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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @b>YkJDk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nN!vgn j  
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, -y9Pn>~V  
Ed8U;U b  
fa/P%9db  
C!oksI  
  class filler +KYxw^k}"7  
  { Udg & eEF  
public : /6A:J]Q_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2M5*bNU_:  
} ; WCWSLEAza  
'&1  
u>j5`OXo  
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: DPR;$yV  
z;``g"dSw  
[Ja(ArO3|[  
/ N*HE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); U=_~{[/  
=t ~+63)  
O>kXysMv>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :tg@HyY)  
Cw@k.{*7,  
DHSU?o#jY  
V%VrAi.  
二. 战前分析 8-W"4)@b  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Uv#>d}P  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 B=r]_&u-u  
3m?@7F  
ID_|H?.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oR!n bm  
  /* --------------------------------------------- */ &! 5CwEIF  
vector < int *> vp( 10 );  rytGr9S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7/[TE  
/* --------------------------------------------- */ -d\AiT  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {yul.m  
/* --------------------------------------------- */ iDyMWlV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w+URCj  
  /* --------------------------------------------- */ )UxQf37  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ski1f  
/* --------------------------------------------- */ u-]vK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _3-RoA'UZr  
5(mCBH  
.`i'gPLkn2  
7<Z~\3x  
看了之后,我们可以思考一些问题: IF,i^,  
1._1, _2是什么? ?HEo9/ *7  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 5#N"WHz!  
2._1 = 1是在做什么? ir( -$*J  
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。 S&;T_^|  
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。 {Zd)U "  
ui0J}DM  
z&6]vN'  
三. 动工 n0>5'm%ES  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: YL0WUD_>  
1( QWt  
E.En$'BvB  
Q 37V!  
template < typename T > ySPlyhGF  
class assignment WOe{mwhhj  
  { ?Oe_} jv;  
T value; bahc{ZC2  
public : =0jmm(:Jh  
assignment( const T & v) : value(v) {} $\JQGic`  
template < typename T2 > A>ug'.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XSL t;zL:  
} ; +S:u[x  
dvrvpDoE.  
5Xq.=/eX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8k*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hSLwiX~  
9~Y)wz  
'>S8t/  
` maN5)  
  class holder Y3sNr)qss  
  { etQx>U  
public : )f:!#v(K  
template < typename T > X=*Yzz}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x3p;H02i\  
  { =F!",a~  
  return assignment < T > (t); :"y7Weh  
}  ?fqkM  
} ; *1 J#Mdd  
inq4CGY  
4P-'(4I)  
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: m,"cbJ /  
nf+"vr}1  
  static holder _1; +Y>cBSO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 y:^>(l#;  
sEgeS9a{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fh3Dc 83~  
而不用手动写一个函数对象。 f6aT[Nw<  
56j/w[&8  
OJC*|kN-#^  
E-7a`S  
四. 问题分析 ]'bQ(<^#  
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。 `*2*xDuP  
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。 {XVf|zM,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \CEnOq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k:HSB</}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ys"mP* wD  
\8@[bpI@g  
五. 问题1:一致性 ;?Y` e  
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?|  c+G:@%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l5N\> q  
A=YEY n  
struct holder A$9_aqbj  
  { 41+E UMc  
  // fSQ3 :o  
  template < typename T > b`={s  
T &   operator ()( const T & r) const Y&cjJ`rw  
  { R y*I~<m  
  return (T & )r; uN? O*h/(  
} :Jsz"vCg&s  
} ; VQW)qOR9  
\Kzt*C-ZH  
这样的话assignment也必须相应改动: 4d3]pvv  
?T%K +  
template < typename Left, typename Right > +ke42Jwt  
class assignment QWQ6j#`  
  { O ]4 x;`)  
Left l; :R_#'i  
Right r; +ouy]b0`t  
public : ~"4vd 3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z6>ZV6(d2^  
template < typename T2 > #t9=qR~"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rc{[\1 -N  
} ; : QhEu%e  
"'p+qbT8  
同时,holder的operator=也需要改动: }s)&/~6  
=~2 Uv>YG  
template < typename T > j/`qd(=B  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Lq8Z!AIw>  
  { ] F) -}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NcY0pAR*  
} Q17o5##x7  
W;AWO0+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Q!A3hr$IF  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 'frL/[S  
p/^\(/\])  
return l(rhs) = r; 'I01F:`  
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。 N\?Az668?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Nz;*;BQK:  
}W>[OY0^A  
template < typename Tp > }SvWC8  
class constant_t \5pAG mgD  
  { iJj?~\zp  
  const Tp t; ;g)Fhdy!  
