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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |kK5:\H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dV[G-p  
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, WP*}X7IS  
tx7 zG.,  
2*Qi4%s#  
/69yR   
  class filler RWv4/=}(G  
  { cW>=/  
public : 6YU,> KP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #I?Z,;DI=  
} ; ,r*Kxy  
EF!J#N2  
vYm-$KQ"o  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 9HO9>^  
L9O;K$[s  
|` ~ioF  
^+Nd\tp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \t)va:y  
Hy4;i^Ik <  
+z nlf-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 F oC $X  
3" m]A/6C}  
WYb}SI(E  
VxDIA_@y  
二. 战前分析 Pw<'rN8''  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 C]2-V1,ZX  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 AuK$KGCI=  
{Z k^J  
7YD+zd:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FWJ**J  
  /* --------------------------------------------- */ ~<!j]@.  
vector < int *> vp( 10 ); e1a\ --  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); keLeD1  
/* --------------------------------------------- */ OGg\VV'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); wr"0+J7  
/* --------------------------------------------- */ c45 s #6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); r<fcZ)jt|  
  /* --------------------------------------------- */ P}~MO)*1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m6[}KkW  
/* --------------------------------------------- */ ,V,mz?d^9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); H2%Qu<Kg2  
*V hEl7  
f~wON>$K  
%B\x %e ;P  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3as=EYm  
1._1, _2是什么? d eT<)'"  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 "\EX)u9ze  
2._1 = 1是在做什么? Xi%Og\vm5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 i*/i"W<  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ;ZUj2WxE  
}(8>&  
g>h/|b w4  
三. 动工 *JDz0M4f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  7qy PI  
z*h:Nt%.  
I3.. Yk%7  
uCr& `  
template < typename T > BJwuN  
class assignment _M/N_Fm  
  { .2c/V  
T value; 1l$ C3c  
public : %4m Nk}tyH  
assignment( const T & v) : value(v) {} g8uqW1E^  
template < typename T2 > dvjj"F'Bf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } UgAp9$=z  
} ; 0]bt}rh  
xx!8cvD4?  
SPE)db3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "jyo'r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D<69xT,  
_l9fNf!@  
W"Y)a|rG%  
y@7fR9hp<  
  class holder +Mq\3  
  { P4Pc;8T@!  
public : SM8N*WdiU  
template < typename T > zEFS\nP}E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,e43m=KhK  
  { A .&c>{B7  
  return assignment < T > (t); w@^J.7h^  
} ?)-6~p 4N  
} ; Mc.{I"c@  
j%s,%#al  
@$r[$D v  
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: sMGo1pG(  
N_NN0  
  static holder _1; DWOf\[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 eR \duZ!`  
BS fmS(.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u!|_bI3  
而不用手动写一个函数对象。 ,Suk_aX>  
syB pF:`-W  
1<'z)r4  
D/Ki^E  
四. 问题分析 ^nNY| *  
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。 ]]K?Q )9x  
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。 AB/${RGf+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |K1S(m<F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a6n@   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 XiTi3vCe  
nrKAK^  
五. 问题1:一致性 |p[Mp:^^  
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?| &Tt7VYJfIV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 LHA^uuBN}  
ij0I!ilG4  
struct holder C/Q20  
  { yS~Y"#F!.  
  // UUDUd a  
  template < typename T > "b`#RohCi  
T &   operator ()( const T & r) const dh`s^D6Q>  
  { \)/qCeiZ  
  return (T & )r; e#Ao] gc  
} 9< ?w9D.1  
} ; <&b,%O  
@>O7/d?O  
这样的话assignment也必须相应改动: [T r7SU#x  
Dst;sLr[,  
template < typename Left, typename Right > s`=| D'G(=  
class assignment 9f0`HvHC  
  { zK~8@{l}_"  
Left l; 3R< r[3WP  
Right r; ;GM`=M4  
public : )1Bz0:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qY8; k #  
template < typename T2 > >KuNHuHu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m+'1c}n^7  
} ; -lJ|x>PG'  
A^,u l>!  
