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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wVA|!>v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b~C$R[S  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, rspayO<]3  
>(tn"2  
/Go K}W}  
Uo_tUp_Q  
  class filler ]Lqt( c  
  { p'?w2YN/  
public : 8{Fm[ %"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8?Y['  
} ; Vjm_F!S  
])#\_' fg  
%im#ww L%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ,rwuy[Q8  
'!Kf#@';u  
x q-$\#O  
nxap\Lf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $ Cjk  
3Gr&p6  
AdoZs8Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w, jcm;  
{sv{847V  
rp :wQ H7  
<B&R6<]T  
二. 战前分析 k6?cP0I)5  
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。 VzRx%j/i  
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 j%*7feSNC  
=OV2uq  
fd8#Ng"1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %xyX8c{sP  
  /* --------------------------------------------- */ -#A:`/22  
vector < int *> vp( 10 ); c;I, O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +MO E  
/* --------------------------------------------- */ gKb0)4 AK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 88a<{5 :z  
/* --------------------------------------------- */ e}cnX`B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); xQlT%X;'  
  /* --------------------------------------------- */ H.J5i~s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); fRg=!<#%  
/* --------------------------------------------- */ 8<)$z?K   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Oz:ZQ M  
OalP1Gy  
2+9 2Q_+  
_8h8Wtif  
看了之后,我们可以思考一些问题: bn 4 &O  
1._1, _2是什么? c 8QnN:n  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 -Ubj6 t_K  
2._1 = 1是在做什么? .1*DR]^`  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #DP7SO  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2Q$\KRE  
f'dK73Xof  
7-9;PkGG.A  
三. 动工 =!-5+I#e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~ |,e_ zA  
_& 4its  
t&814Uf&\  
D)&o8D`  
template < typename T > DQ=N1pft2v  
class assignment A@$fb}CF  
  { iIU( C.I  
T value; FyEDt@J  
public : %N~C vN@T  
assignment( const T & v) : value(v) {} VVrwOo CN  
template < typename T2 > n'64;J5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q59/ex  
} ; BxX$5u  
{u 30r c"  
c%YDt`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 A:Rw@ B$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !J.rM5K  
d0C8*ifFO  
'=TTa  
ix Ow=!@  
  class holder r2G*!qK*1  
  {  "jU  
public : bBE^^9G=Z  
template < typename T > }g,X5v?W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D$_8rHc\A  
  { &R\XUxI  
  return assignment < T > (t); ehc<|O9tY  
} @&/\r 7 '  
} ; ?2~U2Ir]:  
] EyeBF)$  
NFoZ4R1gy  
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: cy:;)E>/  
$ WFhBak8  
  static holder _1; eECj_eH-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !5;t#4=  
I>m;G `  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PbUI!Xqe`  
而不用手动写一个函数对象。 qU6BA \ZL  
712=rUI%!  
c57bf  
nJ# XVlHc  
四. 问题分析 >7FSH"8[,  
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。 E2yz=7sv5  
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(i\'#5+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l Z~+u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]b\WaS8I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Rk[8Bd?  
