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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {7Dc(gNS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 '9{H(DA  
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, I/XVo2Ee  
G1$DV Go  
$Snwx  
GrVvOJr  
  class filler H# 2'\0u  
  { 6CY_8/:zL  
public : l]oGhM;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <0JW[m  
} ; <9\_b 6  
zh*NRN  
<:q]t6]$  
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: V9B $_j4  
6l:CDPhR  
;d?4phl -.  
M?)>, !Z)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vJl4.nk  
KXicy_@DC`  
wQPjo!FEX  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8$?a?7,>|  
xqb I~jV#  
He"> kJx  
VdVca1Z  
二. 战前分析 ^hY<avi6s  
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。 Pg*ZQE[ME8  
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 M ;\K+,  
_F,@mQ$!  
7F)HAbIS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); owmA]f  
  /* --------------------------------------------- */ l~F,i n.  
vector < int *> vp( 10 ); xjR/K&[m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L|!9%X0.  
/* --------------------------------------------- */ ZiVTc/b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,^AkfOY7"  
/* --------------------------------------------- */ (Q#A Br8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); CFRo>G  
  /* --------------------------------------------- */ z~z.J ]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DC[ -<:B  
/* --------------------------------------------- */ iCc@N|~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); PS(LD4mD  
xU67ztS'E'  
|JuXOcr4  
A3Ltk 2<  
看了之后,我们可以思考一些问题: ``>WFLWTn  
1._1, _2是什么? Bz /NFNi[p  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 `P : -a7_  
2._1 = 1是在做什么? m(*CuM[E  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (doFYF~w  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 G>*s+  
Tvf]OJ9N  
6 `X#<#_&  
三. 动工 CO4*"~']t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j&Z:|WniK  
i>b^n+74>  
BR"*-$u0;  
/F/`?=1<$  
template < typename T > i&"I/!3Q@  
class assignment 3YA !2  
  { urXM}^  
T value; iwrdZLE  
public : l ^\5Jr03  
assignment( const T & v) : value(v) {} E*rDwTd  
template < typename T2 > T'f E4}rY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !C#q  
} ; 8h;1(S)*Z  
S`"IM?  
0~an\4nh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 gt}/C4|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment N @]*E  
lyv9eM  
1)%9h>F7  
s{< rc>  
  class holder MEq ()}7P  
  { 0D$+WX  
public : NZdQz  
template < typename T > {PYN3\N,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %<I0-o  
  { 4y%N(^  
  return assignment < T > (t); mxP{"6  
} vP88%I;  
} ; 2 B5kpmH:  
_y5b>+  
%DzS~5$G  
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: {_ewc/~  
}ndH|,  
  static holder _1; 3#0nus|=S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PJh\U1Z  
uop_bJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j0:F E  
而不用手动写一个函数对象。 ~mmI] pC  
a/`fJY6rR  
4.CLTy3W  
Y @pkfH  
四. 问题分析 7m@pdq5Ub  
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。 {*>$LlL  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 YR~g&E#U^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;) (qRZd6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 s+Ln>c'|o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Xo{Ce%L  
>.J68 x  
五. 问题1:一致性 CF =#?+x  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| C+-~Gmrb(7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a] >|2JN<&  
]#S.L'  
struct holder !=q {1\#  
  { KJcdX9x  
  // 8=)A ksu  
  template < typename T > [- vd]ob  
T &   operator ()( const T & r) const "wexG]R=5  
  { P%B1dRa  
  return (T & )r; Gash3}+  
} -"!V&M  
} ; ] p'+F  
BniFEW:<  
这样的话assignment也必须相应改动: %>5Ht e<  
Jg;Hg[  
template < typename Left, typename Right > vAwFPqu  
class assignment ,MOB+i(3*u  
  { )k29mqa`  
Left l; `d3S0N6@  
Right r; sy/J+==  
public : nb0<.ICF%R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2MB\!fh  
template < typename T2 > "%A[%7LY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?vf\_R'M  
} ; &WvJg#f  
 Q+dBSKSK  
同时,holder的operator=也需要改动: f_.1)O'83  
Ob0=ZW`+&  
template < typename T > vlzjALy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const J8? 6yd-7  
  { gY*Cl1 Iz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h/-7;Csv  
} e/@udau  
R>pa? tQgK  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 \EB]J\ x<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h`3;^T  
!v`q%JW(  
return l(rhs) = r;  s.GTY@t  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 w[4SuD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Dtd bQF  
