR#:Nt X@  
} 8\ha@&p  
j6}R7 $JR  
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: '` CspY  
t!;/Z6\Pb  
template < typename T1, typename T2 > g[z.*y/  
struct result_2 :VA.QrKW  
  { _GtBP'iN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B5am1y{P#  
} ; C 'mL&  
W  0[N0c  
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? [bQj,PZ&  
这个差事就留给了holder自己。 }E^S]hdvz  
    X=X\F@V:u  
$ItF])Bj5N  
template < int Order > ZXb0Y2AVx  
class holder; wdE?SDs  
template <> %'Xk)-+y  
class holder < 1 > &~DTZg Y  
  { Z'v-F^  
public : T6 #"8qz<  
template < typename T > 'W. V r4  
  struct result_1 v6a]1B   
  { d.<~&.-$  
  typedef T & result; k)(Biz398E  
} ; Y;J*4k]  
template < typename T1, typename T2 > _O:WG&a6  
  struct result_2 F1azZ (  
  { o@E/r.uK  
  typedef T1 & result; -7-['fX  
} ; ) |#%Czd4  
template < typename T > _sHK*&W{CT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dWRrG-'  
  { Zf*r2t1&P  
  return (T & )r; ZFh+x@  
} %i{;r35M;9  
template < typename T1, typename T2 > *e"a0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cd@.zg'sYn  
  { 8%{q%+  
  return (T1 & )r1; !UBO_X%dz  
} V1=*z  
} ; vFmJ;J  
vxlOh.a|/L  
template <> wzcai 0y*  
class holder < 2 > USML~]G z  
  { v[k5.\No  
public : \&xl{64  
template < typename T > J QKdW  
  struct result_1 V2&^!#=s  
  { dG'SZ&<  
  typedef T & result; 7LZ^QC  
} ; (il0M=M  
template < typename T1, typename T2 > tOdT[&  
  struct result_2 /ONV5IkPy  
  { :Waox"#=g  
  typedef T2 & result; "&YYO#YO  
} ; l3i,K^YL  
template < typename T > ]n1dp2aH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *6ZCDm&N  
  { *e.*=$  
  return (T & )r; ;]D(33) (  
} H6kf K5,  
template < typename T1, typename T2 > P1kB>" bR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0`#(Toe{B  
  { =o dkz}bU  
  return (T2 & )r2; KlxN~/gyik  
} "`tXA  
} ; 0Dv JZ|e  
!-]C;9 Zd  
~XM[>M\qB  
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> >。 8}p8r|d!ls  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _cI_#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Rhgj&4  
h,t|V}Wb  
return l(i, j) = r(i, j); w:=V@-S 8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (-yl|NFBw  
[W,|kDK  
  return ( int & )i; GUp;AoQ  
  return ( int & )j; H ZJL/=;  
最后执行i = j; =C7 khE  
可见,参数被正确的选择了。 pgc3jP!  
&K%aw  
SOh-,c\C  
E$\~lcq  
8^ep/b&|  
八. 中期总结 lvSdY(8  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: *MM#Z?mP  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 eBr4O i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c=p=-j=.J  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T.&7sbE_  
XJ\hd,R   
3fS}:!sQ  
mX# "+X|  
6Z:YT&,f  
C0 ) Z6  
九. 简化 *7gT}O;p 5  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 u:P~j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |^n3{m  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ! >.vh]8g  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 nS.G~c|  
  +-*/&|^等 /MTf0^9  
2. 返回引用。 Fe=8O ^\  
  =,各种复合赋值等 qt?*MyfV  
3. 返回固定类型。 ?Hz2-Cn  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1 i|.h  
4. 原样返回。 >>'C :7+Y  
  operator, 6F0(aGs  
5. 返回解引用的类型。 v"6 \=@  
  operator*(单目) 5 9 2;W-y  
6. 返回地址。 rGwIcx(%  
  operator&(单目) >l1 r,/\\  
7. 下表访问返回类型。 x"B' zP  
  operator[] Utl t<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y*YFB|f?  