同时,holder的operator=也需要改动: ,JdBVt  
HD KF>S_S  
template < typename T > mbbhz,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0bh 6ay4  
  { r5s{t4 ;Ch  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -Ct+W;2  
} c9[{P~y  
T3oFgzoO  
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。 e=VSO!(rY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A x8>  
>I@&"&d  
return l(rhs) = r; Q.$8>)  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 R?)Yh.vi=t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: OE(y$+L3_I  
D Z*c.|W  
template < typename Tp > F'[Y.tA ,#  
class constant_t aQ(P#n>a2  
  { .) tQ&2  
  const Tp t; m#BXxS#B<_  
public : EwzcB\m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3\Xk)a_  
template < typename T > ^Ak?2,xB#+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @Dsw.@/  
  { `/ T.u&QF  
  return t; 1;~s NSTo  
} IrYj#,xJ  
} ; &I-:=ir  
q0%QMut%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Pxf>=kY  
下面就可以修改holder的operator=了 >6Pe~J5,:  
EgG3XhfS  
template < typename T > 00;SK!+$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +I uu8t  
  { }OIe!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %G(VYCeK  
} :7X4VHw/  
RDSC@3%  
同时也要修改assignment的operator() l7T?Yx j  
[@qjy*5p  
template < typename T2 > $A~aNI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ILDO/>n  
现在代码看起来就很一致了。 xT&/xZLT  
A\S=>[ar-  
六. 问题2:链式操作 rOLZiET  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vW.f`J,\D'  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 JG^GEJ  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 4PD5i  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 )kjQ W&)g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bJPKe]spJ=  
fPTLPcPP  
template < typename T > TqN@l\  
struct result_1 >{Ayzz>v  
  { 1^]IuPxq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N}/V2K]Q  
} ; }0<2n~3P  
=C$"e4%Be  
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: pvsY 0a@4  
h(@.bt#  
template < typename T > =),ZZD#J  
struct   ref y`m0/SOT  
  { ASEKP(]v  
typedef T & reference; 3>3t(M |  
} ; RU/WI<O  
template < typename T > =g6~2p=H  
struct   ref < T &> W"s/ 8;  
  { nT:<_'!  
typedef T & reference; 5xKod0bA  
} ; pFMJG<W9,  
OD[=fR|cp  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: & +`g~6U  
? Lxc1  
template < typename T > u)EtEl7Wq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5/6Jq  
  { N4qBCBr(  
  return l(t) = r(t); jXmY8||w  
} xH28\]F5n  
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。 <J~6Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XjzGtZ#6  
g3'dkS!  
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 PfYeV/M|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?2o+x D2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 DJdhOLx  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 roriNr/ e  
最后的布局是: 1k"t[^  
                Add ;xh.95BP`  
              /   \ )]w&DNc  
            Divide   5 a%m >v,  
            /   \ ]7,0>  
          _1     3 A+Un(tU2(  
似乎一切都解决了?不。 BJHWx,v  
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。 ,^1 #Uz8  
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。 N 49{J~  
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: KJ&I4CU]^  
'p!&&.%  
template < typename Right > 4+>~Ui_#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ORX<ZO t1  
Right & rt) const o4a@{nt^,  
  { !+Cc^{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bly `m p8#  
} 3LQ u+EsS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n|.eL8lX.<  
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。 :Id8N~g  
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。 [KGj70|~  
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。 7ko}X,aC  
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。 oP 7)  
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? _W Hi<,-  
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: +Y+fM  
Zl# ';~9W  
template < class Action > (O:&RAkk7  
class picker : public Action :`BG/  
  { kG4])qxC'  
public : j/wQ2"@a  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xG4 C 6s  
  // all the operator overloaded 2GigeN|1N  
} ; x^`P[>  
C.u) 2[(  
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。 USgO`l\}4  