iH _"W+dq  
五. 问题1:一致性 *7vue"I*Z  
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?| By/bVZks  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Pt3[|4L  
~M[>m~8  
struct holder O&P>x#w  
  { :Ba-u  
  // OX,F09.C  
  template < typename T > &@'V\5G  
T &   operator ()( const T & r) const v=+k"gm6  
  { )K.R\]XR  
  return (T & )r; CI1m5g [P  
} S^g]:Xh&  
} ; cd"wNH-  
2 TCRS#z  
这样的话assignment也必须相应改动: `hF;$  
g Np-f  
template < typename Left, typename Right > \R;K>c7=  
class assignment @5*xw1B  
  { ZmO' IT=Ye  
Left l; }Ch[|D=Wd6  
Right r; wL|7mMM,  
public : hd=j56P5P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} = P8~n2V  
template < typename T2 > IgiqFV {  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <\xQ7|e  
} ; @{de$ ODu  
lvig>0:M  
同时,holder的operator=也需要改动: G\IocZ3Gz  
|x[$3R1@  
template < typename T > r2)pAiTM*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  bn|DRy  
  { A@ { !:_55  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L3' \r  
} <wqRk<  
= tP$re";o  
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。 I1J)#p%H.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .i\wE@v  
1#kawU6[]  
return l(rhs) = r; %[+/>e/m  
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。 >|S>J+(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V?WMj $l<  
gNi}EP5>  
template < typename Tp > :Q#H(\26r  
class constant_t o[H\{a>  
  { |<2JQ[]  
  const Tp t; iqlVlm>E  
public : vD"_X"v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8ST~$!z$  
template < typename T > /T4VJ{D  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }W)Mwu'W  
  { qFGB'mIrFz  
  return t; .k|-Ks|d|  
} jS}'cm-  
} ; aliQ6_  
\c'%4Ao  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !}C4{Bgt*  
下面就可以修改holder的operator=了 _fe0,  
CYMM*4#  
template < typename T > ]qF<Zw7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %G^(T%q| m  
  { 4I+.^7d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); k.h^ $f  
} olslzXn7o  
+&zb^C`J  
同时也要修改assignment的operator() oO}>i0ax*  
X$ejy/+.  
template < typename T2 > s:G [Em1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U &f#V=Rg  
现在代码看起来就很一致了。 CJtr0M<U+  
\_)02ZT:  
六. 问题2:链式操作 nN!vgn j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 la1D2 lM  
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。 MH2OqiCI  
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。 <m:4g ,6  
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。 {m>~`   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sL;z"N@PK  
SIJ# ?0,  
template < typename T > V&$  J;  
struct result_1 fjF!>Dy  
  { G<Th<JF)Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k^~@9F5k  
} ; gA|!$ EAM  
kz3?j<  
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: s-Q7uohK  
cG<Q`(5~  
template < typename T > H{&a)!Ms  
struct   ref m.|qVN  
  { +YkmLD  
typedef T & reference; v_[)FN"]Y.  
} ; F?!};~$=Z  
template < typename T > &3+1D1"y/  
struct   ref < T &> _?*rtDzIM  
  { Jq=X!mT d.  
typedef T & reference; A;b=E[i v  
} ; Uv#>d}P  
c g3Cl[s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /[p?_EX@  
#%9oQ6nO  
template < typename T > *tIdp`xT/T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m[//_TFf]  
  { -%7Jj;yA  
  return l(t) = r(t); jcT{ugpq  
} 0m)-7@  
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。 "{,\]l&o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A?^A*e  
yd{Y}.  
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 K*J4&5?/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ski1f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 MxFt;GgE8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `ja`#%^\u  
最后的布局是: 8T!fGzHx  
                Add $4#=#aKW.  
              /   \ <yPq;#z(!  
            Divide   5 mdmZ1:PBM  
            /   \ YMd&To0s  
          _1     3 a 5~G  
似乎一切都解决了?不。 /gMa"5?,  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 OtrXYiKB   
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 #VP-T; Ahe  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 8ItCfbqa6  
?[a7l:3-[  
template < typename Right > |>jqH @\P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7TMDZ*  
Right & rt) const "\wDS2M)  
  { FB?q/ _  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %Q>~7P  
} Q>06dO~z8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 JI{OGr  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 1"~O"msb  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Q 37V!  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ySPlyhGF  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 WOe{mwhhj  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? zz+M1n-;o  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 4w?]dDyc%  
@ ~0G$  
template < class Action > T<9dW?'|  
class picker : public Action kHz+ ZY<?  