public : `F`'b)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Vh[o[ U  
template < typename T > y2hFUq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const hm} :Me$[)  
  { v>cE59('0  
  return t; k2,oyUT=S  
} 1NHoIX  
} ; M$hw(fC|m1  
 F3r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ch&]<#E>`  
下面就可以修改holder的operator=了 ~^ 5n$jq  
z&J ow/  
template < typename T > [<1+Q =;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #1hz=~YO  
  { Am`A[rV0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 58ZiCvqv  
} JhXN8Bq33  
^9f`3~!#bc  
同时也要修改assignment的operator()  G#n)|p  
7a_n\]t465  
template < typename T2 > A VG`r2T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jO N}&/  
现在代码看起来就很一致了。 z ex.0OT;  
cb&In<q  
六. 问题2:链式操作 6f9<&dCK  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y52xrIvl\  
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。 @X><lz  
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。  v2=!*  
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。 [?6D1b[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tnbs]6  
+dpj?  
template < typename T > ^dKaa  
struct result_1 6e-h;ylS  
  { '# 2J?f'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4 J2F>m40  
} ; GoA>sK  
T@.m^|~  
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: t>u9NZt G  
~vZzKRVS  
template < typename T > u,9U0ua@;  
struct   ref &fhurzzAm  
  { ]8nm9qmF<  
typedef T & reference; ?(UXK hs  
} ; kAQZj3P]  
template < typename T > 9s6lt#?b  
struct   ref < T &> [|O6n"'  
  { {+mkXp])R  
typedef T & reference; :=7;P)  
} ; Ywq+l]5/p  
bjX$idL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Jl9TMu!1]  
_rh.z_a7w  
template < typename T > BCB/cBE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <a}|G1 h  
  { zd]L9 _  
  return l(t) = r(t); ^G<M+RF2J  
} QHz76i!=>  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 p<['FRf"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P Y<V  
~7lvY+k)<  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 5F?g6?j{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <:t\P.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +ANIm^@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S.>9tV2Ca  
最后的布局是: +-137!x\q  
                Add #$)rwm.jW?  
              /   \ H pfI  
            Divide   5 =W^L8!BE'  
            /   \ Z6ex<[`I  
          _1     3 ?kefRev<#h  
似乎一切都解决了?不。 R6.#gb8^oS  
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。 .]l2)OlLQ  
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。 7B :aJfxM  
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: .HJHJ.Js8X  
B\w`)c  
template < typename Right > DQQjx>CK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @= 9y5r  
Right & rt) const 64s;6=  
  { rqo<Xt`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $^ 3 f}IzA  
} v>PHn69PU  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e-t`\5b;  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 {<BK@U  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 |?W   
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 8{ e 3  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 e@VRdhb  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ^/,yZ:  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: mmK_xu~f28  
U<gw<[>f  
template < class Action > Ro$XbU)  
class picker : public Action ~`f B\7M  
  { h:90K  
public : #<3\}*/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4 l(o{{  
  // all the operator overloaded 8r,%!70  
} ; |th )Q  
_xsYcw~)  
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。 vBXr[XoC  
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: H:Le^WS  
,' B=eY,  
template < typename Right > gC 4#!P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (k45k/PAP  
  { -6>rR{z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r&RSQHa)  
} ^Y |s^N  
=c 4U%d2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > mg]dKp  
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/&bu r  
>fQN"(tf  
template < typename T >   struct picker_maker tBQ> p.  
