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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \kfcv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #?A]v>I;C  
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, CF,8f$:2  
/bu'6/!`  
KuU3DTS85Z  
.wM:YX'[G  
  class filler !k%l+I3J[  
  { Gmqs`{tc  
public : zuU Q."#i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A-X  
} ; Ny]'RS-  
.Kg|f~InO  
!~ BZHi6\  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: (0X,Qwx  
_+}-H'7=  
<!$dp9y.  
'MSEki67  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ze*&*csO  
/0Rt+`  
d?Ia#K9 3G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 s+(l7xH$  
%_]=i@Y~  
3$MYS^D  
r.Y*{!t  
二. 战前分析 T$#FAEz  
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。 =I+l=;05Rd  
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 Bm65 W  
`WraOsoY  
rSM$E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kQqBHA  
  /* --------------------------------------------- */ U)SM),bE[  
vector < int *> vp( 10 ); *4r s  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9k714bnMLX  
/* --------------------------------------------- */ NvEm,E\|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }C_G0'"F  
/* --------------------------------------------- */ }R7sj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \.K\YAM<  
  /* --------------------------------------------- */ eL]{#WL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); BUcaj.S  
/* --------------------------------------------- */ h9tB''ePE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); oV%( 37W9=  
=)mXCA^  
?Ry%c6(}  
?ZSXoy-kr  
看了之后,我们可以思考一些问题: </K%i;l  
1._1, _2是什么? j;1~=j])  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [] GthF  
2._1 = 1是在做什么? Xtu:  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 _)HD4,`  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 B"pFJ"XR  
I}6DoLbV  
|V5$'/Y  
三. 动工 q[PD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /}h71V!  
GI0x>Z+  
oG4w8+N  
S3j]{pZ(z  
template < typename T > ak~=[7Nv  
class assignment 3K=q)|  
  { Oz4,Y+[#  
T value; B[) [fE  
public : VEFwqB1l  
assignment( const T & v) : value(v) {} bLU^1S8Z  
template < typename T2 > FYx `o\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~zXG<}n  
} ; UFzM#  
]7XkijNb  
lpM>}0v   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w^:V."}-$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment oTplxF1  
3s+<    
i6!T`Kau  
::3iXk)  
  class holder Q:-%3)g<<  
  { Dz"u8 f  
public : ? 6yF{!F*  
template < typename T > 0)6i~MglY  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const IGh !d?D  
  { mkj;PYa  
  return assignment < T > (t); t%]^5<+X58  
} rL!_&|  
} ; 78^UgO/  
[]2$rJZD9  
l0:e=q2Ax  
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: EPE!V>  
E3FW*UNg[y  
  static holder _1; z*NC?\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3<e(@W}n-M  
p]1yd;Jt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xN{"%>Mx  
而不用手动写一个函数对象。  c{f:5 p  
 K$37}S5  
7\\~xSXh  
tdw\Di#m  
四. 问题分析 E1U4v&P  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 A}t&-  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 .b_0k<M!p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]<\;d B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Q+u#?['  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 k *G!.  
