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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda sh%%U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7 .xejz  
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, ):V)Hrq?x  
mFyYn,Mu|  
\r}*<CRr6  
 W|6.gN]  
  class filler lAAPV  
  { ^3nB2G.ax  
public : 6MbMAh5>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} OKCX>'j:S  
} ; [ZETyM`  
(N{  
HqA3.<=F,  
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: F5<GGEQb  
_p| KaT``  
'~76Y9mv  
TzrU |D?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yjucR Fl  
9-?kamA  
y9Q"3LLic`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Rp.FG   
:LB< z#M  
@_?8I_\:  
cKAZWON8;v  
二. 战前分析 Q?Uk%t\hwc  
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。 #~[mn_C  
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 <PQ[N[SU  
\JGRd8S[  
p+R8Mo;I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <$`ud P@  
  /* --------------------------------------------- */ pl.=u0 *  
vector < int *> vp( 10 ); @3>nVa  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (ZEDDV2  
/* --------------------------------------------- */ _ 3>|1RB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m}nA- *  
/* --------------------------------------------- */ XXZ$^W&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~{s7(^ P  
  /* --------------------------------------------- */ I[I]C9D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zyFbu=d|O:  
/* --------------------------------------------- */ 7033#@_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s}":lXkrw  
mQt?d?6  
%suXp,j  
.g6(07TyV  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ps{}SZn  
1._1, _2是什么? :6Sb3w5h  
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。 a<{+ J U5  
2._1 = 1是在做什么? kx3]A"]>'  
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。 f%Bmx{Ttq  
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。 _Y,d|!B#L  
evHKq}{  
veGRwir  
三. 动工 ]i pltR7k  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: # FV`*G  
%GDs/9  
3mM.#2=@>  
atWAhN  
template < typename T > XWFuAE  
class assignment w~=@+U$f  
  { t2vo;,^euL  
T value; %Tv^BYQAZ  
public : [KjL`  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5VPP 2;J  
template < typename T2 > GGchNt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pxs`g&3yd  
} ; eEkbD"Q  
RJZ4fl  
SwPc<Z?P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 79Vp^GG7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @Y2&v956  
] Q\/si&  
?{I]!gI  
YNi3oG]h  
  class holder O}_Z"y  
  { >|So`C3:e  
public : nLjo3yvV..  
template < typename T > h|Uy!?l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const K-*q3oh G  
  { u.sn"G-c  
  return assignment < T > (t); 6~v|pA jY  
} />9?/&N6"  
} ; (Dx]!FFz  
v><uHjP  
- '5OX/Szq  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: qjp<_aw  
:V#W y  
  static holder _1; L3- tD67oa  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oLp:Z=  
_*Z2</5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jVpk) ;vC  
而不用手动写一个函数对象。 !]k$a  
3_tO  
Kr]`.@/.S  
]gQ4qu5  
四. 问题分析 ]n:)W.|`R  
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。 r:Xui-  
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。 L?n*b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i XI:yE;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $dLPvN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 If_S_A c  
nP>*0Fq  
五. 问题1:一致性 >K9uwUi|b]  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Mb(aI!;A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N5=; PZub  
-3<5,Q{G+  
struct holder =/rIXReY  
  { Y?z@)cL  
  // +cVnF&@$  
  template < typename T > 8vcV-+x  
T &   operator ()( const T & r) const {>c O&eiCt  
  { `MtPua\_  
  return (T & )r; O`hOVHD Q  
} rE bC_<  
} ; @M-+-6+  
4yH=dl4=44  
这样的话assignment也必须相应改动: FPu"/4v&  
"3v[\M3  
template < typename Left, typename Right >  98os4}r  
class assignment D`lTP(] y  
  { MD ,}-m  
Left l; )[>b7K$f  
Right r; M"]~}*  
public :  mq?5|`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?1('s0s\,  
template < typename T2 > <Dw`Ur^X5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !#nlWX :~  
} ; xh\{ dUPA  
1TKOvy_  
同时,holder的operator=也需要改动: RTNUHz;{L  
]cnLJ^2  
template < typename T > XnQo0 R.PW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0f 1Lu) 2  
  { gaC^<\J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (@dh"=Lt\  
} Qcz7IA  
Poacd;*  
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。 rs3Uk.Z^ '  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M? oK@i  
EW{z?/  
return l(rhs) = r; +xwz.:::  
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。 p IXBJk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5yO6szg  
j3rBEQ,R  
template < typename Tp > o)7gKWjujP  
class constant_t -tSWYp{  
  { (KHTgZ6  
  const Tp t; ZgLO[Bj  
public : E {d Mdz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} oQ 5g0(J~  
template < typename T > iZQwo3"8r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ](vsh gp2  
  { Z xLjh  
  return t; d(w $! $"h  
} u7&r'rZ1_!  