  { G8'3.;"W5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; WKML#U]5T  
} ; -]%@,L^@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e)7r  
  { x N)Ck76  
typedef picker < T > result; Op~+yMef  
} ; H0 t1& :  
"(GeW286k  
下面总的结构就有了: EG6fC4rfC  
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。 IgJC>;]u  
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。 %4J?xhd  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 UPF=X) !M  
至此链式操作完美实现。 O:)@J b2  
_aYQ(FO  
!vw0Y,F&  
七. 问题3 {\I \4P  
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。 [j39A`t7 o  
KG@hjO  
template < typename T1, typename T2 > L4%LE/t|e  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jRc#>;dN  
  { Yw0@O1Cel  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M`'2 a  
} + >j_[O5Y  
^<-SW]x  
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: Vo()J4L  
xH uyfQLk  
template < typename T1, typename T2 > ipG+qj/=  
struct result_2 ww,'n{_  
  { Ns(F%zkm  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @}:(t{>;e7  
} ; fJKOuFK  
zT"#9"["  
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? 9"TPDU7"  
这个差事就留给了holder自己。 |.5d^z  
    Dlp::U*N'  
M*%Z5,Tc  
template < int Order > *d 4D9(  
class holder; +,,~ <Vm  
template <> /2(F  
class holder < 1 > qS>el3G  
  { }dCnFZ{K3  
public : 3V]a "C   
template < typename T > Tec6]  :  
  struct result_1 T=vI'"w  
  { ="4)!  
  typedef T & result; :M16ijkx  
} ; LJ?7W,?  
template < typename T1, typename T2 > '4EJ_Vhztc  
  struct result_2 ~Q5HM  
  { lU maNZ  
  typedef T1 & result; uP:'e8  
} ; ja2LXM  
template < typename T > * -)aGL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^)WG c/  
  { f`cO5lP/:)  
  return (T & )r; oT OMqR{"  
} GI/o!0"_  
template < typename T1, typename T2 > /OEj]DNY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ? T9-FGW  
  { 8l6R.l  
  return (T1 & )r1; *=rl<?tX  
} y7JJ[:~~  
} ; r?{tBju^  
gO29:L[t  
template <> xpae0vw  
class holder < 2 > YC{od5a  
  { umY4tNe]$  
public : 92EvCtf  
template < typename T > IIzdCa{l  
  struct result_1 0oD?4gn  
  { B|tP3<  
  typedef T & result; i -+B{H  
} ; !^w+<p  
template < typename T1, typename T2 > i9Qx{f88  
  struct result_2 O:4.xe  
  { ."${.BPn~  
  typedef T2 & result; ZDlMkHJ  
} ; J}BS/Tr}=  
template < typename T > L49`=p<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1Ypru<.)W  
  { ?g 1%-F+  
  return (T & )r; 7P=j2;7 v  
} "[76>\'H  
template < typename T1, typename T2 > RDZl@ps8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EI'(  
  { R4{2+q=0  
  return (T2 & )r2; 9k1n-po  
} tR1 kn&w  
} ; I_4'9  
C;_10Rb2ut  
K*>lq|i u  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 F9N)UW:w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |+%K89W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \59+JLmP4  
B+ +:7!  
return l(i, j) = r(i, j); M '[.ay  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .7" f~%&oP  
X2~>Z^, U  
  return ( int & )i; ~!\n  
  return ( int & )j; Ji gc@@B.  
最后执行i = j; !ce5pA  
可见,参数被正确的选择了。 49cQA$Ad  
1-4W4"#  
>O?5mfMK  
4 QD.'+ L  
Qn_*(CSp  
八. 中期总结 5\lOZYHX  
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: <GT&q <4w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (bY#!16C:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 > -OQk"o  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ND77(I$3s  
adRvAq]mA  
<J!#k@LY]7  
'(4$h3-gv7  
dX?8@uzu  
8wMu^3r  
九. 简化 %3!DRz  
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.Iov?e1S  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 LNOm"D?"  
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: .IXkdy  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v!JQ;OX  
  +-*/&|^等 0rP`BK|  
2. 返回引用。 'tm%3` F  
  =,各种复合赋值等 3=SIIMp7=  
3. 返回固定类型。  #-r,;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9)}Nx>K  
4. 原样返回。 KeFEUHU  
  operator, '7Q5"M'  
5. 返回解引用的类型。 ZUPlMHc  
  operator*(单目) m WN9/+!  
