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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda kff ZElV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JIMWMk;ot  
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, yQ'eu;+]  
-3` "E%9  
N};t<Xev  
7lwTZ*rnY  
  class filler M'DWu|dIBA  
  { sXiv,  
public : * MEe,4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9s(i`RTM  
} ; [A]Ca$':  
JD ]OIh  
1Fs-0)s8  
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: i|S: s  
p0Gk j-  
+RS$5NLH  
5KJ%]B(H2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e=7W 7^"_  
 &+G; R  
R]Ek}1~?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 IM=+3W;ak  
%l]Rh/VPn?  
mB`D}g$  
MxTmWsaW  
二. 战前分析 ]-:1se  
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。 781]THY=  
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 vOe0}cR  
=*O=E@]  
f TO+ZTRqf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Tm_8<$ 7  
  /* --------------------------------------------- */ ;%Q&hwj  
vector < int *> vp( 10 ); ' S,2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  &{ZSE^  
/* --------------------------------------------- */ 4sIX O  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); NI.`mc6X d  
/* --------------------------------------------- */ {fU?idY)c  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *T1~)z}j<  
  /* --------------------------------------------- */ y(}Eko4u5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \2 >?6zs  
/* --------------------------------------------- */ _=EZ `!%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h>klTPM>  
@VK6JjIq  
Vo M6  
/c#l9&,  
看了之后,我们可以思考一些问题: ! Mo`^ t  
1._1, _2是什么? . :a<2sp6  
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。 TBnvV 5_  
2._1 = 1是在做什么? ;& |qSa'  
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。 'MN1A;IJ  
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。 kiX%3(  
gu<V (M\  
\[ M_\&GC  
三. 动工 $;`I,k$0>~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: '$[Di'*;  
b#a@ rh  
7@l<? (  
="'- &  
template < typename T > DP*@dFU"  
class assignment O%g\B8 ;  
  { !Lkm? (_  
T value; "Pj}E=!k  
public : 8+&JQ"UaB  
assignment( const T & v) : value(v) {} Hb!6Z EmN%  
template < typename T2 > 8TPN#"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3=- })X ;  
} ; !re1EL  
6P*O&1hv  
sS9%3i/>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 TzKK;(GX  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WYszk ,E  
Q7GY3X*kA  
%4,?kh``D  
m|F:b}0Hb  
  class holder Js{= i>D  
  { HnU Et/  
public : ,@.EpbB  
template < typename T > URw5U1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const K9|7dvzC:  
  { af'@h:  
  return assignment < T > (t); _kN*e:t  
} W&C-/O,m  
} ; Cj^{9'0  
#SnvV  
Uf$i3  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Hg+ F^2<y  
2f,2rW^i  
  static holder _1; %Q~CB7ILK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j O8k6<l  
.=<$S#x^Hb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @cv{rr  
而不用手动写一个函数对象。 T)SbHp Y  
&&7r+.Y  
Oy_c  
j@| `f((4  
四. 问题分析 &HDP!SLS  
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。 [BDGR B7d"  
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。 M_|> kp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /k6fLn2;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6+` tn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Yc;ec9~  
gQouOjfP  
五. 问题1:一致性 RiR:69xwR*  
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?| e;ty!)]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 79BaDB`{a  
`.v(fC  
struct holder 9 26Tl  
  { }V`mp  
  // lZWX7FO'  
  template < typename T > ir[jCea,  
T &   operator ()( const T & r) const , Z ~;U  
  { >oJkJ$|wU  
  return (T & )r; TH?9< C-C  
}  +sZUJ  
} ; ao$.6X8fQ  
L CSeOR  
这样的话assignment也必须相应改动: YnTB&GPxl  
 }roG(  
template < typename Left, typename Right > AK-}V4C/A  
class assignment 2Z/K(J"&J  
  { KnzsHli,~k  
Left l; YQ]\uT>}&  
Right r; Q6'nSBi:A_  
public : lA;a  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;>"nn VW  
template < typename T2 > uf'4'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  76H!)={  
} ; i::\Z$L";i  
n&Yk<  