  { ;%3thm7+  
public : 9!Q $GE?vl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q0[CH~  
  // all the operator overloaded YFC0KU  
} ; ] k3GFPw  
6KZ8 .m}:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 5 O{Ip-  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: { c6DT  
troy^H  
template < typename Right > >qh>Qm8w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Dn{19V. L  
  { TA-(_jm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p: Q%Lg_I  
} a{%52B"  
&)fhlp5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Sl+jduc  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ;N> {1  
/S2p``E+  
template < typename T >   struct picker_maker ~Q{[fy=  
  { !)l%EJngL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6@ (k8<3  
} ; nEZ-h7lzl(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q:D0$YY0  
  { o q'J*6r  
typedef picker < T > result; )U/@J+{{  
} ; fjz2m   
lN= m$J  
下面总的结构就有了: ~8n~4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 eaZ)1od  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 T[8"u<O96  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \V!X& a  
至此链式操作完美实现。 MU^xu&MB  
S9F]!m^i  
[/#k$-  
七. 问题3 {TcbCjyw  
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。 4BUK5)B  
iJynR [7  
template < typename T1, typename T2 > ,& pF:ql F  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I,`D&   
  { h9)]N&07b  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2Xq!'NrS  
} x:&L?eOT  
tp,mw24  
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: ngH~4HyT  
c?3F9 w#  
template < typename T1, typename T2 > ck4T#g;=  
struct result_2 9DP75 ti  
  { ;29XvhS8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <EMLiiNY  
} ; U K]{]-  
  xhVq  
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? JQvQm|\nc  
这个差事就留给了holder自己。 NXG}0`QVT  
    xa%ktn  
{bq-: CZe  
template < int Order > j}x O34  
class holder; ;^H+ |&$>  
template <> a?Qcf;o  
class holder < 1 > O ]4 x;`)  
  { :R_#'i  
public : { P\8g8  
template < typename T > >i#_)th"U!  
  struct result_1 9rvxp;  
  { KohQ6q  
  typedef T & result; 5yN8%_)T  
} ; bZ@53  
template < typename T1, typename T2 > Xy(SzJ %  
  struct result_2 D*2p  
  { $d"f/bRWy  
  typedef T1 & result; s R0e&Y  
} ; qKb- aP-  
template < typename T > !kk %;XSZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u Z39Vx  
  { Y_ ;i  
  return (T & )r; x#}eC'Q  
} 576-X _a,  
template < typename T1, typename T2 > AB|VO4-?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kBQenMm  
  { : 1f5;]%N  
  return (T1 & )r1; V/wc[p ~  
} r7BH{>-  
} ; ?}>Z_ ("  
#o |&MV_j  
template <> a.*j8T  
class holder < 2 > A ** M"T  
  { <cS7L0h  
public : oB}G^t  
template < typename T > @ke})0 `5  
  struct result_1 ^1& LHrT  
  { "jN-Yd,z  
  typedef T & result; `/j|Rb|eow  
} ; `0WA!(W  
template < typename T1, typename T2 > H2R^t{ w  
  struct result_2 ]GPz>k  
  { ~9'4w-Sy  
  typedef T2 & result; {{)[Ap)  
} ; */dsMa  
template < typename T > `]I5WTt*X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N(/<qv  
  { 5 Yibv6:3a  
  return (T & )r; ALieUf  
} [<1+Q =;  
template < typename T1, typename T2 > [q{Txe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3 BhA.o  
  { L-:L= snO  
  return (T2 & )r2; tJF~Xv2L!  
} GBOmVQ $Hb  
} ; 3V!&y/c<  
d`][1rZk  
&Or=_5Y`  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。  G#n)|p  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5z mHb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (<~ R[sT|  
>oaEG5%d  
return l(i, j) = r(i, j); L<>NL$CrN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NHVx!Kc  
*RE-K36m|u  
  return ( int & )i; |[7$) $  
  return ( int & )j; cb&In<q  
最后执行i = j; teNQUIe-  
可见,参数被正确的选择了。 I=Dk'M  
ymVd94L  
4bjp*1*]  
7,VWvmWJex  
bh6wI%8H  
八. 中期总结 +dpj?  