6. 返回地址。 Q4i@y6z  
  operator&(单目) qn=~4rg]R  
7. 下表访问返回类型。 +X#JCLD  
  operator[] [Vzp D 4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !(QDhnx}9c  
  operator<<和operator>> K)=<hL  
\-i5b  
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。 a$-:F$z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :.u[^_   
Y_S>S( 0  
template < typename Left > 7S'3U}Y>VX  
struct value_return @'XxMO[Z!<  
  { JWzN 'a R  
template < typename T > ti%uyXfja  
  struct result_1 (^,4{;YQ5  
  { u6tD5Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !5FZxmUup  
} ; E3%:7MB  
SY&)?~C  
template < typename T1, typename T2 > ,-({m'  
  struct result_2 k?[|8H~2C  
  { "eRf3Q7w:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; n_ORD@$]  
} ; ^6c=[N$aW  
} ; =\uQGH  
wX7|a/|@  
c:>&iB-Yu  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ZoFQJJK56B  
PH$fDbC8  
下面我们来剥离functor中的operator() $d:>(_p=A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "lU%Pm]>  
9'tOF  
return l(t) op r(t) #*r u*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [,_4#Zz  
return op l(t) b3$aPwv  
return op l(t1, t2) [ QHSCF5  
return l(t) op @!;EW R]  
return l(t1, t2) op 0C3s  
return l(t)[r(t)] B-EVo&.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O:K={#Xj  
`VJJ"v<L  
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: R> r@[$z+  
单目: return f(l(t), r(t)); <]9%Pm#X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =~7%R.U([e  
双目: return f(l(t)); [ vWcQ6m  
return f(l(t1, t2)); F?>rWP   
下面就是f的实现,以operator/为例 ~QVN^8WPg  
I)9un|+,y  
struct meta_divide !+Ia#(  
  { \:`'!X1*U  
template < typename T1, typename T2 > /<J&ZoeJB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qhNY<  
  { S4qj}`$ Yv  
  return t1 / t2; e<Pbsj  
} 1a|Z!Vzi  
} ; ?=C?3R  
<[N"W82p  
这个工作可以让宏来做: w"p,6Ew  
,sU#{.(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ">?ocJ\9  
template < typename T1, typename T2 > \ ?z "fp$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ws_R S%  
以后可以直接用 $8k QM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Mwm=r//  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 X^pxu6nm-  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,VtrQb)Yf  
~Z ,bd$  
jSY&P/[ xb  
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 ~}B6E)   
aahAUhF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > auzrM4<tz  
class unary_op : public Rettype }PdHR00^  
  { A>SXc%K  
    Left l; ,<,ige  
public : QEUr+7[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mQVc ZV  
GQZLOjsop  
template < typename T > ?k6P H"M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >o\s'i[  
      { fWr6f`de  
      return FuncType::execute(l(t)); S}0W<H P  
    } Yn0l}=, n  
q;Y9_5S  
    template < typename T1, typename T2 > %j '_I\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >,ThIwRN  
      { +@:$7m(V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m~upTQz  
    } 8|\0\Wd;vu  
} ; ct,Iu+HJ  
m5m'ByX(*  
Y5J}*`[Mr  
同样还可以申明一个binary_op ,d^ze=  
R`7v3{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CA0SH{PdW&  
class binary_op : public Rettype J2c.J/o  
  { /U|>  
    Left l; D/T& 0  
Right r; HkGA$  
public : H,/|pP.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 35 Y#eU2]  
\t'v-x>2y5  
template < typename T > )p,uZ`~v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *6Ojv- G|5  
      { bp'qrcFuiL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (WW*yv.J  
    } t>W^^'=E  
,&wTUS\  
    template < typename T1, typename T2 > D][e uB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :'\4%D=w  
      { KJ7[DN'(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ! OM P]  
    } aWp9K+4R$/  
} ; 4v@urW s  
fx W,S  
50s)5G#  
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 ^H0`UKE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fB \+.eN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) AnB]f~Yjl  
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。 DXbzl +R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! eSV_.uvsb  
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。。。 [1I>Bc&o*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (r&e|  
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)  QuJ~h}k  
下面是修改过的unary_op $_2S,3 }  
R @h@@lSf  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IW48Sg  
class unary_op qDOJ;> I  
  { 2u0dn?9\  
Left l; C'iJFf gR  
  (9;qV:0`  
public : Gi<ik~  
c*O{?b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >JN K06T  
qr5ME/)z  
template < typename T > h q5=>p  
  struct result_1 pq \M;&  
  { 9J"Y   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r#Pkhut  
} ; 410WWR&4_  
8J&K_ JC^  
template < typename T1, typename T2 > U}c[oA  
  struct result_2 un+U_|>c  
  { lX)RG*FlTC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EYwDv4H,g  
} ; i(eLE"G+  
M6ol/.G[  
template < typename T1, typename T2 > 0baq696<F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ivw+U-Mz  
  { @giipF2$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uJ,>Y# ?  