同时,holder的operator=也需要改动: thW<   
=Ho"N`Qy  
template < typename T > lMifpK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const WsOi,oG@  
  { t"AzI8O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); } !s!;BOx  
} ycr"Y|  
Wa'sZ#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Q-eCHr)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %2l7Hmp4H  
uT_!'l$fr  
return l(rhs) = r; JPx7EEkZR4  
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。 )qU7`0'8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {`"#yl6"  
uTvv(f  
template < typename Tp > jC, FG'P  
class constant_t G|u3UhyB  
  { csQfic  
  const Tp t; xWX*tJ4  
public : eon!CE0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} AuiFbRFi  
template < typename T > S h4wqf  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <7sIm^N  
  { K_BPZ5w  
  return t; b~0N^p[&%  
} r)T[(D'Tm-  
} ; zO=%J)-=  
t?)pl2!A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [=%YV# O  
下面就可以修改holder的operator=了 C>QIrZu  
Oejq@iM"(  
template < typename T > , c;eN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \nvAa_,  
  { :@3Wg3N  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); b1`r!B,  
} b.yh8|&  
0GXO&rCG  
同时也要修改assignment的operator() T-" I9kM  
"ZMkL)'7-  
template < typename T2 > KeBQH8A1N  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *nTU# U  
现在代码看起来就很一致了。 -9Ws=r0R  
/VTM 9)u  
六. 问题2:链式操作 y 'M#z_.z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ANMg  
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。 ~H /2R  
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\8>/0oA  
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。 k9si| '  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e [0w5)X   
yy2I2Bv  
template < typename T > cu7(.  
struct result_1 Q(@IK&v  
  { &%C4Ugo  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z;}6f  
} ; wz /GB8P  
n(;:*<Rh  
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: mY&ud>,U:  
-uR72f  
template < typename T > eE8ULtO  
struct   ref )g1a'G  
  { 3Rv7Qx  
typedef T & reference; x4K`]Fvhl  
} ; }IkQA#4$  
template < typename T > hfM;/  
struct   ref < T &> nBLj [  
  { ]s1 YaNq  
typedef T & reference; a P()|js  
} ; A.%CAGU5w  
B |{I:[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /2uQCw&x-  
+Ov2`O8?  
template < typename T > % 4 ~l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :`,3h%  
  { ${&5]!E[>D  
  return l(t) = r(t); m:CTPzAt  
} +|RB0}hFS-  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 3{Q,h pZN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  lhLGG  
b=PVIZ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 3sm M,fi  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ": ;@Hnb/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i6PM<X,{;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P9Q2gVGAO{  
最后的布局是: 6LUC!Sh  
                Add DPHQ,dkp  
              /   \ V6a``i]  
            Divide   5 Q5+_u/  
            /   \ <,%:   
          _1     3 `iG,H[t+j  
似乎一切都解决了?不。 pK&I^r   
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 D&:yMp(  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 o4^Fo p  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: @e2}BhB2  
x^=M6;:  
template < typename Right > 12`_;[37  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v> z@  
Right & rt) const P&A|PY,P  
  { 7*H:Ob)9k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e;95a  
} x K%=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9uB(Mx(-:`  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 wsfd8T4  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Es5p}uh.[Y  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 |$lwkC)O  
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。 ZU&"73   
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? 90N`CXas  
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: mj,fp2D;%  
Wsj=!Obc  
template < class Action > F@<0s&)1  
class picker : public Action n-;y*kD  
  { = bt]JRU  
public : qCMl!g'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]dPZ.r  
  // all the operator overloaded p='-\M74K  
} ; hsLzj\)6  
hP@(6X,"  
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。 wo^Sy41bF  