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: ^dKaa  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6e-h;ylS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 '# 2J?f'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4 J2F>m40  
GoA>sK  
T@.m^|~  
t>u9NZt G  
~vZzKRVS  
u,9U0ua@;  
九. 简化 Im1qWe  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 L*oL KigT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]=VI"v<X  
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: >w;W& [  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0$Db@  
  +-*/&|^等 *(.^$Iq4  
2. 返回引用。 s-S"\zX\D  
  =,各种复合赋值等 M\4;d #  
3. 返回固定类型。 BQ)43Rr>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [ +@<T)  
4. 原样返回。 L k+1r8  
  operator, \I{A33i2w  
5. 返回解引用的类型。 rX d2[pp  
  operator*(单目) Y]0y -H  
6. 返回地址。 m:<3d]L  
  operator&(单目) T>o# *{q n  
7. 下表访问返回类型。 8=AKOOU7>  
  operator[] ~7lvY+k)<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <?}g[]i  
  operator<<和operator>> 0|vWwZq  
'MlC 1HEp  
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。 Zpd>' ${4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2Yjysn  
\uIC<#o"N  
template < typename Left > 5i&V ~G  
struct value_return rmoEc]kt]  
  { 2 ~'quA  
template < typename T > %K,,Sl_  
  struct result_1 n=MYv(Pp}  
  { jM<Ihmh|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7B :aJfxM  
} ; L%Hm# eFx  
?q&mI*j!  
template < typename T1, typename T2 > ,"R_ve  
  struct result_2 'F~SNIay  
  { ;$;/#8`>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p5BcDYOw`  
} ; /YR $#&N2  
} ; f|E'eFrFk  
0~+:~$VrT  
tC~itU=V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0R%58,R  
x"T^>Q  
下面我们来剥离functor中的operator() F+r6/e6a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ik)Q0_<a  
mmK_xu~f28  
return l(t) op r(t) U<gw<[>f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )$g /PQ  
return op l(t) }PuO$ L  
return op l(t1, t2) :AGQkJb  
return l(t) op Im#$iPIvT  
return l(t1, t2) op Z%Kj^ M  
return l(t)[r(t)] 8r,%!70  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |th )Q  
_xsYcw~)  
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: [AwE  
单目: return f(l(t), r(t)); 06;{2&ju<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [RuY'  
双目: return f(l(t)); dj]N59<  
return f(l(t1, t2)); 6*Qpq7Ml  
下面就是f的实现,以operator/为例 xb>+~59:  
yp/*@8%_E  
struct meta_divide Rw% KEUDm  
  { z<*]h^ !3  
template < typename T1, typename T2 > w5\)di  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \}W.RQ^3  
  { 2uEu,YC  
  return t1 / t2; N*W.V,6yH  
} #1k,t  
} ; oc Uu  
u6RHn;b  
这个工作可以让宏来做: _=#mmZkq  
58,mu#yq6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;zODp+4@Q  
template < typename T1, typename T2 > \ "(GeW286k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w ?aLWySYT  
以后可以直接用 (H^o8J   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LPF?\mf ^4  
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 &9tsk#bA.g  
(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。。。) @RW%EXKt  
Vo[4\h#$  
,Nh X%  
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 RPwSo.c4  
!}?]&[N=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;GSj }Nq  
class unary_op : public Rettype eNb =`  
  { -`&;3 7  
    Left l; RqR  X  
public : {wySH[V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} f 5Oh#  
,fRb6s-  
template < typename T > gw:BKR'o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u)-l+U.  
      { KivzgNz  
      return FuncType::execute(l(t)); AaVlNjB  
    } M-hnBt  
KW\`&ki  
    template < typename T1, typename T2 > \)*qW[C$a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H#K|SSqY?  
      { ,H8P mn?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7 pV3#fQ  
    } C.O-iBVe#  
} ; 10(N|2'q  
u QCS%|8C  
]LjW,b"  
同样还可以申明一个binary_op Re_.<_$  
t|%ul6{gz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =9-c*bL  
class binary_op : public Rettype vr$ [  
  { '"Gi&:*nQ<  
    Left l; ko$R%W&T  
Right r; =8-e1R/  
public : -L@=j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4j5plm=  
D@e:Fu1\R  
template < typename T > KC'{>rt7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ND*5pRzvp  
      { %0QYkHdFR`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); IV76#jL  
    } #%~wuCn<K  
A7se#"w  
    template < typename T1, typename T2 > O#g31?TO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lf 3W:0 K  
      {  OxRzKT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2\ n6XAQ*  
    } qW*)]s)z  
} ; G8VWx&RE  
!WN r09`  
}tN"C 3)@  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Flsf5 Tr0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zKv}J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }/|1"D  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 rnUe/HjH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :B im`mHl  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 \TjsXy=:)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P$Nwf,d2u  
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) LvS`   
下面是修改过的unary_op bA:abO  
SX#ATf6#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0t8-oui  
class unary_op [LE_lATjU  
  { 3$_wAt4w  
Left l; Ktoxl+I?  