p c-'+7Dh>  
template < typename Tp > Hvor{o5|tB  
class constant_t \ov>?5  
  { _eO+O=j_x  
  const Tp t; Of([z!'Gc  
public : Ie4*#N_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uz'beE  
template < typename T > |W:kzTT-T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const '*-X 3p  
  { b;!ilBc  
  return t; S$muV9z2=  
} *p.ELI1IC  
} ; :*c@6;2@  
o#0NIn"GS/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5\QNGRu"  
下面就可以修改holder的operator=了 :peBQ{bj  
&[RC4^;\V  
template < typename T > RA.@(DN&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vkbB~gr@*  
  { ;;l(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .=^h@C*   
} Mh3zl  
B(^fM!_%-6  
同时也要修改assignment的operator() ;]n U->  
@&E E/j^  
template < typename T2 > E8NIH!dI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } G*J(4~Yw}  
现在代码看起来就很一致了。 QW6k!ms$  
|S>nfL{TQe  
六. 问题2:链式操作 3t%uUkXl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S@_@hFV jd  
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。 #+ n &  
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。 }$ AC0  
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。 X4%*&L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L/<Up   
m^]/ /j  
template < typename T > f<kL}B+,Og  
struct result_1 6{+~B2Ef  
  { =797;|B H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  -U*XA  
} ; $T3/*xN  
5-]%D(y  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: {MYlW0)~  
7*[>e7:A  
template < typename T > 6e~+@S  
struct   ref kO2im+y  
  { WQ"ZQ  
typedef T & reference; +;; fw |/  
} ; EidIi"sr  
template < typename T > D0x+b2x^  
struct   ref < T &> L ~ 1Lv?  
  { @uH7GW}$g  
typedef T & reference; ?pQ, 5+8  
} ; }T(|\ X  
vBM\W%T|d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?0_i{BvN  
&V$'{  
template < typename T > R9=,T0Y p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const jl:O~UL6i  
  { /9GqEQsfM  
  return l(t) = r(t); 'u696ED4  
} +m>Kb edl  
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。 GD< Afni  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *r9I 1W  
4r5,kOFWb  
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 lbv, jS  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x!"!oJG^k  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *FG@Dts^&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (iWNvVGS  
最后的布局是: W:EXL@  
                Add n\cP17dr  
              /   \ 88G[XkL$2  
            Divide   5 ;=uHK'{  
            /   \ `yC R.3+  
          _1     3 eJy@N  
似乎一切都解决了?不。 IOmIkx&`GP  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 4>5%SzZT\3  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 -,5g cD  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: K5 w22L^=+  
%LVk%kz  
template < typename Right > H56e#:[$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ir}&|"~H  
Right & rt) const _n{N3da  
  { j83p[qR7o  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '`3-X];p  
} Ogjjjy84vM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &"^A  
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。 )Ba^Igb}  
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。 /!%P7F  
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。 {[Yv@CpN  
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。 yY&(?6\{<<  
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? 3q1O:b^eo  
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: J-\b?R a  
7rhpIP2n  
template < class Action > I=3q#^}[  
class picker : public Action EO| kiC   
  { `_v-Y`Z  
public : S?8q.59  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `I'=d4  
  // all the operator overloaded ^kXDEKm  
} ; y*7ht{B  
_k j51=  
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。 LI nN-b#  
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: vys*=48g  
s;5PHweWf  
template < typename Right > k)4|%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *dKA/.g  
  {  j, G/[V  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X=.+XP]  
} n*O/ X  
G&Cl:CtC  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > C ]r$   
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。 N?pD"re)6  
oW/&X5  
template < typename T >   struct picker_maker [e&$4l IS  
  { slPFDBx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BtqJkdK!;1  
} ; ;V%lFP3#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r!x^P=f,MJ  
  { @nZFw.  
typedef picker < T > result; %b!p{p  
} ;  F_I! +  
'Y&yt"cs  
下面总的结构就有了: OI`Lb\8pP  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 @9c^{x\4  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Ok*:;G@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?Rl*5GRW  
至此链式操作完美实现。 M_XZOlW5  
*2>%>qu  
Stp??  