} ; U6 "U^  
c@:r\]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 LF0gy3  
下面就可以修改holder的operator=了 mk1;22o{TX  
H>e?FDs0*R  
template < typename T > F9ry?g=h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const x{C=rdp__  
  { ?MuM _6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); qu8i Jq  
} REhXW_x  
2"NRnCx *  
同时也要修改assignment的operator() . x~tEe  
#JGy2Hk$^  
template < typename T2 > W?G4\ubM3<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } abUn{X+f~  
现在代码看起来就很一致了。 wYhWRgP  
!J[3U   
六. 问题2:链式操作 cU5x8[2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~ @Ib:M  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Bm%:Qc*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 xmTa$tR+  
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。 LGPy>,!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t(CdoE,6  
'!Vn  
template < typename T > *~M=2Fj;i  
struct result_1 <FMW%4   
  { B}gi /  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nbw&+dcJ8  
} ; x$AF0xFO  
qJFBdJU(1  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: "tUXYY  
1^R@X  
template < typename T > tsU.c"^n  
struct   ref //:.k#}~B  
  { +}>whyX1  
typedef T & reference; /Yc!m$uCW  
} ; '@wYr|s4  
template < typename T > R,/?p  
struct   ref < T &> ()K%Rn  
  { =lS~2C  
typedef T & reference; 0[xum  
} ; FJv=5L  
&7T0nB/)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t</rvAH E  
Wk'KN o  
template < typename T > k _hiGg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lKI1bs]i  
  { 6CLrP} u  
  return l(t) = r(t); Q0!gTV  
} J:'cj5@  
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。 !k||-Q &  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V{$(#r  
?y'KX]/  
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 ]}8<h5h)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ._-^ 58[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2<yi8O\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0(Z ER sP  
最后的布局是: <m`HK.|~  
                Add @W=#gRqQPy  
              /   \ U{RW=sYB~9  
            Divide   5 ;) 5d wq  
            /   \ 7h<Q{X<A  
          _1     3 LSNa  
似乎一切都解决了?不。 %U)/>Z  
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。 $91c9z;f^  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 D.j'n-yw  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ~o= Sxaf  
L"1UUOKy  
template < typename Right > m7^aa@^m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const z;GnQfYG  
Right & rt) const B1JdkL 3h  
  { 0lF.!\9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5 r"`c  
} *pk*ijdB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r{$ip"f  
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。 bAeC=?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。 F5wCl2I  
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。 R?(0:f  
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。 (i1FMd}G  
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? 1@P/h#_Vr  
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: k)b}"' I  
o  <0f  
template < class Action > 8V;@yzI ha  
class picker : public Action )~T)$TS  
  { _jR%o1Y}  
public :  3p"VmO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h$ DFp  
  // all the operator overloaded `ndesP  
} ; xSs);XO,  
IwKhun  
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。 ^L+*}4Dr  
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: MmI4J$F  