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: p+nB@fN/  
ae0Mf0<#)  
template < typename Right > l:~ >P[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }# Ji"e  
  { $WW7,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R%t6sbsNv  
} R SWw4}  
(3x2^M8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [ x.]  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 q2Sc{E>[  
;&w_.j*Is  
template < typename T >   struct picker_maker n[a%*i6x  
  { iH)vLD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Lrt~Q:z2u  
} ; j}}as  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > oO &%&;[/A  
  { P|fh4b4  
typedef picker < T > result; N- <,wUxf  
} ; QUXr#!rPY|  
s<C66z  
下面总的结构就有了: 5}9rpN{y  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 <pT1p4T<  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Y!u">M#@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dqt}:^L*0g  
至此链式操作完美实现。 }p9#Bzc  
ZD?LsD3  
n#P?JyGm1g  
七. 问题3 TuwSJS7  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 7S_"h*Ud  
5Yk|  
template < typename T1, typename T2 >  GXTjK!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @-1VN;N  
  { #zn`)n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a\ MJh+K  
} Hs.5@l  
>O1u![9K|w  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: aHle s5   
.,p@ee$q  
template < typename T1, typename T2 > ]INt9Pvqm  
struct result_2 2-duzc  
  { *ES"^N/88  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >o"0QD  
} ; Jj1lAg 0  
S: g 2V  
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? `Go oSX  
这个差事就留给了holder自己。 h&Q-QU  
    <;Td8T;  
,UT :wpc^i  
template < int Order > i@YM{FycX  
class holder; &xFs0R i(  
template <> j{%'A  
class holder < 1 > 8;,(D# p  
  { `C*psS  
public : \xk8+=/A  
template < typename T > 3=lQZi<]%  
  struct result_1 Eo <N  
  { @7Nc*-SM  
  typedef T & result; 'yAHB* rQR  
} ; Ve\!:,(Y_  
template < typename T1, typename T2 > v`"BXSmp{  
  struct result_2 <3{ >;^|e  
  { #|cr\\2*  
  typedef T1 & result; G'_5UP!  
} ; s(Fxi|v;  
template < typename T > XXW.Uios  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1 u~.^O}J  
  { *ur[u*g  
  return (T & )r; W^9=z~-h  
} (=D^BXtH|  
template < typename T1, typename T2 > K./L'Me  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \v.YP19  
  { <:0d%YB)  
  return (T1 & )r1; lz0'E'%{P  
} E K^["_*A  
} ; u6p nO  
V34]5  
template <> J*f..:m  
class holder < 2 > v<S?"# ]F=  
  { +JBYGYN&K  
public : b@N*W]  
template < typename T > + gP 4MP  
  struct result_1 @1peJJ{  
  { [JX=<a)U  
  typedef T & result; mr#XN&e  
} ; zJtB?<  
template < typename T1, typename T2 > -*"Q-GO  
  struct result_2 k3B]u.Lo  
  { PqwoZo0j  
  typedef T2 & result; %-, -:e  
} ; ~]lVixr9  
template < typename T > 'uV;)~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Eh?,-!SUQn  
  { C'//(gjQ-G  
  return (T & )r; c9xc@G!  
} ,W&::/2<7  
template < typename T1, typename T2 > RVe UQ%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [=KA5c<  
  { F$&{@hd  
  return (T2 & )r2; hQDZ%>  
} hX sH9R  
} ; VZ$FTM^b8  
3%SwCYd  
km#Rh^  
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> >。 oSqkAAGz\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 79Si^n1\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K9N\E"6ZP  
XnI)s^  
return l(i, j) = r(i, j); 095Z Z20  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N2S7=`5/T  
roG f &  
  return ( int & )i; n g?kl|VG  
  return ( int & )j; _0]{kB.$_  
最后执行i = j; B[6y2+6$0  
可见,参数被正确的选择了。 .6nNqGua1  
C Ejf&n  
ax+P) yz  
h"+|)'*n  
OQm-BL   
八. 中期总结 FYu=e?L  
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: ZAcW@xfb  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F~_)auH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _3?7iH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V:8ph`1  
8'X:}O/  
[>tyx{T Ye  
D%k]D/  
Z39I*-6F9W  
{:r8X  
九. 简化 c'r7sI%Yi  
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。 qdeS*r p\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -P>f2It  
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: F)g.xQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 92HxZ*t7km  
  +-*/&|^等 d;10[8:5=  
2. 返回引用。 R@)L@M)u;  
  =,各种复合赋值等 Vr=c06a2  