七. 问题3 uvmNQg  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 iT|+<h  
-)$)<k  
template < typename T1, typename T2 > 4ErDGYg}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }e@j(*8  
  { M(2[X/t  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {+r?g J  
} \|T0@V  
-l,ib=ne  
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: ,-{j.  
s!+?) bB  
template < typename T1, typename T2 > lI5{]?'  
struct result_2 #2WBYScW0  
  { 3~ZtAgih%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :X$&g sT/,  
} ; 4XKg3l1  
;N/c5+  
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? wvc?2~`  
这个差事就留给了holder自己。 -m+2l`DLy  
    Gu%`__   
=ecv;uu2  
template < int Order > _zpn+XVdQ  
class holder; IC{>q3  
template <> kv'n W  
class holder < 1 > {Qhv HV  
  { rzO:9# d  
public : Gpgi@ Uf  
template < typename T > gB0)ec 0  
  struct result_1 :#gz)r  
  { OOv"h\,  
  typedef T & result; *v 8 ]99N  
} ; "?N`9J|j)~  
template < typename T1, typename T2 > h{h=',o1  
  struct result_2 60p1.;' /a  
  { c~tkY!c  
  typedef T1 & result; 2'x_zMV  
} ; .KB*u*h  
template < typename T > :zZtZT!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MT V'!Zxs  
  { /`'50C j  
  return (T & )r; f5yd2wKy6  
} FF/MTd}6qG  
template < typename T1, typename T2 > 6?Ks H;L9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $[>wJXj3R  
  { wIY#TBu  
  return (T1 & )r1; !W3Le$aL  
} -bj1y2)n  
} ; D'2O#Rj4q  
Vl'=92t  
template <> 0<s)xaN>Y  
class holder < 2 > [t6)M~&e:_  
  { wo_FM `@  
public : a;h:o>Do5  
template < typename T > sF|$oyDE  
  struct result_1  Cn_Mz#Z  
  { |C(72t?K  
  typedef T & result; "qDEI}  
} ; .&[nS<~`  
template < typename T1, typename T2 > L?Lp``%bI7  
  struct result_2 M P3E]T~:  
  { b ;}MA7=  
  typedef T2 & result; t7~mW$}O  
} ; nY*ODL  
template < typename T > m?m,w$K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =-q)I[4#  
  { =djzE`)0  
  return (T & )r; {#;6$dU;(  
} cX&c%~  
template < typename T1, typename T2 > vAVoFL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GN>T }  
  { +V'Z%;/  
  return (T2 & )r2; WK=!<FsC$  
} 1/{:}9Z@  
} ; 2HTZ, W  
I@z{G r  
'<Vvv^Er  
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> >。 |FNP~5v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;N j5NB7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2+^#<Uok  
|fJ,+)_(  
return l(i, j) = r(i, j); ?(|!VLu  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m.$Oo Mu'  
G?"1 z;  
  return ( int & )i; 4s"HO/  
  return ( int & )j; O-G@To3\  
最后执行i = j; iA< EJ  
可见,参数被正确的选择了。 eR}d"F4W  
RM`8P5i]sF  
62zlO{ >rJ  
kO5KZ;+N-  
wJgM.V"yb  
八. 中期总结 %|u"0/  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: r!zNcN(%cs  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .58 AXg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 # I<G:)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :,7VqCh3@  
=]^* -f}J9  
svQDSif  
"Fke(?X'  
{66vdAu&h<  
'shOSB  
九. 简化 ?Cu$qE!h)[  
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。 vw!i)JO8M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 XkNi 'GJf  
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: wY=ky629  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 s+CWyW@  
  +-*/&|^等 tz)L`g/J~  
2. 返回引用。 "2;UXX-H  
  =,各种复合赋值等 Im Tq`  
3. 返回固定类型。 B]hZ4.B1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2T|L# #C  
4. 原样返回。 Fdzd!r1 v  
  operator, # ._!.P  
5. 返回解引用的类型。 ybB}|4d&   
  operator*(单目) WL7:22nSHa  
6. 返回地址。 Jne)?Gt  
  operator&(单目) p*N+B o  
7. 下表访问返回类型。 !^N/n5eoz  
  operator[] sF|lhLi  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F6 UOo.L)I  
  operator<<和operator>> !",@,$  
 CZuxH  
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。 YGNX+6Lz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lE`ScYG  
dXOjaS# ~  
template < typename Left > {6KU.'#iF  
struct value_return 5i#B?+Y  
  { Y<|L|b6  
template < typename T > 9sRP8Nj|  
  struct result_1 ?,Hk]Rl3  
  { 8!T^KMfz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; UIyOn` d"  
} ; |M0TG  
c#rbyx?5  
template < typename T1, typename T2 > 7IvCMb&%R  
  struct result_2 Pjx9@i  
  { Gis'IX(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;ndg,05_  
} ; 6?t5g4q*nn  
} ; E+Gea[c  
).&$pXj  
P(Lwpa,S  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {jv1hKTa  
!"1bV [^  
下面我们来剥离functor中的operator() rKjQEO$yi  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;DGWUK.U[H  
WUxr@0  
return l(t) op r(t) -7yX>Hjl  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :<jf}[w!  