rBkLwJ]  
template < typename Right > pB&3JmgR$)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Nlx7"_R"Q  
  { JaXT B"e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 75r>~@)*  
}  VljAAt  
#gMMh B=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G6w&C^J*8>  
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。 YxlV2hcX;  
,fpu@@2  
template < typename T >   struct picker_maker ,@tkL!"9q  
  { 5:Pp62  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <h4"^9hL  
} ; JC(rSs*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4v T!xn  
  { VJDF/)X3$  
typedef picker < T > result; >E|@3g +2  
} ; Al09R,I;  
w0)V3  
下面总的结构就有了: 4[ M!x  
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。 MGfDxHg]  
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。 @HxEp;*NH"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6b~Zv$5^Y-  
至此链式操作完美实现。 &dh%sFy  
n`2 d   
|Up+Kc:z/n  
七. 问题3 {^i73}@O  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 S 3Tp__  
Qg"hN  
template < typename T1, typename T2 > hF s:9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =MEv{9_  
  { 5DK>4H:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K~H)XJFF  
} K:Wxx "  
-$f~V\M  
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: 7*^-3Tt83  
rIH/<@+  
template < typename T1, typename T2 > 'C8VD+p  
struct result_2 "=@b>d6U+  
  { vp? 87h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8>x!n/z)  
} ; '3 w=D )  
"^F#oo%L  
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? :6S!1roi  
这个差事就留给了holder自己。 1 !bODd  
    B]L5K~d  
U&yXs'3a&  
template < int Order > Rq )&v*=  
class holder; QG*=N {% 5  
template <> jl;_lcO  
class holder < 1 > rL3<r  
  { mEfI2P)#|  
public : dF:@BEo  
template < typename T > QO0}-wZR  
  struct result_1 GwQW I ]  
  { k__iJsk  
  typedef T & result; $,v '>  
} ; Zk4Hs%n  
template < typename T1, typename T2 > Nz_c]3_j  
  struct result_2 Q1jU{  
  { Ig}G"GR  
  typedef T1 & result; )uC],CbW{  
} ; #qrZ(,I@n  
template < typename T > ."&,_F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const id<i|  
  { lPx4=O  
  return (T & )r; /ts=DxCC;  
} rl4B(NZi}  
template < typename T1, typename T2 > 7zXFQ|TP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v#0F1a?]D  
  { 8^\}\@  
  return (T1 & )r1; :i_818h!?[  
} 4e~^G  
} ; u.sF/T=6f  
R*a5bKr  
template <> d9>*a$x;/  
class holder < 2 > k"D6Vyy`  
  { 5Ds/^fA  
public : 0D/u`-  
template < typename T > (|)`~z  
  struct result_1 c[\ :^w^I6  
  { 4 YDK`:4I~  
  typedef T & result; 7[h_"@_A7  
} ; XK??5'&{  
template < typename T1, typename T2 > IROX]f}r(  
  struct result_2 4)0 %^\p  
  { QEKSbxL\W  
  typedef T2 & result; [zv>Wlf,%  
} ; !l|v O(  
template < typename T > 6r! Y ~\@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4 AZ~<e\  
  { T Po%zZo  
  return (T & )r; z%$ E6Im  
} oFM\L^Y?$$  
template < typename T1, typename T2 > psyxNM=dN#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R,R[.2Vi  
  { 7 K.&zn  
  return (T2 & )r2; YL-/z4g  
} _OV\W'RrA  
} ; w}No ^.I*4  
u$ C@0d  
N`XJA-DE  
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> >。 56gpAc  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U"$Q$ OFs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ck;O59A"&-  
7?Q@Hj(:NT  
return l(i, j) = r(i, j); o#3?")>|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y_EkW f  
uw!  
  return ( int & )i; IN=pki |.  