3. 返回固定类型。 U[ $A=e?\Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N [iv.B  
4. 原样返回。 ,5L[M&5  
  operator, qhiO( !jK  
5. 返回解引用的类型。 OAiip,  
  operator*(单目) g0BJj=  
6. 返回地址。 ` d[ja,  
  operator&(单目) =5sUpP V(  
7. 下表访问返回类型。 tu6Q7CjW8  
  operator[] Q]}aZ4L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d;D8$q)8Q  
  operator<<和operator>> h (`Erb  
pK~K>8\  
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。 |P"p/iY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: z"C+r'39d=  
S4?N_"m9  
template < typename Left > ~ST7@-D0  
struct value_return ~~_!&  
  { c_xo6+:l  
template < typename T > 1$g]&'  
  struct result_1 K;wd2/jmJ  
  { ZzuEw   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g0!{CW  
} ; KF[P /cFI  
MH>CCT  
template < typename T1, typename T2 > >dW~o_u'QN  
  struct result_2 [z1[4  
  { T53|*~u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /Af:{|'$%  
} ; D`bH_1X  
} ; q{W@J0U  
mqg[2VTRP  
+h$) l/>:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait J\@yP  
2Rp5 E^s  
下面我们来剥离functor中的operator() j<LDJi>O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |\OG9{q  
6^ ]Y])  
return l(t) op r(t) BQ ol>VRu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) t6u01r{~`  
return op l(t) }!-K)j.  
return op l(t1, t2) C>vp oCA  
return l(t) op 9*+%Qt,{B  
return l(t1, t2) op )PU?`yLTr  
return l(t)[r(t)] #UcqKq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +([ iCL  
CmNd0S4v  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: x*A_1_A  
单目: return f(l(t), r(t)); Ifm|_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {/x["2a1  
双目: return f(l(t)); 4$+9Wv  
return f(l(t1, t2)); FBYA d@="2  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?=%Q$|]-  
Q-X<zn  
struct meta_divide S1<mO-  
  { c8cV{}7Kb  
template < typename T1, typename T2 > +@Oo)#V|.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fXPD^}?Ux4  
  { e7<//~W7W  
  return t1 / t2; =U6%Wdth  
} S0_#h)  
} ; BTwLx-p9t  
m8q3Pp  
这个工作可以让宏来做: 7[wHNJ7)r  
&VIX?UngE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W?a2P6mAh  
template < typename T1, typename T2 > \ rRN7H L+b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NM0[yh  
以后可以直接用 8#gS{   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) GT[,[l  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 !H`Q^Xf}  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) BTXS+mvl  
[/}y!;3iXM  
qV%t[>  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 #OKzJ"g  
I<q=lK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *RQkL'tRf  
class unary_op : public Rettype "JLKO${ Y  
  { .!ThqYo  
    Left l; R6ynL([xh  
public : }U=|{@%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  q$$:<*Uy  
e>-a\g  
template < typename T > 5 } 9}4e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X]J]7\4tF\  
      { 7gR8Wr ^  
      return FuncType::execute(l(t)); =(f+geA"hm  
    } 'E2\e!U/  
e Ir|%  
    template < typename T1, typename T2 > !%' 1 x2?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }s_'q~R  
      { 1nv#Ehorg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); S4j`=<T,  
    } j +j2_\  
} ; <MhjvHg  
sN^3bfi!i  
(vCMff/ Y1  
同样还可以申明一个binary_op @(Mg>.P  
fUh7PF%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D"WqJcDt  
class binary_op : public Rettype VJ` c/EVIt  
  { z z@;UbD"  
    Left l; 1]HEwTT/1_  
Right r; FE+Y#  
public : 6&p I{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tn-_3C  
m_Owe/BC#m  
template < typename T > IL?mt2IQ>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %RE-_~GF  
      { wD}ojA&DU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); D];%Ey  
    } ^goa$ uxU  
bWN%dn$$M  
    template < typename T1, typename T2 > ,EyZ2`|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #rL%K3'  
      { j rX .e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); MP|J 0=H5  
    } (9_~R^='y  
} ; cqzd9L6=  
~f&lQN'1  
OI3UC=G  
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 L&wJ-}'l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gA)!1V+:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d\Xi1&&  
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。 rlEp&"+|M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! " gB.  