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: (&\aA 0-}H  
T3&`<%,f  
template < typename Right > /\d$/~BFi  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const UHO_Z  
  { ] gb=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xyHejE}  
} ;&;W T  
Ze^jG-SL$9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2(YPz|~W  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 rw%l*xgX  
!$qKb_#nC  
template < typename T >   struct picker_maker i, nD5 @#  
  { ]rBM5~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )hKS0`$|  
} ; }OShT+xeX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j8,n7!G  
  { CZ{k@z`r  
typedef picker < T > result; `(4pu6uT  
} ; XR+3j/zEQ  
J]/}ojW3  
下面总的结构就有了: <&!]K?Q9i  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 lT8\}hNI+  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 @Cq? :o<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L):U"M>]=  
至此链式操作完美实现。 4g _"ku  
Lm)\Z P+W  
5MxL*DB=b  
七. 问题3 D@YP7  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 p#8W#t$  
&%aXR A#+  
template < typename T1, typename T2 > vlWw3>4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !UBO_X%dz  
  { !mfJpJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); dx_6X!=.J  
} eARk QV  
ZDLMMX 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: Bd0eC#UGkQ  
;^k7zNf-  
template < typename T1, typename T2 > o,Z{ w"  
struct result_2 OJ>.-"  
  { Bn wzcl  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %Q|eiXD  
} ; n(Y%Vmy  
rx ~[Zs+*  
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? 5t:8.%<UK  
这个差事就留给了holder自己。 <!^ [~`  
    cSP*f0n,eo  
y7u^zH6wj  
template < int Order > 9|r* pK[  
class holder; ilLBCS}  
template <> h+UnZfm  
class holder < 1 > ,8Iv9M}2  
  { m 40m<@  
public : y f1CXldi  
template < typename T > ;1AG3P'  
  struct result_1 EYS>0Y  
  { =Ov7C[(  
  typedef T & result; Do-^S:.  
} ; H3/caN:  
template < typename T1, typename T2 > 1cN')"  
  struct result_2 ` vk0c  
  { 7G2PMe;$m  
  typedef T1 & result; \y Hen|%  
} ; Q%=YM4;  
template < typename T > X!,@ j\L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P~CrtTss  
  { _cI_#  
  return (T & )r; FY0%XW  
} 0OZMlt%z  
template < typename T1, typename T2 > LC69td&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w:=V@-S 8  
  { (-yl|NFBw  
  return (T1 & )r1; JMV50 y  
} 3 pWM~(#>-  
} ; H -t|i  
(yrh=6=z  
template <> dz9Y}\2tf  
class holder < 2 > %n?vJ#aX%  
  { [uuj?Rbd  
public : '"YYj$> '  
template < typename T > 7v~j=Z>  
  struct result_1 'VnwG  
  { Ggm` ~fS  
  typedef T & result; -$8.3\6h  
} ; XJ\hd,R   
template < typename T1, typename T2 > 3fS}:!sQ  
  struct result_2 mX# "+X|  
  { 6Z:YT&,f  
  typedef T2 & result; C0 ) Z6  
} ; *7gT}O;p 5  
template < typename T > {")\0|2\x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GlYly5F  
  { '?Bg;Z'L%  
  return (T & )r; )najO *n  
} rj] E@W  
template < typename T1, typename T2 > Zc5 :]]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9M$/=>^ Z  
  { sRRI3y@  
  return (T2 & )r2; dbGgD=}o  
} c$M%G)P  
} ; /Bv#) -5  
y.a]r7  
5N/Lk>p1u  
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> >。 |Ur"za;%@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D0bnN1VP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fib#CY  
*:"^[Ckc  
return l(i, j) = r(i, j); w<nv!e?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2ypIq  
laREjN/\`  
  return ( int & )i; $ @1u+w  
  return ( int & )j; $~u.Wq  
最后执行i = j; }uO5q42  
可见,参数被正确的选择了。 ]KK`5Dv|,e  
I."p  
U@lV  
hSV@TL  
W Ox_y,  
八. 中期总结  @|A|  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: khX|" d360  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #a~"K|' G  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 HCnf2td  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F9o6V|v  
L:f)i,S"5q  
mV\$q@sII  
e- 6w8*!i  
#6> 6S;Ib  
&y. dmW  
九. 简化 a-0cN 9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 C8b''9t.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?[1SiJT  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: +oy*Kxs7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;Rnhe_A.  