  return ( int & )j; VH[r@Pn  
最后执行i = j; ALvj)I`Al  
可见,参数被正确的选择了。 ,<?iL~> %  
\Zc$X^}vN  
Q|QVm,m  
?#; oqH<  
^2f'I iE  
八. 中期总结 Rs_0xh  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: f ?8cO#GU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  }/~%Ysl  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L#sw@UCK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \{r-e  
Ft%HWGE  
vzV,} S*c  
!w iW#PR  
U |I>CDp  
S Y\ UuZ  
九. 简化 S<}2y9F  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ].F7. zi  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zRTR  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: :#D?b.=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Vp8t8X1`  
  +-*/&|^等 }s)MDq9  
2. 返回引用。 )"k>}&'  
  =,各种复合赋值等 lyGQ6zlSn  
3. 返回固定类型。 UjibQl 3:m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 272j$T  
4. 原样返回。 C yg e  
  operator, #o Rm-yDr  
5. 返回解引用的类型。 )E;+C2G  
  operator*(单目) XMhDx  
6. 返回地址。 Y[%1?CREP  
  operator&(单目) HScj  
7. 下表访问返回类型。 +5J"G/f  
  operator[] 'J^ M`/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bwh7.lDAl  
  operator<<和operator>> kN3T/96  
tP; &$y.8  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 [ZwZGAP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: yM dEH-?/  
`$og]Dn;  
template < typename Left > zNSix!F  
struct value_return W: Rs 0O  
  { @L^Fz$Sx  
template < typename T > .d< +-w2Mu  
  struct result_1 <viIpz2jh%  
  { u@|izRk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aE}1~`  
} ; u\YH,  
iku8T*&uc  
template < typename T1, typename T2 > _XT],"  
  struct result_2 '[#a-8-JY_  
  { ~3}Gu^@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4d&#NP  
} ; {FzL@!||  
} ; Ol,;BZHc\  
36>pa  
xdWfrm$;ZA  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (Wkli:Lq  
2 qRX A  
下面我们来剥离functor中的operator() _^4\z*x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1*S5:7Tb  
p:M#F:  
return l(t) op r(t) lB!`,>"c  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) eUQ.,mP  
return op l(t) -r/G)Rs  
return op l(t1, t2) <>aBmJs4  
return l(t) op 5 e:Urv77  
return l(t1, t2) op )6|7L)Dk  
return l(t)[r(t)] `(A6uakd  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =PHl|^  
3/I Q]8g"  
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: $ tf;\R  
单目: return f(l(t), r(t)); H+ra w/"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [vki^M5i|Z  
双目: return f(l(t)); KDwz!:ye  
return f(l(t1, t2)); $q*kD#;mh  
下面就是f的实现,以operator/为例 -_=0PW5{  
MLg<YL  
struct meta_divide pT]M]/y/:  
  { & pwSd  
template < typename T1, typename T2 > #!p=P<4M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6cof Zc$  
  { >}QRMn|@H  
  return t1 / t2; w?CbATQ   
} 0P`wh=")  
} ; EM/NT/  
f@l6]z{.L  
这个工作可以让宏来做: ~ZU;0#  
C("PCD   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uY0V!W  
template < typename T1, typename T2 > \ CG'NC\x5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R`=3lY;  
以后可以直接用 3nuf3)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5zJkPki  
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 VlW#_.  
(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。。。) <B6@q4Q  
${'gyD  
D^Dm, -  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 <'A>7M~h?*  
C%d 4ItB >  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g+/%r91hZ  
class unary_op : public Rettype !- f>*|@  
  { lJ]r %YlF  
    Left l; !f_GR Pj'  
public : P# 2&?.d\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zi:F/TlUC  
bb;fV  
template < typename T > J*6I@_{/ U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;ak3 @Uee  
      { xVoWGz7  
      return FuncType::execute(l(t)); O$x-&pW`g  
    } 8 o8FL~&]  
-Nmf}`_  
    template < typename T1, typename T2 > { frEVHw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WO*yJ`9]  
      { I Vy,A7f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )6)|PzMQ'  
    } j)\&#g0u6  
} ; 7'FDI`e[  
THH rGvb  
3(P^PP8  
同样还可以申明一个binary_op 475yX-A  
 N>`+{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kF'^!Hp  
class binary_op : public Rettype #1Mk9sxo  
  { EZ #UdK_  
    Left l; !s,<h U#  
Right r; lp[3z& u  
public : c?) pn9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6A M,1  
l^xkXj  
template < typename T > qGkrG38K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ C5iyXR  
      { L*tXy>&b.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kN9S;o@)  
    } X@+:O-$  
&n<jpMB  
    template < typename T1, typename T2 > |Ix6D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N&NOh|YS  
      { V2es.I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :{4G= UbAI  
    } 6bnAVTL5  
} ; ..FUg"sSO  
+C;ZO6%w  
)|LX_kyW  
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 /og}e~q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wlqV1.K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <0P`ct0,i  
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。 EC1q#;:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,2JqX>On>Y  
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。。。 ~m!>e])P?X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qq-&z6;$  
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) =D5@PHpv(  
下面是修改过的unary_op p@i U}SUaE  
X2@mQ&n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \$;\,p p  
class unary_op =\4w" /Y  
  { 7g ]]>  
Left l; ulfpop*2  
  .u7d  
public : $Fz/&;KX!  