]2aYi9)  
五. 问题1:一致性 `Q1WVd29  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &.+n L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s{1Deek=  
`PQ?8z|  
struct holder niBjq#bJi  
  { V#-qKV  
  // 9QX ~a X  
  template < typename T > )$l9xx[  
T &   operator ()( const T & r) const OW63^wA`s  
  { pjKl)q  
  return (T & )r; [6&CloY3  
} OUIUgej  
} ; m! '1$G  
%X0NHta ~@  
这样的话assignment也必须相应改动: l~Ie#vak  
9A* ?E  
template < typename Left, typename Right > <.AC=4@V  
class assignment YjX!q]56  
  { /]MB6E7&  
Left l; V. bH$@ej  
Right r; !UgUXN*  
public : U&]p!DV&;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +LI*!(T|lm  
template < typename T2 > :cmI"Bo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } aCYm$6LmA  
} ; w ~L\Ebg  
['}^;Y?*o  
同时,holder的operator=也需要改动: +GYI2  
V&4:nIS>z  
template < typename T > Ddm76LS  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const eF8 aB?&"  
  { z|DA _dG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8[`^(O#\E  
} +/~\b/  
].<sAmL^  
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。 z[|PsC3i:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |0%4G k);  
$!l2=^\3  
return l(rhs) = r; eUKl Co  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 rjpafGCp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ExOB P  
]"7DV3_  
template < typename Tp > yhkQFB%gv  
class constant_t _/sf@R  
  { CSX$Pk*  
  const Tp t; O"J.k&C<,  
public : "{ry 9?z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rlO%%Qn`  
template < typename T > Dt~}9HrU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const QIMv9;  
  { +U_-Lq )  
  return t; Zs5I?R1e8  
} "$E!_  
} ; yd2qf  
CI,`R&=xO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 evmEX<N  
下面就可以修改holder的operator=了 wD?=u\% &  
|jaY[_ .@  
template < typename T > n;k97>m${x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const L(1,W<kYg  
  { kX ,FQG>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); CN$A-sjZ  
} kO3k| 6f=  
" ;R3260  
同时也要修改assignment的operator() 3@cJ=   
5KH'|z  
template < typename T2 > g7U:A0Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !NAX6m  
现在代码看起来就很一致了。 7f\^VG  
MMA@J  
六. 问题2:链式操作 J2 rLsNC]0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,@>rubUz  
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。 w)m0Z4*  
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。 ;~@PYIp  
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。 ~oW8GQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct WGG) mh&-  
klC^xSx  
template < typename T > h%w\O Z7  
struct result_1 '3u]-GU2_  
  { 1uge>o&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7SY->-H8  
} ; rLw[y$2  
ep}/dBg  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: bq6{ty"  
4 TQISu)  
template < typename T > 4tTZkJc  
struct   ref g/X=#!  
  { 33KPo0g7  
typedef T & reference; U)/Ul>dY  
} ; rDx],O _  
template < typename T > NdSxWrD`m  
struct   ref < T &> '5,,XhP  
  { tEX~72v  
typedef T & reference; j_WF38o  
} ; ])wMUJWg2  
/qq&'}TZP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ihBl",l&Hq  
3F'dT[;  
template < typename T > ?a0}^:6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +e]b,9.sR  
  { 8}#Lo9:,d  
  return l(t) = r(t); ylxfh(  
} '=b&)HbeK  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 x5 ~E'~_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 vlN. OQ  
}NBJ T4R  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 IK?$!jh  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YTPmS\ H _  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 B*iz+"H  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 , sJfMY  
最后的布局是: K<w5[E9V.  
                Add >hL'#;:f#  
              /   \ FHcqu_;J  
            Divide   5 ` dUiz5o'  
            /   \ z57papo  
          _1     3 ;Kq?*H  
似乎一切都解决了?不。 DPxu3,Y  
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。 }~C ZqIP  
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。 x0;}b-f  
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: / bu<,o  
 ;yER V  
template < typename Right > fh)`kZDk  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const n03SX aU~V  
Right & rt) const g5|\G%dOt  
  { #DRt Mrfat  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2P=~3g*  
} bfI -!,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xAz4ZXj=q  
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。 Jo(}#_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。 I64:-P[\  
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。 #:zPpMAl  
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。 }qdJ8K  
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? LXF%~^^@d  
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: 9la~3L_g  
yaXa8v'oC  
template < class Action > ,h`D(,?X  
class picker : public Action t RyGxqiG  
  { V dOd:w  
public : $q$\GOQ 9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >~>[}d;glw  
  // all the operator overloaded EF=D}"E6pO  
} ; : RO:k|g  
bNU^tL3QZ  
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。 ,UZE;lXJ'Q  
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: =l'_*B8  
d1La7|43u  
template < typename Right > GXK?7S0H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ye7&y4v+  
  { N,,2 VSUr  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <_q/ +x]8  
} ;f^jB;\<  
.u;TeP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P]x+Q  
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。 gq1Y]t|4F  
|M>k &p,B-  
template < typename T >   struct picker_maker LHz<=]?@  
  { y" -{6{3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7[1 R}G V  
} ; ,T~5iLKY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i4r~eneP  
  { gj;G:;1m  
typedef picker < T > result; uWj-tzu  
} ; 76r s)J[*w  
F_ Cz  
下面总的结构就有了: _-\{kJ  
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。 &LQab>{*K  
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。 T2;  9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 q.F1Jj  
至此链式操作完美实现。 B "zg85 e  
3 v$4LY  
#}yFHM?i  
七. 问题3 J5IJy3d  
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。 u.Yb#?  