  L fhd02  
public : %VgR *  
r?{tBju^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6B=J*8 Hs  
sHNt>5p  
template < typename T > cOSUe_S0w[  
  struct result_1 TeHR,GB  
  { ^VD14V3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;-59#S&?tB  
} ; 2]|+.9B  
sNWj+T  
template < typename T1, typename T2 > /}Max@.`  
  struct result_2 k# /_Zd  
  { kjH0u$n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1:?Wv DN=  
} ; \7RP6o  
'Q# KjY  
template < typename T1, typename T2 > ].eGsh2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V<b"jCXI  
  { HQ"D>hsuU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *&7Av7S  
} @<_4Nb  
b?z8Yp6  
template < typename T > LaRY#9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8D-g%Aj-  
  { Zi^&x6y^  
  return OpClass::execute(lt(t)); gqE{  
} @l 1 piz8  
K:mb$YJ&  
} ; uv,t(a.^  
_15r!RZ:1  
:2La,  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug I_Q'+d  
好啦,现在才真正完美了。 >Py=H+d!j  
现在在picker里面就可以这么添加了: WlU5`NJl]2  
mAz':R[  
template < typename Right > }2}hH0R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "[76>\'H  
  { >k"/:g^t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); DEIn:d  
} #8cY,%<S]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ,`K'qms  
VK8 5A  
 e tY9Pq  
WSL_Dc  
tR1 kn&w  
十. bind ~Os~pTo  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ip~PF5  
先来分析一下一段例子 ^b'[ 81%  
A>Js`s  
m8.sHw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 99vm7"5hQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =F6J%$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t68h$u  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 _&P![o)x  
我们来写个简单的。 b2hB'!m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: dF"Sz4DY#  
对于函数对象类的版本: 5TqX;=B  
~nw]q<7r  
template < typename Func > /_v@YB!0  
struct functor_trait D3$}S{Yw1  
  { El ,p}Bi.  
typedef typename Func::result_type result_type; M(xd:Fa?  
} ; ;a2TONW   
对于无参数函数的版本: 42mdak}\  
C*=#=.~~{  
template < typename Ret > p "u5wJ_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ji gc@@B.  
  { .M!HVq47m  
typedef Ret result_type; d n3sh<  
} ; R["_Mff  
对于单参数函数的版本: ^8-CUH\  
s-[_%  
template < typename Ret, typename V1 > xDm^f^}>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =JY9K0S~  
  { wj /OYnMw  
typedef Ret result_type; }sZme3*J[  
} ; !>TH#sU$  
对于双参数函数的版本: s+l)Q  
d H]'&&M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m z) O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H1]G<N3  
  { &Nl:  
typedef Ret result_type; (bY#!16C:  
} ; Y;G+jC8   
等等。。。 N^H~VG&D(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ewN!7  
zQ&`|kS  
template < typename Func > \:, dWL u  
struct func_return P >HEV a  
  { va[@XGaC3  
template < typename T > )Z2HzjE  
  struct result_1 X H,1\J-S  
  { F<VoPqHq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q0s!]Dk  
} ; N;Wm{~Zhb  
8wMu^3r  
template < typename T1, typename T2 > &N.D!7X  
  struct result_2 eJlTCXeZ|  
  { 3!ZndW SHV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A@^Y2:pY  
} ; d#'aTmu!  
} ; -AWL :<  
i{vM NI{  
.-Yhpw>f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ksr.'  