} _wp6rb:8!  
P: &XtpP  
template < typename T > |4BS\fx~N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [gFpFz|b<  
  { P6* IR|  
  return OpClass::execute(lt(t)); yhQv $D,^f  
} YC4S,fY`  
tUl#sqN_{  
} ; F*rU=cu  
H27_T]\  
TI:-Y@8  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug T1?fC)  
好啦,现在才真正完美了。 s=Pwkte  
现在在picker里面就可以这么添加了: WlU^+ctS  
b Mi,z3z  
template < typename Right > Iz^~=yV)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8D[P*?O  
  { &; 5QB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); iZGc'y  
} DLe?@R5  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 jx a?  
"NSm2RU3  
QkUq%}_0  
NxVqV5 '  
j[Uul#  
十. bind ,tv P"@d  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 fk,[`n+  
先来分析一下一段例子 ;>Y,b4B;  
,%e.nj9  
s QfP8}U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .T?9-`I9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ZWaHG_ U)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .)|r!X  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =Y>_b 2  
我们来写个简单的。 vtG_ A{l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #p}I 84Q  
对于函数对象类的版本: vttmSdY  
J_]?.V*A  
template < typename Func > -qz;  
struct functor_trait -m)N~>{qS  
  { AB40WCu]*  
typedef typename Func::result_type result_type; {\ vj":  
} ; o:jLM7$=  
对于无参数函数的版本: B P%>J^  
Ss+e*e5Ht  
template < typename Ret > n; ;b6s5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j_c0oclSz  
  { ,  A?o  
typedef Ret result_type; 4ihv|%@  
} ; LL@VR#n"V  
对于单参数函数的版本: J4!Om&\@  
E]V:@/(M'  
template < typename Ret, typename V1 > v+A$CGH96  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > V|xK vH  
  { Q-fi(UP  
typedef Ret result_type; 8nw_Jatk1  
} ; o%X@Bz  
对于双参数函数的版本: _P.+[RS@  
p*E_Po  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ) D:M_T2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (5rH 72g(  
  { 4tU3+e5h  
typedef Ret result_type; #FKo:id`K  
} ; o^%4w>|  
等等。。。 Q.Uyl:^PxU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0\# uxzdhJ  
DZKVZ_q  
template < typename Func > O?|opD  
struct func_return q\*",xZxwz  
  { X>l  
template < typename T > @1ZLr  
  struct result_1 ?kvkkycI   
  { #R v&b@K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lx,^Y 647  
} ; /Ps}IW  
ujsJ;\c  
template < typename T1, typename T2 > '|Dm\cy  
  struct result_2 VXlTA>a }  
  { bSsX)wHm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [ah%>&u  
} ; HV ab14}E  
} ; 'p,QI>  
'aMT^w4if)  
I@~hz%'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s,> 1n0a  
Es<id}`  
template < typename Func, typename aPicker > 5-l cz)DO  
class binder_1 J&4LyIpQ  
  { +ew2+2  
Func fn; S*~v9+  
aPicker pk; G m40u/  
public : l@7X gsey  
zbn0)JO  
template < typename T > !^BXai/  
  struct result_1 L9[? qFp  
  { ] )D\ws)a9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $[txZN  
} ; Ld6j;ZJ';  
:c%vl$  
template < typename T1, typename T2 > l1On .s  
  struct result_2 h 3Kv0^{  
  { ^,[V;3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6N[XWyS  
} ; d51l7't  
4SSq5Ve<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (r,tU(  
d4<Ic#  
template < typename T > #|`/K[.xd%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jz(}P8  
  { NMb`d0;(  
  return fn(pk(t)); A; Rr#q<  