X*"O'XCA  
template < typename T1, typename T2 > bd*(]S9d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O~OWRJ@p  
  { A3pQ?d[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @BhAFv,7  
}  /?xn  
: {Z^ _;Tf  
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: B :.;:AEbT  
!`=?<Fl  
template < typename T1, typename T2 > "a{f? .X.  
struct result_2 $*-L8An?  
  { :P"Gym  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rO%+)M$A  
} ; G_mu7w  
}PL  
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? *{s[$}uQ  
这个差事就留给了holder自己。 X6 '&X  
    J vsB^F.4  
]m>MB )9  
template < int Order > i}"JCqo2  
class holder; +]vl8, 4@  
template <> O8o18m8UH  
class holder < 1 > cA2]VL.r>C  
  { cfS]C_6d  
public : V'/%)oU\"  
template < typename T > T9?_ `h  
  struct result_1 c'R|Wyf  
  { N *>; '  
  typedef T & result; pBkPn+@  
} ; R&xd ic!  
template < typename T1, typename T2 > {Aw3Itef  
  struct result_2 E5Jk+6EcMa  
  { vq:j?7  
  typedef T1 & result; +ETw:i9!?  
} ; .X1niguXH  
template < typename T > blv6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LJ3UB  
  { -wRzMT19MG  
  return (T & )r; Yl])Q|2I  
} cTp+M L  
template < typename T1, typename T2 > Y;>'~V#R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K? k`U,  
  { #cb6~AH  
  return (T1 & )r1; ;7>--_?=  
} &KWh5S@w  
} ; hd-ds~ve  
W9~datIh>  
template <> O~VUViS6$  
class holder < 2 > r1]^#&V;MC  
  { H'.eqZM  
public : w"|c;E1;_  
template < typename T > dM$S|, H  
  struct result_1 dD%m=x  
  { 6}$cDk`dz  
  typedef T & result; ' M!_k+e  
} ; Xy +|D#b  
template < typename T1, typename T2 > B#yyO>0k]  
  struct result_2 {r)M@@[  
  { ,P+&-}gn9  
  typedef T2 & result; m>_'f{&u  
} ; [>86i  
template < typename T > [geY:v_B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9'M_tMm5  
  { &Is%I<'o  
  return (T & )r; .9ne'Ta  
} iDsjIW\j  
template < typename T1, typename T2 > p pq#5t^[)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ; o\wSHc  
  { .^23qCs  
  return (T2 & )r2; zl5S)/A  
} mfvQ]tz_+  
} ; ZSNg^)cN  
T$e_ao|  
Tp7?:YY|  
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> >。 'Vd>"ti  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,J~dER\%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?kSs7e>  
(hoqLL\}k  
return l(i, j) = r(i, j); ~ocr^V{"<~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <#UvLll  
w'!gLta  
  return ( int & )i; D<`X B*  
  return ( int & )j; _!C H  
最后执行i = j; |8B[yr.b  
可见,参数被正确的选择了。 `xSXGI  
RUEU n  
/[OMpP  
Sv ,_G'  
};*5+XY^  
八. 中期总结 <bH>\@p7}  
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: ,<BTv;4p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +vP1DXtj(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :MVD83?4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g5.Z B@j  
]WG\+1x9  
<Wd$6  
}\W3a_,v)  
7>nA;F 8_  
}Y[.h=X  
九. 简化 "elh~K  
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|>y2g!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D"MNlm  
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: VioVtP0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 KH;e)91  
  +-*/&|^等 eR/7*G5  
2. 返回引用。 a4wh-35/  
  =,各种复合赋值等 (n< xoV[e  
3. 返回固定类型。 46vz=# ,6L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0ode&dB  
4. 原样返回。 C8?/$1|RL  
  operator, +#W5Qb}VR  
5. 返回解引用的类型。 mUjA9[@   
  operator*(单目) NS1[-ng  
6. 返回地址。 +m1edPA[  
  operator&(单目) O@[q./VV,  
7. 下表访问返回类型。 z|9 ^T@)  
  operator[] T<OLfuV  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  >4Lb+]  
  operator<<和operator>> V{npK(  
?$ 3=m)s  
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。 b7$?'neH/.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: CB~&!MdMr  
Bpgl U=Qr  
template < typename Left > ,Yo In  
struct value_return NY CkYI  
  { ."R 2^`  
template < typename T > W46sKD;\^W  
  struct result_1 d; M&X!Y  
  { /ZczfM\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *"#>Ov>  
} ; GB -=DC6  
lY~xoHT;[  
template < typename T1, typename T2 > ,Zdc  
  struct result_2 t~Uqsa>n@'  
  { +h =lAHn&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {DpZg",H-  
} ; i_MDLS>-  
} ; p\(%bO   
QKVZ![Y!s  
M4QMD;Ez  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait C}Khh`8@5.  