PB>p"[ap4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :EgdV  
CW\o>yh  
template < typename T > Oi BK  
  struct result_1 2DQ'h}BI  
  { u-UUF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?^BsR  
} ; 1@)]+* F*z  
dMGu9k~u  
template < typename T1, typename T2 > 3\=8tg p  
  struct result_2 HKOJkbVZ2^  
  { u MzefRN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yfTnj:Fz  
} ; n_Um)GI>  
lNsPwyCoj  
template < typename T1, typename T2 > EfDo%H^!j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?; )(O2p  
  { _Fl]zs<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pE `Q4:<A  
} 6}iIK,Om  
gp-wlu4  
template < typename T > *XH?|SV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Byldt  
  { o*p7/KvoT  
  return OpClass::execute(lt(t)); Xz]}cRQ[  
} aS~k.^N  
%J.Rm0FD:  
} ; 5mSXf"R^  
wT*N{).  
mf}?z21vD  
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 3tXtt@Yy  
好啦,现在才真正完美了。 9}}D -&Mc  
现在在picker里面就可以这么添加了: )Xd=EWGUS  
\!cqeg*53  
template < typename Right > 2gt08\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U^pe/11)H  
  { 1MB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); PtgUo,P  
} SF_kap%JM  
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。 gFDP:I/`  
u85y;AE,(  
A1Q]KS@  
7%7_i%6wP  
tm]75*?  
十. bind  g<,v2A  
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。 Eq.c;3  
先来分析一下一段例子 1Za\T?V  
I">z#@CT  
I*lq0&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} boN)C?"^h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?WAlW,H>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $%1[<}<  
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。 0A 4(RLGg  
我们来写个简单的。 f[|xp?ef  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: TqQ>\h"&_  
对于函数对象类的版本: 0eQ5LG?)  
ORtl~V'  
template < typename Func > |qI_9#M\(  
struct functor_trait m7M*)N8  
  { WX0@H[$i#  
typedef typename Func::result_type result_type; _&F6As !{  
} ; /o|@]SAe.  
对于无参数函数的版本: e'\I^'`!M  
p~3CXmUc~  
template < typename Ret > ; $y.+5 q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R o-Mex2  
  { .f jM9G#  
typedef Ret result_type; a 3O_8GU  
} ; ~7~nU>Vv  
对于单参数函数的版本: i6X/`XW'  
MH !CzV&  
template < typename Ret, typename V1 > .7) A8R7Wt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r ,b  
  { ;OdUH   
typedef Ret result_type; 'kh%^_FH7  
} ; ahV_4;yF  
对于双参数函数的版本: (b{ {B$O  
{.!:T+'Xi\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mDM]RAub)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "jeJV,%  
  { |fw+{f  
typedef Ret result_type; {Or|] 0  
} ; wV-cpJ,}  
等等。。。 ;^rZ"2U l  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy BV!Kiw  
`E|IMUB~  
template < typename Func > w e} sC,  
struct func_return ;bAy 7  
  { Hy `r}+  
template < typename T > @EZXPU  
  struct result_1 g` h>:5]  
  { 55!9U:{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^ MddfBwk  
} ; gH_r'j  
+-.BF"}  
template < typename T1, typename T2 > 1%-?e``.  
  struct result_2 MiSFT5$v6  
  { Ab(bvS8r$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Cog:6Gnw  
} ; c3 wu&*p{  
} ; tXp)o >"  
2XI%4  
SA/0Z=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,U2D &{@  
Wc]Fg9E  
template < typename Func, typename aPicker > ~Snw':  
class binder_1 qy-BZ%3  
  { 2XXEg> CU  
Func fn; *uv\V@0  
aPicker pk; CI  @I  
public : x`lBG%Y[-v  
gq0gr?  
template < typename T > pixI&iQ  
  struct result_1 ' l!QGKz  
  { lhjPS!A~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |QzPY8B9O  
} ; nB:Bw8U"Q  
de`6%%|  
template < typename T1, typename T2 > ZO;]Zt]  
  struct result_2 v$mA7|(t!  