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。。。 |1GR:b24  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *B 7+rd  
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) u<x2"0f  
下面是修改过的unary_op }cK<2J#  
.\kcWeC\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2BLcun  
class unary_op wYtL1D(  
  { `=A*ei5  
Left l; c+l1#[Dnc  
  l MCoc'ae  
public : _qg)^M6  
6iwIEb  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yvxdl=s  
x0^O?UR  
template < typename T > x!klnpGp  
  struct result_1 2c>eMfa  
  { 3.q%?S}*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1eC1Cyw  
} ; uJz<:/rwZ-  
O) ks  
template < typename T1, typename T2 > 6"^Yn.  
  struct result_2 \Q+9sV 5,[  
  { 808E)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c@RMy$RTF  
} ; $x,?+N  
K!/"&RjW.  
template < typename T1, typename T2 > Z:3N*YkL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oQgd]| v  
  { y5_`<lFv  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x`@!hJc:[e  
} Lpw9hj|  
D}|PBR  
template < typename T > {HKd="%VG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G}aw{Vbg_  
  { # Ny  
  return OpClass::execute(lt(t)); WVc3C-h,  
} v?zA86d_  
|zD{]y?S-  
} ; Pl_4;q!$  
ZhqrN]x  
<rUH\z5cP  
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 QUL^]6$  
好啦,现在才真正完美了。 @OOnO+g  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7n*,L5%?]4  
=[8EQdR  
template < typename Right > `Tt}:9/3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :'aT 4  
  { .Ap-<FB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5~T`R~Uqb  
} v.,|#}0 o  
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。 >AsD6]  
)Lht}I ]:  
av>c  
E"l&<U  
rj qX|  
十. bind %4#,y(dO  
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。 a.+2h%b  
先来分析一下一段例子 c|<*w[%C  
qd*3| O^  
cjzhuH/y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zx"'WM*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O$jj&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /C(lQs*l  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 .'o<.\R8  
我们来写个简单的。 &V5[Zj|]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "dfq  
对于函数对象类的版本: "p>$^   
NNZ%jJy?=,  
template < typename Func > *Dr-{\9  
struct functor_trait \u@4 eBAV  
  { `]^0lD=eI  
typedef typename Func::result_type result_type; jf0D  
} ; OjxaA[$  
对于无参数函数的版本: ~ZeF5  
(9:MIP  
template < typename Ret > 6@pP aq6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > xW@y=l Cu  
  { J2cqnwUV  
typedef Ret result_type; Wz)O,X^  
} ; 0yW#).D^b  
对于单参数函数的版本: n:JWu0,h  
cW B>  
template < typename Ret, typename V1 > $0WO 4C%M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > dz fR ^Gv  
  { TWF6YAQ m  
typedef Ret result_type; RAMkTS  
} ; x)eYqH~i  
对于双参数函数的版本: ,KvF:xqA  
Uc,D&Og  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6^U8Utx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s%h|>l[lKT  
  { 0r?975@A  
typedef Ret result_type; Oo'IeXQ9(  
} ; Y<('G5A  
等等。。。 6<sd6SM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "Y(stRa  
yl|?+  
template < typename Func > f%n],tE6  
struct func_return o>rsk 6lNi  
  { Jy&O4g/'5  
template < typename T > [{.e1s<EK  
  struct result_1 Q 6djfEN>  
  { OiI[w8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #<ppiu$  
} ; r|$@Wsb?#  
noY~fq/U  
template < typename T1, typename T2 > m~;fklX S  
  struct result_2 tL0<xGI5^  
  { qfp,5@p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e~tgd8a2a  
} ; %lVc7L2]  
} ; lej-,HX  
~`'!nzP5H  
2NS(;tBB0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'n`+R~Kkh  
aRSGI ja<L  
template < typename Func, typename aPicker > Yud]s~N  
class binder_1 , 'WhF-  
  { R=uzm=&nR  
Func fn; ^mWOQ*zi;  
aPicker pk; /Q h  
public : C9^[A4O@X!  
b~;gj^  
template < typename T > [RtTi<F^  
  struct result_1 h2kb a6rwk  
  { ovv<7`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .FUws  
} ; VO#x+u]/  
D$C>ZF  
template < typename T1, typename T2 > +"8 [E~Bih  
  struct result_2 )!+M\fT  
  { 8U,VpuQ:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E(J@A'cX  
} ; /.1c <!  