;rC)*=4#  
template < typename Func, typename aPicker > NBU[>P  
class binder_1 \$LrL  
  { E]/` JI'%  
Func fn; &==X.2XW  
aPicker pk; hE@s~ ~JYd  
public : $)8b)Tb  
/{QR:8}-Q  
template < typename T > l.NV]up +  
  struct result_1 lu2"?y[2  
  { <?zn k8|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6qp2C]9=  
} ; kqdF)Wa am  
kwF4I )6  
template < typename T1, typename T2 > 1 w*DU9f  
  struct result_2 U51C /A  
  { Q4i@y6z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;w--fqxVl  
} ; SkU'JM7<95  
G;Jqby8d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^UOVXRn  
tj7{[3~-[  
template < typename T > FtHR.S= u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IY jt*p5  
  { rXgU*3 RG  
  return fn(pk(t)); w eu3c`-a  
} 9=D09@A%e  
template < typename T1, typename T2 > X} <p|P+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^FJ .C|l(  
  { y(!J8(yA  
  return fn(pk(t1, t2)); `IN/1=]5  
} AM?62  
} ; `0'Bg2'  
2vbm=~)$F  
xd }g1c  
一目了然不是么? e !BablG[  
最后实现bind walQo^<  
]N<:6+  
BUhLAO  
template < typename Func, typename aPicker > Y;n;7M<F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) P4H%pm{-  
  { 2g?O+'JD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8y:c3jzP_  
} 33/aYy  
g<d#zzP"T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A|Z'\D0  
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。 o$ disJ  
CI%4!K;{  
十一. phoenix uv>T8(w  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Vm+e%  
vMT:j  
for_each(v.begin(), v.end(), "'i" @CR  
( }fzv9$]$  
do_ rsSE*(T t  
[ )}`3haG  
  cout << _1 <<   " , " {6E&\  
] r92C^h0  
.while_( -- _1), @-9u;aL  
cout << var( " \n " ) HH`G/(a  
) (rDB|kc^7  
); T;{M9W+  
c^Y&4=>T  
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: wlvhDJ  
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 e[`u:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Qqju6}+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: P01o:/}  
{-FS+D`  
^dc~hD  
template < typename Cond, typename Actor > !w+A3Z>V  
class do_while Pi^5LI6JW  
  { =6o,{taZ.~  
Cond cd; _@-D/g  
Actor act; YS7R8|  
public : IG}`~% Z  
template < typename T > iobL6SUZ  
  struct result_1 5 *w a  
  { #a : W  
  typedef int result_type; Nhq& Sn2  
} ; gA`x-`  
N^u,C$zP9C  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dM|&Y6  
7*D*nY4+  
template < typename T > MJxTzQE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *cNqgw#\qL  
  { *C>B-j$  
  do b ] W^_  
    { SiBhf3   
  act(t); =Tdh]0  
  } 5|I2  
  while (cd(t)); e7fA-,DV  
  return   0 ; S w<V/t  
} s*blZdP  
} ; HkgmZw,  
X^pxu6nm-  
c_oI?D9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [;IW'cXNq  
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。 <M//zXa  
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。 EqY e.dF,  
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。 +}MV$X  
下面就是产生这个functor的类: auzrM4<tz  
}PdHR00^  
F.nJX ZnJ  
template < typename Actor > G'*_7HD  
class do_while_actor zP[_ccW@  
  { _3G;-iNX;  
Actor act; m %mA0r  
public : ?B&Z x-krd  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ! y1]S .;  
t6zc$0-j "  
template < typename Cond > *""JE'wG  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \M@9#bd  
} ; @ P[o  
N{lj"C]L  
/hC[>t<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 jQrj3b.NC3  
最后,是那个do_ [P'crV,m  
?zypF 5a  
5P?7xRA  
class do_while_invoker Sk*-B@!S  
  { . *9+%FN  
public : @PYCl  
template < typename Actor > aFZu5-=x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v^Vr^!3  
  { XET'XJWF%  
  return do_while_actor < Actor > (act);  8(.DI/  
} ;B8 #Nf  
} do_; >lD*:#o  
)kMA_\$,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gnAM}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sn|q EH  
最后来说说怎么处理break和continue m 6Xex.d  
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。 !^o(?1  
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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