  { ~cZ1=,P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 19=Dd#Nf  
} ; sV*Q8b*  
j2\G1@05  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K^> qn,]H'  
,%jJ ,G,  
template < typename T > "Km`B1f`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?_^9e  
  { S\X_!|  
  return fn(pk(t)); $jzk4V  
} u(~s$ENl  
template < typename T1, typename T2 > ,J~1~fg89  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bo0y"W[+  
  { u3<])}I'  
  return fn(pk(t1, t2)); Z6*RIdD>  
} utTek5/  
} ; |/(5GX,X  
r;'!qwr  
s=d?}.E$  
一目了然不是么? j=gbUXv/  
最后实现bind },"g*  
mb/3 #)  
O^<6`ku  
template < typename Func, typename aPicker > P9'5=e@jB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <T}#>xHs3  
  { O:U@m@7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); vx4& ;2  
} m&%N4Q~X>  
m:^@AR1%d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 H}$#aXEAn  
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。 T8\,2UWsj2  
%sq=lW5R{b  
十一. phoenix K)v(Z"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: '0=U+Egp  
4 '+)9&g  
for_each(v.begin(), v.end(), ~W#f,mf  
( $K iMu  
do_ 7]^Cg;EtM:  
[ eGE%c1H9a  
  cout << _1 <<   " , " hT_snb;ow  
] BNByaC  
.while_( -- _1), IM#+@vv  
cout << var( " \n " ) =?2y <B  
) c]LH.  
); e Jwr  
*dQRs6  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Po_9M4kU  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor J^XH^`'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m=K XMX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: YU"Am !  
;e{2?}#8&  
@<2pYIi 8  
template < typename Cond, typename Actor > 5FzRusNiA  
class do_while she`_'?5  
  { ;z?XT \C$  
Cond cd; \xdt|:8  
Actor act; 3xe8DD  
public : 0g+@WK6y  
template < typename T > UtutdkaS  
  struct result_1 dnx}c4P  
  { F>M$|Sc2  
  typedef int result_type; zPmVECS  
} ; d!d 3r W;A  
^Y&Cm.w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} VgdkCdWRm_  
Q(sbClp"  
template < typename T > ;L[9[uQ[C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  Ntqc=z  
  { 70NHU;&N  
  do k`t'P6 bU  
    { Ao\Vh\rQkq  
  act(t); 8x{vgx @M  
  } wv7jh~x(4  
  while (cd(t)); cC[n~OV  
  return   0 ; k@~-|\ooG  
} B -KOf  
} ;  -{wuF0f  
79V5{2Y*U  
$i1A470C  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \(C W?9)  
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。 }.'%gJrS  
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。 !vB%Q$!x  
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。 5B2,=?+o  
下面就是产生这个functor的类: R',w~1RV'  
zbR.Lb  
xo%iL  
template < typename Actor > yI%> w4Z  
class do_while_actor t2:c@)  
  { <d^7B9O?&w  
Actor act; yjO7/< 2  
public : 9JtvHUkO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N|j. @K  
RmQt%a7\{  
template < typename Cond > %8tN$8P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  )L!R~F C  
} ; '2tEKVb  
cg.e(@(  
$SXxAS1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 q+z\Y?  
最后,是那个do_ ;!}SgzSH}  
v;Dcq  
Z:hrrq9  
class do_while_invoker NQJqS?^W&M  
  { :6/OU9f/R  
public : #R8l"]fxr?  
template < typename Actor > L1xD$wl  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5:d2q<x:{  
  { 5{a( +'  
  return do_while_actor < Actor > (act); vw]nqS~N  
} ##@#:B  
} do_; 5%`Ul  
8_m9CQ6 i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tb{{oxa,k  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QT$1D[>  
最后来说说怎么处理break和continue wUeOD.;#F  
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。 >l1Yhxd_0*  
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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