H4%2"w6|!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0V*B3V<  
sywSvnPuYZ  
template < typename T > 3m RP.<=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dep.Qfv{-  
  { tHF -OarUO  
  return fn(pk(t)); yW::`  
} j8k5B"  
template < typename T1, typename T2 > L?~>eT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8K: RoR  
  { bI~ R6o  
  return fn(pk(t1, t2)); uw'>tb@  
} >eX&HSoy  
} ; GM&< ?K1  
HgH\2QL3&  
=MQpYX  
一目了然不是么? 0ws1S(pq  
最后实现bind kKbq?}W[  
gc~nT/lfK  
Z) nB  
template < typename Func, typename aPicker > sVdn>$KXk  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 50,`=Z  
  { 5^kLNNum  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $~x#Q?-y  
} !,D7L6N  
a%\6L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 % zP ]z  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?HD(EGdx  
c6v@6jzx0Y  
十一. phoenix &(M][Uo{|'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: tK@|sZ>3\  
"*08?KA  
for_each(v.begin(), v.end(), %6A."sePO  
( @VdkmqXz  
do_ NifD pqjgt  
[ jA<(#lm;  
  cout << _1 <<   " , " E?\&OeAkO  
] n7Em t$Hi>  
.while_( -- _1), b02V#m;Z  
cout << var( " \n " ) D~~"wos  
) I,[njlO:  
); ;/ wl.'GA  
X<:B"rPuK  
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: N, `q1B  
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 @zu IR0Gr)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 54[#&T$S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z1dSZ0NoA  
e}@VR<h  
pe}mA}9U  
template < typename Cond, typename Actor > #&v86  
class do_while F4M )x`  
  { zN3[W`q+m  
Cond cd; U}#3 LFr.?  
Actor act; %"<|u)E  
public : o%EzK;Df  
template < typename T > /l.:GH36f  
  struct result_1 4OX2GH=W  
  { hc"l^a!7ic  
  typedef int result_type; W=E+/ZvPt  
} ; { XI0KiE  
[{!K'V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} MP/@Mf\<E  
*R'r=C`  
template < typename T > aPU.fER  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >(EC.ke  
  { ? <F=*eS  
  do 6XP>qI,AJ  
    { "0*yD[2  
  act(t); !sknO53`H`  
  } D.[h`Hkc  
  while (cd(t)); 9Wu c1#  
  return   0 ; pyHU +B  
}  3o_)x  
} ; Q!9  
n8p vzlj1  
8 x=J&d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }Z="}Dg|T  
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。 <bSG|VqnH  
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。 ]et ]Vkg  
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。 :k; c|MW  
下面就是产生这个functor的类: HZASIsl  
^"dVz.  
I45 kPfu  
template < typename Actor > -JKl\E  
class do_while_actor }l>\D~:M  
  { lpq) vKM}^  
Actor act; `Wl_yC_*G;  
public : /EIQMZuYp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ob~7w[n3  
]QU 9|1  
template < typename Cond > saRYd{%+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f 7R/i  
} ; [ Xa,|  
%fT%,( w}t  
-R]Iu\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 T\ *#9a  
最后,是那个do_ A ".v+  
T }}T`Ce  
kk`K)PESi  
class do_while_invoker ^l:~r2  
  { <<=.;`(/v  
public : 8A jQPDn+  
template < typename Actor > cp:U@Nh(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 40e(p/Qka  
  { ndmsXls  
  return do_while_actor < Actor > (act); o5@d1A  
} Z bW!c1s{  
} do_; bcR";cE  
]/9@^D}&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? x/pX?k  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B_uhNLd  
最后来说说怎么处理break和continue /~(T[\E<  
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。 J9%I&lu/  
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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