&t4j px  
下面我们来剥离functor中的operator() mJT7e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ua0k)4|  
Sh"} c2  
return l(t) op r(t) w,\Ua&>4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "^u|vCqw  
return op l(t) s~GO-v7  
return op l(t1, t2) )wKuumet  
return l(t) op Tkd4nRo~  
return l(t1, t2) op c!I> _PD`&  
return l(t)[r(t)] 4Ld0AApncy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5L4~7/kj  
SO}Hc;Q1`  
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: ?J>^X-z  
单目: return f(l(t), r(t)); [p]Ayo$~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7c+u+Yet  
双目: return f(l(t)); %3q@\:s  
return f(l(t1, t2)); 0s4%22  
下面就是f的实现,以operator/为例 tUt l>>6Iu  
u~G,=n  
struct meta_divide ZJ!/49c*>  
  { ^UJO(   
template < typename T1, typename T2 > r:u5+A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) JK_sl>v.7  
  { nOOA5Gz   
  return t1 / t2; -8-Aqh8|  
} ^7(zoUn:  
} ; md<%Z4+  
8zr)oQ:  
这个工作可以让宏来做: LaLA }1!  
I@[.W!w  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -0>@jfP^D  
template < typename T1, typename T2 > \ hG3b7!^#g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *iYs,4  
以后可以直接用 qgu.c`GmW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u{I)C0  
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 ];IUiS1  
(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。。。) sR#( \  
{+Eq{8m`  
6tP^_9njy  
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 TVKuvKH8U  
P_w+p"@m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *!Xhy87%Z)  
class unary_op : public Rettype N>VA`+aFR  
  { $NqT ={!  
    Left l; GCc@ :*4[  
public : 9!PJLI=D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} IX-ir  
#VD[\#  
template < typename T > ?(hdV ?8)P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (0^u  
      { 5&6S["lt  
      return FuncType::execute(l(t)); ~`T3 i  
    } ~g)gXPjke  
q S2#=  
    template < typename T1, typename T2 > y&B~UeB:q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;Cm%<vW4!  
      { }F**!%4d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |odl~juU  
    } jF{zcYU  
} ; 2,'m]`;GNr  
`2 Vc*R  
$5|/X&"O)/  
同样还可以申明一个binary_op 'Aai.PE:  
|no '^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HBeOK  
class binary_op : public Rettype 9aYCU/3  
  {  H 2\KI(  
    Left l; d+Pfi)+(I  
Right r; BY6QJkI9x  
public : PWx2<t<;9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &`GQS|  
_=8x?fC:rl  
template < typename T > wF[^?K '  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jbGP`b1_  
      { %YA=W=Yd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4w\cS&X~C  
    } (+(YO\ng6  
,J~kwJ$L  
    template < typename T1, typename T2 > cl30"WK!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const td&W>(3d  
      { ~M2w&g;1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yiiYq(\{  
    } 80LKxA;5N  
} ; b\F(.8  
Mo0+"`   
C]p3,G,oN  
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 u.gnv dU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 OcwD<Xy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) S~/zBFo-  
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。 2/x+7F}w5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ZFY t[:  
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。。。 .{*V^[.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;}ileL Tl  
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) mn)kd  
下面是修改过的unary_op &U*=D8!0  
A#\NVN8sk  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m:.ywiw=  
class unary_op ![P1Qv p  
  { e@F9'z4  
Left l; m = "N4!  