  +-*/&|^等 QApyP CH  
2. 返回引用。 BSUPS+@+  
  =,各种复合赋值等 EQ >t[ &  
3. 返回固定类型。 !C&%T]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z5)eREi=  
4. 原样返回。 R 1zC.m  
  operator, 7>.OVh<  
5. 返回解引用的类型。 ! q6hC  
  operator*(单目) `lCuU~~ag  
6. 返回地址。 I0w%8bs  
  operator&(单目) Gp2!xKgm  
7. 下表访问返回类型。 ^X1wI9V  
  operator[] &d^=s iL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %$X\"  
  operator<<和operator>> Xa,&ef&q  
^X? D#\  
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。 Ie_I7YJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: y?:dE.5p|  
YMzBAf  
template < typename Left > /^<en(0=P  
struct value_return BQrL7y  
  { F @SG((`  
template < typename T > *@M3p}',M  
  struct result_1 %J P!{mqj  
  { Da,Tav%b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "kSwa16O  
} ; X#J6Umutm  
\lr/;-zP  
template < typename T1, typename T2 > __\P`S_  
  struct result_2 h7W}OF_=y  
  { 3E|;r _; 8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Wc4vCVw  
} ; wq\G|/%  
} ; (2txM"Dja  
SGf9U^ds  
aqL<v94wX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Rt4di^v  
KTmaglgp  
下面我们来剥离functor中的operator() Bymny>.M  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WYO\'W  
OgMI  
return l(t) op r(t) +VOb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w-rOecwFvu  
return op l(t) [ b1hC ~I;  
return op l(t1, t2) [thboP.?  
return l(t) op uWc:jP  
return l(t1, t2) op $ KQ,}I  
return l(t)[r(t)] c E76L%O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xqWj|jA  
i^/54  
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: K` (#K#n  
单目: return f(l(t), r(t)); ^KH%mSX>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u4"r>e6 _B  
双目: return f(l(t)); <Jwo?[a  
return f(l(t1, t2)); L8P 36]>  
下面就是f的实现,以operator/为例 #v/ry)2Y=  
l>Av5g)  
struct meta_divide K-@bwB7~s  
  { M,..Kw/ }~  
template < typename T1, typename T2 > l2/ @<0P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jgRCs.6  
  { o;;,iHu*  
  return t1 / t2; (,tHL  
} chLeq  
} ; w%u5<  
Bz:0L1@,4a  
这个工作可以让宏来做: K%2I  
NsmVddj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,"H?hFQ  
template < typename T1, typename T2 > \ <!!nI%NC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )%#?3X^sI  
以后可以直接用 I#c(J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) iS05YW  
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 A2_Ls;]  
(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。。。) EXHR(t}e  
C'<'7g4  
x]' H jTqX  
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 A$m<@%Sz  
m/?h2McS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~XQ$aRl&  
class unary_op : public Rettype N cM3P G  
  { XGk}e4;_  
    Left l; Fwv\pJ}$  
public : y:9?P~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vU 9ek:.l  
uu@<&.r\C  
template < typename T >  ;MZbL)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1.dX)^\  
      { ZbyG*5iq  
      return FuncType::execute(l(t)); >w2f8tW`PP  
    } ~2 Oc K  
sD2Qm  
    template < typename T1, typename T2 > S)Mby  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ij,Yuo  
      { I+~\ w N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1>;6x^_h0S  
    } k(9s+0qe  
} ; 24O d] f  
J[o${^  
`axQd%:AC  
同样还可以申明一个binary_op `D"1 gD}{A  
ir+8:./6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "i(U  
class binary_op : public Rettype _Q^y_f  
  { W U0UG$o`  
    Left l; 0#]!#1utg  
Right r; ChVY Vx(  
public : i6A$1(:h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oVreP  
e sGlMq  
template < typename T > !xH,y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n4R]+&*  
      { b<\GI 7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M;PlSb  
    } ~QO< B2hS}  
. Nk6  
    template < typename T1, typename T2 > *V<)p%l.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3l+|&q[v  
      { 0@w&J9yG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); - BjEL;  
    } /rOnm=P+Q  
} ; Y` q!V=  
qs "s/$  
~Ji>[#W K  
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 WQTendS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 63SVIc~wT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V"BVvSNu  
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。 uiuTv)pwF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -$b?rt]h1g  
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。。。 eA10xpM0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 03] r*\  
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) x6jm -n  
下面是修改过的unary_op DWdLA~'t  
JqQ3C}z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a0)vvo=bz  
class unary_op &!4( 0u  
  { %qONJP  
Left l; )v};C<  
  Jfe~ ,cI  
public : C\J@fpH(t`  
#'#4hJ*YC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Dn: Yi8=  
VDPxue  
template < typename T > g8Ok ^  
  struct result_1 A?\h|u<  
  { D`8E-Bq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;g6 nHek  
} ; I? A~zigO  
7/ 4~>D&-b  
template < typename T1, typename T2 > RlPjki"Mg  
  struct result_2 l(.7t'  
  { :S#eg1y.w]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vW9^hbdx  
} ; {~":;  
X3 <SP  
template < typename T1, typename T2 > Yo>%s4_,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DCz\TwzU  
  { N4' .a=1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3HXh6( e  
} z/pDOP Ku  
Xx=K?Z?3.  