  operator<<和operator>> eD#XDK  
[I+9dSM1t  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 'ig, ATY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _9If/RD  
4YA./j%'  
template < typename Left > 4SVW/Zl.?  
struct value_return >IvBU M[Rt  
  { 'imU `zeo  
template < typename T > p]|LV)R n  
  struct result_1 *o?i:LE]  
  { Fz"ff4Bx [  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f05d ;  
} ; zmFws-+A  
:[7lTp   
template < typename T1, typename T2 > MiGcA EF;  
  struct result_2 n'w,n1z7  
  { @'jf KW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  -;c  
} ; 6SEltm(  
} ; yY=<'{!  
c[(Pg%  
n~r 9!m$<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wq0aF"k  
N+Sq}hI  
下面我们来剥离functor中的operator() s;.=5wcvi?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: R,0Oq5  
$Xf(^K  
return l(t) op r(t) G2Qjoe`Uc  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) DZ`k[Z.VZ  
return op l(t) =Viy^ieN$  
return op l(t1, t2) oK+Lzb\d{M  
return l(t) op U6j/BJT"  
return l(t1, t2) op )2j:z#'>  
return l(t)[r(t)] %$X\"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \HSicV#i  
:=!Mh}i  
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: 4<gJ2a3  
单目: return f(l(t), r(t)); Z7#7N wy4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y`li> .\  
双目: return f(l(t)); v*TeTA %  
return f(l(t1, t2)); {*xBm#  
下面就是f的实现,以operator/为例 avNLV  
&?<AwtNN  
struct meta_divide SGf9U^ds  
  { I'_v{k5ZI  
template < typename T1, typename T2 > &L3 #:jSk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $Z6D:"K  
  { X>3^a'2,E  
  return t1 / t2; iJnh$jo  
} h|W%4|]R)  
} ; TVkcDS  
$I8[BYblB  
这个工作可以让宏来做: &9P<qU^N)  
a@ W7<9fY;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;'1Apy  
template < typename T1, typename T2 > \ /H&aMk}J@y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; myvh@@N  
以后可以直接用 ]N}]d +^6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P;GprJ`l  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 6VR[)T%  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 2%YXc|gGT  
D rS?=C@  
^, wnp@  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 m5gI~1(9  
Oxa5Kfpa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > el*9 Ih  
class unary_op : public Rettype ~3 @*7B5Q  
  { Czu1)y  
    Left l; pGkef0p@  
public : 9ECS,r*B  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jsm0kz  
P9yw&A  
template < typename T > #s^s_8#&e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mQ,{=C=D  
      { Xp^$ E6YFy  
      return FuncType::execute(l(t)); :~-i&KNk  
    } Xw(3j)xQ  
2f{kBD  
    template < typename T1, typename T2 > AU`OESSI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7A0dl}:  
      { O5MDGg   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B9W/bJ6%  
    } "::9aYd!  
} ; ~d+O/:=K_  
.0 X$rX=  
lC{L6&T  
同样还可以申明一个binary_op 04\Ta  
..$>7y}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a7 )@BzF#  
class binary_op : public Rettype R0IF'  
  { M,G8*HI"  
    Left l; ` ,-STIh)  
Right r; x!+Z{x   
public : }200g_^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #M:B3C!ouY  
1^sbT[%R  
template < typename T > I~k=3,7<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3_U\VGm  
      { enPYj.*/0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Hdna{@~  
    } Nh:4ys!P  
Cqa3n[Mhw1  
    template < typename T1, typename T2 > X|)Il8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B$`d&7I;D  
      { @>Ek'~m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Cz[5Ug'V  
    } $w`veP  
} ; ck~ '`<7  
=W |vOfy  
"c EvFY  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 8J^d7uC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +7^w9G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) At|h t  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 l]>!`'sJL  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~D_ rZ&  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 :SdIU36  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C#T)@UxBZ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) .W-=x,`hY4  
下面是修改过的unary_op pKYLAt+^>  
BArJ"t*/z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wRj~Qv~E  
class unary_op K)N)IZ1q  
  { _-(z@  
Left l; /O_0=MLp  
  +>^[W~[2  
public : xpz`))w  
qs "s/$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6T]Q.\5BZ  
rr>IKyI'  
template < typename T > nDF&EE  
  struct result_1 $'y1 Po'2  
  { ID+,[TM`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W=F3XYS  
} ; +O,V6XRr  
Ho>p ^p  
template < typename T1, typename T2 > QdirE4W  
  struct result_2 p>!1S  
  { (\tq<h0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FfjC M7?  