  f)~urGazS  
public : ;*[nZV>  
1Y_Cd  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} A90o X1l  
XL1v&'HLV  
template < typename T > M`-.0  
  struct result_1 cF7I  
  { m\)z& hv<r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D4?5 %s  
} ; M8oI8\6[  
CD;C z*c  
template < typename T1, typename T2 > KW ]/u  
  struct result_2 4#{i  
  { 51u8.%{4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !U/iY%NE  
} ; ]g2Y/\)a  
]'3e#Cqeh  
template < typename T1, typename T2 > E9!u|&$S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J] ^)vxm3  
  { Ph'*s{   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DBI[OG9  
} `BG{\3>  
JBo/<W#|  
template < typename T > rhGHR5 g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /pt%*;H  
  { \cP\I5IW:s  
  return OpClass::execute(lt(t)); >gtKyn]  
} T \5 5uQ  
bwR24>8lP  
} ; Z?kLAhy!  
C: @T5m  
WLma)L`L  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 9 ,=7Uh#7  
好啦,现在才真正完美了。 ( 6|S42  
现在在picker里面就可以这么添加了: XbsEO>_Z'A  
{7LO|E}7  
template < typename Right > jO)UK.H#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &`[y]E'  
  { </ 3 Shq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]([:"j  
} d h#4/Wa,  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 2"*7H S  
n7>CK?25  
6r4o47_t8#  
S-&[Tp+N  
q-P$ \":  
十. bind W 0%FZ0 l  
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。 rnz9TmN:*1  
先来分析一下一段例子 ?4GI19j  
"E =\Vz  
X YO09#>&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &^KmfT5C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 n>T1KC%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 484lB}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。 mojD  
我们来写个简单的。 >DeG//rv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J*?BwmD'8  
对于函数对象类的版本: # Y/ .%ch.  
FTZ][  
template < typename Func > fmC)]O%q  
struct functor_trait ~GZ!;An  
  { P#H|at  
typedef typename Func::result_type result_type; (F@.o1No%  
} ; q] eSDRW  
对于无参数函数的版本: ]y= ff6Q  
Ch8w_Jf1yx  
template < typename Ret > zY6{ OP!#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R{uq8NA- W  
  { O*^=  
typedef Ret result_type; WlVp|s{TYP  
} ; P[6@1  
对于单参数函数的版本: 6UOV,`:m+  
*$mDu,'8  
template < typename Ret, typename V1 > *)+1BYMo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lX$6U| !  
  { 3#o!K  
typedef Ret result_type; s\A"B#9r  
} ; Q|/uL`_ni  
对于双参数函数的版本: |y=;#A  
W!|A3V35\:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > pcwkO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mVFz[xI  
  { $xqI3UaX  
typedef Ret result_type; SEsc"l8  
} ; ckFnQhW  
等等。。。 R r7r5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Rd7[e^HSN  
<20rxOEnf  
template < typename Func > 04>dxw)8  
struct func_return PI@/jh  
  { Bwv@D4bii  
template < typename T > v).V&":  
  struct result_1 /Qi;'h]  
  { {?tK]g#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mNS7/I\  
} ; Y Y4"r\V  
E=!=4"rZF  
template < typename T1, typename T2 > @*Sge LeL  
  struct result_2 8;2UP`8s?  