template < typename T > nIG[{gGX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W&Y4Dq^  
  { /95FDk>  
  return OpClass::execute(lt(t)); D5}DV  
} pn+D@x#IA  
:U7;M}0  
} ;  n})  
$&bU2]  
DrW/KU,{+(  
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 LPsh?Ca?N  
好啦,现在才真正完美了。 $4ka +nfU  
现在在picker里面就可以这么添加了: Pxap;;\  
:p,c%"8  
template < typename Right > $hC~af6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W=q?tD~V  
  { 7l[t9ON  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A[K:/tB  
} G1,Ro1  
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。 q=T<^Tk#e  
^.nwc#  
?SBh^/zf  
Kw)C{L5a  
w;@`Yi.WQ  
十. bind .0 rJIO  
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。 ^XtHF|%0T  
先来分析一下一段例子 fN~8L}!l  
+SP! R[a  
Vx0MG{vG1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7MR:X#2v>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :k Rv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pIk4V/ fy  
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。 ,q{lYX83S  
我们来写个简单的。 f:)]FHPB1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: QSO5 z2|  
对于函数对象类的版本: i(dXA(p  
B(HNB\3u  
template < typename Func > CR} >  
struct functor_trait u0<d2Y  
  { 3 ATN?V@  
typedef typename Func::result_type result_type; #u!y`lek  
} ; @Z"QA!OK~c  
对于无参数函数的版本: w;yar=n  
:/n ?4K^  
template < typename Ret > 0tn7Rkiw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A0'tCq]?0  
  { cuJ / Vc  
typedef Ret result_type; gEX:S(1 QP  
} ; qdg= Imx  
对于单参数函数的版本: bvt-leA=  
r>n8`W  
template < typename Ret, typename V1 > H J2O@e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _p3WE9T  
  { (cbB %  
typedef Ret result_type; DR#3njjEC  
} ; P2<gHJ9t  
对于双参数函数的版本: ?etj.\q6  
C{lB/F/|!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'eTpcrS3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > dA3`b*nC  
  { /jn:e"0~  
typedef Ret result_type; J-HabHv  
} ; G5C#i7cpm  
等等。。。 oW` *FD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy B)LXxdkOn  
#RsIxpc  
template < typename Func > PDa06(t7  
struct func_return @5uyUSt]  
  { 7]0\[9DyJ  
template < typename T > qX}dbuDE"P  
  struct result_1 CVn;RF6  
  { DY%T`}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pw(*X,gj  
} ; `0-m`>1>  
p)AvG;  
template < typename T1, typename T2 > f]^J,L9qz  
  struct result_2 K1qY10F:_  
  { c"jhbH!u4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V3. vE,  
} ; crF9,p  
} ; Lt ZWs0l0  
7i%P&oB  
m''iE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )Q N=>J  
DXw9@b  
template < typename Func, typename aPicker > }sm56}_  
class binder_1 3n=cw2FG  
  { et7T)(k0  
Func fn; p5D3J[?N  
aPicker pk; yM\tbT/l  
public : Amq8q  
NC#kI3{  
template < typename T > 5}(YMsUb  
  struct result_1 q, 19NZ  
  { |R|U z`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; YQw/[  
} ; LP-KD  
(*@~HF,t=  
template < typename T1, typename T2 > HEW9YC"  
  struct result_2 VA*79I#_q  
  { 7~k~S>sO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ocuNrkZ  
} ; -t706(#k  
)r-|T&Sn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~`Gcq"7, !  