} ; O2$!'!hz  
_3I3AG0e  
template < typename T1, typename T2 > <G&WYk%u*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~V!EtZG$  
  { v(a9#bMZU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); PQQgDtiH  
} ?'T"?b<  
HoMQt3C  
template < typename T > Qk|( EFQ9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d{?)q  
  { e5FCqNip'  
  return OpClass::execute(lt(t)); #%qqL  
} ^?#@[4?"  
]y$)%J^T  
} ; [;Vi~$p|Eo  
(tTLK0V-|3  
e1oFnu2R  
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 )!BB/'DRQ  
好啦,现在才真正完美了。 KqFmFcf|  
现在在picker里面就可以这么添加了: _AVy:~/  
+V6j`  
template < typename Right > rknzo]N,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MG;4M>H  
  { ZjE~W>pkQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); qmQFHC_  
} Lax9 "xI  
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。 7eTA`@v5A  
;.L!%$0i#  
`Uu^I   
G &m>Ov$#&  
[;)~nPjI  
十. bind :U7;M}0  
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。  n})  
先来分析一下一段例子 $&bU2]  
DrW/KU,{+(  
LPsh?Ca?N  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %L.lkRs  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _P>1`IR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l)|z2 H  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 !d/`[9jY  
我们来写个简单的。  <Wp`[S]r  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9Y;}JVS  
对于函数对象类的版本: <?{ SU   
~_ (!}V  
template < typename Func > _.u~)Q`6  
struct functor_trait \?aOExG I  
  { hg(KNvl  
typedef typename Func::result_type result_type; c>M_?::)0  
} ; 4mki&\lw`  
对于无参数函数的版本: >6n@\n  
R9S7_u  
template < typename Ret > cKaL K#~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \xy:6gd:  
  { >eTf}#s?S  
typedef Ret result_type; <t% Ao,"  
} ; Fj '\v#h  
对于单参数函数的版本: Rh5@[cg%  
h;&&@5@lM  
template < typename Ret, typename V1 > 0;. e#(`-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e&r+w!  
  { CR} >  
typedef Ret result_type; u0<d2Y  
} ; 3 ATN?V@  
对于双参数函数的版本: K+(m'3`  
c`Lpqs`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <h)deB+}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G:H(IA7Z  
  { <e@I1iL37y  
typedef Ret result_type; Ly@U\%.  
} ; MZgmv  
等等。。。 &Z#Vw.7U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8Xt=eL/P  
zW|$x<M^  
template < typename Func > Z3&XTsq  
struct func_return T#ecLD#  
  { P#M<CG9  
template < typename T > e!O &~#'h}  
  struct result_1 (cbB %  
  { X7(rg W8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  M}_M_  
} ; 0nF>zOmc  
C{lB/F/|!  