  { am;)@<8~Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %%J)@k^vH  
} ; Z'sAu#C  
} ; pGEYke NU  
,Y 1&[  
h#a;(F4_7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 pUtd_8  
*PQu9>1w  
template < typename Func, typename aPicker > v,z s dr"d  
class binder_1 %Ci`O hT  
  { PAG.],"D  
Func fn; 0 ?kaXD  
aPicker pk; wc z|Zy  
public : pm$ZKM  
|tL57Wu93  
template < typename T > za{z2# aJ  
  struct result_1 py#`  
  { 7d&_5Tj:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; O%RkU?ME  
} ; h_Ky2IB$  
)X*?M?~\  
template < typename T1, typename T2 > sjh>i>t  
  struct result_2 Bx R% \  
  { C? pi8Xg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QP/6N9/  
} ; =@%;6`AVcp  
,nn5LQ|l.j  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8\,|T2w,X  
JNhHQvi\  
template < typename T > :|hFpLt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jG($:>3a@  
  { jDI)iW`P  
  return fn(pk(t)); =%u\x=u|  
} :eaqUW!Y  
template < typename T1, typename T2 > R#j -Z#/"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _?UW,5=O  
  { YTBZklM  
  return fn(pk(t1, t2)); Y|ONCc  
} !eb} jL  
} ; +<p?i]3CHe  
|~'D8 g:Ak  
emZ^d/A  
一目了然不是么? eIVCg-l}  
最后实现bind YG2rJY+*  
9G8n'jWyY  
 U)oH@/q  
template < typename Func, typename aPicker > V,,/}f '  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xEK+NKTeV  
  { a`}b'X:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }@IRReQ  
} HnvE\t9`  
EZvB#cuL-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ibDMhW$n  
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。 r,p6J7/lfS  
StUiL>9T#  
十一. phoenix {"33 .^=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6T%5vg_};'  
Y.$InQ gL  
for_each(v.begin(), v.end(), J"w!Q\_  
( 4m++>q  
do_ ,e"A9ik#  
[ c"aiZ(aP  
  cout << _1 <<   " , " )"7hyW5  
] KZ ezA4  
.while_( -- _1), \ iL&Aq}BO  
cout << var( " \n " ) Qy ; M:q  
) ?DVO\ Cp  
); lD09(|`  
D .3Q0a6  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: C]aa^_Ldd-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor yHW=,V.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 I\R5Cb<p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zUn> )#ZC  
Hfer\+RX  
^G63GYh]y  
template < typename Cond, typename Actor > DM6oMT  
class do_while o/I<)sa  
  { 9IL#\:d1  
Cond cd; 4!lbwqo  
Actor act; &]~z-0`$!  
public : U*8;ZXi  
template < typename T > GE$spx  
  struct result_1 <i'4EnO  
  { S~vbISl  
  typedef int result_type; TX{DZ#  
} ; y(|6`  
8WWRKP1V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} J'.:l}g!1  
*iF>}yhe  
template < typename T > =Mq=\T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ToJV.AdfT  
  { '#<?QE!d2  
  do XF2u<sDe  
    { Kzxzz6R?  
  act(t); !TY4C`/  
  } N s9cx  
  while (cd(t)); E66e4?"  
  return   0 ; D8_m_M| P  
} 7dX1.}M<(  
} ; , j ,[4^  
1W-t})!a  
Rs)tf|`/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). BZ1@?3  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 W<;i~W  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 >82Q!HaH  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 %Ua*}C   
下面就是产生这个functor的类: 7&NRE"?G  
iAf, :g  
-!">SY\  
template < typename Actor > {#q<0l  
class do_while_actor `a:@[0r0U  
  { Y,WcHE  
Actor act; x{~-YzWho  
public : >;o^qi_$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *P:`{ZV7=W  
[x!T<jJ  
template < typename Cond > ,{itnKJC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Dc oTa-~  
} ; 3Q[]lFJ}F  
M O* m@  
s;}';#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Mim 9C]h(  
最后,是那个do_ e@p` -;<  
hr@KWE`  
 'm}~  
class do_while_invoker xm~ff+(&@S  
  { M6 AQ8~z  
public : P>L-,R(7e  
template < typename Actor > OdRXNk:k-j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yhQo1e>  
  { "rc}mq  
  return do_while_actor < Actor > (act); rf;R"Uc  
} VjYfnvE  
} do_; @)VJ,Ql$Y  
ezwcOYMXK  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FlVGi3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 g_>)Q  
最后来说说怎么处理break和continue ZH_ J+  
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。 (' `) m  
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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