pR^Y|NG!  
template < typename T > Xj&~N;Ysb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }][|]/s?42  
  { ~N+/ZVo&y  
  return fn(pk(t)); XzTH,7[n  
} =.3P)gY)  
template < typename T1, typename T2 > V-o`L`(F`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -^NAHE$bW  
  { wr6xuoH  
  return fn(pk(t1, t2)); e#Zf>hlAz  
} t,as{.H{h  
} ; Z!BQtICs  
k kuQ"^<J  
r5$?4t  
一目了然不是么? /A`zy  
最后实现bind QK/+*hr;  
2ucsTh@  
APOU&Wd  
template < typename Func, typename aPicker > *p<5(-J3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ($ 1<Dj:  
  { Z[A|SyZp  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M#gGD-  
} `E1_S  
$9u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 xWI 0s;k  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 s9Q)6=mE  
T"0)%k8lJ  
十一. phoenix #p:jKAc3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1Z{p[\k  
"oGM> @q=B  
for_each(v.begin(), v.end(), r:\5/0(  
( ff+9(P>*  
do_ =2V;B  
[ m"> =QP  
  cout << _1 <<   " , " 7XI4=O};&%  
] ,h(+\^ ?,  
.while_( -- _1), Ydd>A\v\;  
cout << var( " \n " ) i)^ZH#G p  
) | 3/p8  
); |$-d, ] V  
-JW6@L@  
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: .j$bCKXGx  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 3'NL1du  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9;WOqBD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :FgRe,D  
6}FDLBA  
x@R A1&c  
template < typename Cond, typename Actor > CjukD%>sde  
class do_while oL/^[TXjH  
  { XjM)/-w  
Cond cd; NGeeD?2~  
Actor act; rH_:7#.E  
public : uEO2,1+  
template < typename T > 2n r UE  
  struct result_1 GP k Cgb(  
  { h[)aRo  
  typedef int result_type; 4 ~|TKd{  
} ; .6A:t? .  
Pj5#G0i%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w0`L)f5v  
Pw0KQUs  
template < typename T > hb\Y)HSp/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (dprY1noC  
  { ;77o%J'l  
  do Zkep7L   
    { :[rKSA]@  
  act(t); #$^i x  
  }  V# %spW  
  while (cd(t)); 8`?j*FV7kq  
  return   0 ; &1C9K>  
} 7CN[Z9Y^}  
} ; ZUI\0qh+  
QKkr~?sTO  
0mi[|~x=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). lTd2~_  
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。 JF\viMfR  
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。 7%FZXsD  
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。 e9~4wt  
下面就是产生这个functor的类: 5WN Z7cO  
^"#rDP"v  
:NyEd<'  
template < typename Actor > YD.^\E4o  
class do_while_actor :|mkI#P.  
  { :pu{3-n.  
Actor act; 4gNRln-  
public : tLXw&hFk`g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4'=N{.TtO  
\uPTk)oaB  
template < typename Cond > `*!>79_2C  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I*R$*/)  
} ; Oydmq,sVe(  
CXFAb1m  
oVsazYJ|?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,(=]6V  
最后,是那个do_ d iLl>z  
lH>XIEj  
nEEGO~e  
class do_while_invoker 6N)1/=)  
  { :P1c>:j[  
public : 9 (.9l\h  
template < typename Actor > C7_T]e<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i */U.'#  
  { E,:pIw  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9o'6es..@Z  
} F7l:*r,O  
} do_; .*7UT~o=CS  
OIT;fKl9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wdV?& W+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ck+rOGv7{Z  
最后来说说怎么处理break和continue f)P /@rh  
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。 6+z]MT  
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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