template < typename T1, typename T2 > 7!]k#|u  
  struct result_2 aC $h_  
  { F!DrZd>\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YB(#]H|8S  
} ; L>|A6S#y8/  
} ; fh/)di  
wFH(.E0@Q  
XmE_F  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nJnO/~|  
kr &:;  
template < typename Func, typename aPicker > J\,@Bm|1n{  
class binder_1 XF0*d~4  
  { >QbI)if`1  
Func fn; .>cL/KaP  
aPicker pk; <ZN) /,4PS  
public : CVn;RF6  
4.$hHFqS^5  
template < typename T > 5wVi{P5+  
  struct result_1 Xlgz.j7XR  
  { .-gm"lB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; LQuYCfj|  
} ; o>!~*b';g,  
J@&$U7t  
template < typename T1, typename T2 > "@):*3 4  
  struct result_2 @5 POgQ8  
  { )xXrs^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M zA  
} ; DXw9@b  
}sm56}_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3n=cw2FG  
et7T)(k0  
template < typename T > 4%Wn}@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &vGEz*F  
  { Y?q*hS0!H  
  return fn(pk(t)); 2R~=@  
} 0bRkC,N (  
template < typename T1, typename T2 > q, 19NZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |R|U z`  
  { V%Z[,C u+  
  return fn(pk(t1, t2)); h3vm< R;  
} o Q!g!xz  
} ; uc{Qhw!;:  
7kew/8-  
4 Q>jP3  
一目了然不是么? _<&K]e@dp  
最后实现bind 7xa@wa?!L  
>H]|A<9u(  
g#bfY=C  
template < typename Func, typename aPicker > 5<>R dLo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b&_u O  
  { Hr64M0V3B  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ](( >i%%~  
} p{pzOMi6  
}<x!95  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V-o`L`(F`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -^NAHE$bW  
wr6xuoH  
十一. phoenix e#Zf>hlAz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: t,as{.H{h  
M,dzf  
for_each(v.begin(), v.end(), d1LTyzLr  
( t+Q|l&|0  
do_ r z>zdj5}  
[ Y+5A2Z)f[  
  cout << _1 <<   " , " pOe`*2[  
] Eo3Aak o  
.while_( -- _1), D -\'P31  
cout << var( " \n " ) "Y J;-$rb  
) Hi 0df3t  
); 3qwYicq,  
@R Yb-d  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: q?'gwH37  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 6 GevO3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YnL?t-$Gg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: P(gID  
OrqJo!FEg{  
2$/gg"g+  
template < typename Cond, typename Actor > dJ"xW; "  
class do_while .TrQ +k>  
  { "u> sS  
Cond cd; ucm.~1G(  
Actor act; ?;=Y1O7N(  
public : 9Z_OLai  
template < typename T > q@!H^hd}  
  struct result_1 =;?PVAdu%#  
  { 38.J:?Q  
  typedef int result_type; c#-97"_8  
} ; d"$oV~>P|  
as47eZ0\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #K~j9DuR  
XQoT},C  
template < typename T > ?9ho|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^T J   
  { V5^b6$R@  
  do \:)o'-   
    { >"My\o  
  act(t); !/lY q;$R  
  } o_^d>Klb8  
  while (cd(t)); C36.UZoc  
  return   0 ; aGkVC*T  
} 1H@rNam&  
} ; 4Xho0lO&  
wjGjVTtHs  
HC`3AQ12!&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,(Hmk(,  
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。 !`Yi{}1_  
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。 <("w'd}  
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。 s 7cyo ]  
下面就是产生这个functor的类: ~;4k UJD  
+W3>Yg%)X  
5x'y{S<  
template < typename Actor > 9%k.GE  
class do_while_actor OU5|m%CmO  
  { P!&CH4+  
Actor act; .F$AmVTN  
public : uM6!RR!~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j24  
KO;61y:  
template < typename Cond > wg~`Md  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .*ovIU8  
} ; gd,%H@3  
!rqR]nd  
l,2z5p  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V.[#$ip6:  
最后,是那个do_ '{*>hj5.8  
P T.jR*  
s5 'nWMo  
class do_while_invoker 5WN Z7cO  
  { ^"#rDP"v  
public : :NyEd<'  
template < typename Actor > YD.^\E4o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :|mkI#P.  
  { :pu{3-n.  
  return do_while_actor < Actor > (act); %hb5C 4q  
} RL)3k8pk  
} do_; d*(\'6?  
"8 mulE,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @{a-IW 3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _Cs}&Bic_  
最后来说说怎么处理break和continue T/6=A$4 #  
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。 |6Z M xY  
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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