} oW3{&vfz  
template < typename T1, typename T2 > 9NvV{WI-1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4jEPh{q  
  { j&)"a,f  
  return fn(pk(t1, t2));  )TV4OT#  
} ma.yI};$  
} ; ;(M`Wy]2  
Z|+SC \Y  
[P`t8  
一目了然不是么? $>zLa_cn|  
最后实现bind VKRj 1LXz  
kK+ <n8R2  
/]4[b!OTJ  
template < typename Func, typename aPicker > bAv>?Xqa  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (@Q@B%!!K  
  { 3#vhQ*xU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); fhlhlOg  
} H@Dj$U  
;,GE!9HW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \2,7fy'  
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。 uTY5.8  
Y%OE1F$6NN  
十一. phoenix TGx:#x*k  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |pk1pV |  
D(6d#c  
for_each(v.begin(), v.end(), ]l.y/pRP5[  
( :=x-b3U  
do_ =BW>jD  
[ l(|@ dp  
  cout << _1 <<   " , " [H$37Hx !  
] OpeK-K  
.while_( -- _1), _ Js & _d  
cout << var( " \n " ) FaO=<jYi  
) HVG9 C$  
); 2@WF]*Z  
`h+ia/  
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: Wi]Mp7b  
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 ]0<T,m Z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 sLh9= Kh`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: BhC.#u/   
++ !BSQ e  
vB >7W  
template < typename Cond, typename Actor > i_8q!CL@{  
class do_while A9^t$Ii  
  { bQc-ryC+.  
Cond cd; yZFm<_9>  
Actor act; [U[saR\  
public : #x Z7%    
template < typename T > 'ms&ty*T  
  struct result_1 Dl hb'*@  
  { f%ude@E3  
  typedef int result_type; 2VaQxctk  
} ; =y.!Ny5A  
y)N57#e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Kc~h  
L2:v#c()#)  
template < typename T > ;~Y0H9`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P wL]v.:  
  { d>@&[C!28  
  do !ckmNE0  
    { dbF?#s~u  
  act(t); !C>}j* 4  
  } "{-jZdq'  
  while (cd(t)); *{|{T_H:  
  return   0 ; mk#xbvvG  
} &t1?=F,]  
} ; A}KRXkB  
e\%emp->  
|#^##^cF/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |f+|OZY  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Lk{ES$  
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。 pj?wQ'  
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。 z^s/7Va[  
下面就是产生这个functor的类: J WaI[n}  
u2crL5^z2)  
sCG[gshq  
template < typename Actor > 5*QNE!  
class do_while_actor w yi n  
  { _(=[d  
Actor act; w_o|k&~,  
public : M_@%*y\o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} --*Jv"/0  
t,|`#6Ft  
template < typename Cond > _kR);\V.8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; yxq+<A4,a  
} ; .9X,)^D  
&c<0g`x  
a?#v,4t^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B;f\H,/59  
最后,是那个do_ U_!Wg|  
QRb iO  
PYWp2V/  
class do_while_invoker X1Vx 6+[  
  { \%Wu`SlDp9  
public : 5&V0(LT]C  
template < typename Actor > R7YL I1ov  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (3kz(6S  
  { 3(D!]ku~m  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'r_{T=  
} 9 -7.4!]I  
} do_; ~RdJP'YF-  
-olD!zKS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P~Ss\PT  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .|=~x3mPw  
最后来说说怎么处理break和continue ;{@ [ek6  
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。 BK._cDR  
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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