return op l(t) J6Kf z~%  
return op l(t1, t2) D@3|nS  
return l(t) op A#p@`|H#B  
return l(t1, t2) op 1%+0OmV&  
return l(t)[r(t)] ~ugcfDJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] co12\,aD  
?r@ZTuq#  
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: mhs%b4'>  
单目: return f(l(t), r(t)); T^Z#x-Q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !KF;Z|_(I  
双目: return f(l(t)); |e\:0O?  
return f(l(t1, t2)); `6M(`*Up  
下面就是f的实现,以operator/为例 F4PD3E_#  
[0rG"$(0Y  
struct meta_divide @hv9 =v+  
  { %Cr- cR0  
template < typename T1, typename T2 > vi=yR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) IAtZ-cM<  
  { H;Bj\-Pa  
  return t1 / t2; O/5W-u  
} mki=.l$O  
} ; Kp99y  
EZ=M^0=Hpf  
这个工作可以让宏来做: x r=f9?%R  
;3-ssF}k*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ TLkkB09fvk  
template < typename T1, typename T2 > \ f8n'9HOw>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zb3ir|  
以后可以直接用 B 51LZP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _}\&;  
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 }\irr9,  
(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。。。) 5<S1,u5  
6jnRC*!?  
-~xd-9v?  
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 R0+m7mx#E  
\2LCpN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1DBzD%@Oz  
class unary_op : public Rettype !K@y B)9  
  { ^8\pJg_0  
    Left l; G(4k#jB  
public : `W/6xm(X5;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wgufk {:  
y_nh~&  
template < typename T > R@EFG%|`_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vt&I[osC  
      { *r_.o;6  
      return FuncType::execute(l(t)); Comu c  
    } i<T`]g  
eFx*lYjA  
    template < typename T1, typename T2 > FJD*A`a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fY `A  
      { 6v1j*'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FX'W%_f,  
    } vD*KJ3(c  
} ; [;b9'7j'  
a#{a{>  
9#agI|d~  
同样还可以申明一个binary_op Hnaq+ _]  
n[clYi@e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7,jqA"9  
class binary_op : public Rettype 7Jqp2\  
  { $~j]/U  
    Left l; [IYs4Y5  
Right r; HsXFglQ  
public : !F%dE!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gi`ZFq@  
+I')>6  
template < typename T > U_J|{*4S.!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OO@$jXZB  
      { VP"L _Um  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7j]@3D9[:p  
    } E6US  
wg[*]_,a  
    template < typename T1, typename T2 > dzcPSbbpt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '3xSzsDn  
      { x^ Wgo`v)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,p2 Di  
    } =*'` \}];"  
} ; M\GS&K$lq  
$pD^O!I)?  
H@6  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 q80?C.,`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;CC[>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8?(4E 'vf  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 }{ P}P}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Rw7Q[I5z%  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 w?R6$n`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4f1*?HX&  
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) ZE1#{u~[y  
下面是修改过的unary_op 2{%BQq>C  
oi!E v_h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1]qhQd-u  
class unary_op C{,nDa?|  
  { d9^h YS{  
Left l; `Ffn:=Do  
  8<o(z'&y  
public : mT9TSW}  
R{WG>c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $`riB$v  
^ yfT7050  
template < typename T > ](O!6_'d  
  struct result_1 D4S>Pkv  
  { 7<) .luV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; QM$?}>:  
} ; @U9ov >E  
m/{rmtA4  
template < typename T1, typename T2 > Xh{EItk~oO  
  struct result_2 c-3? D;  
  { 'tdjPdw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >Qi2;t~G  
} ; N_T;&wibO  
)S5Q5"j&=f  
template < typename T1, typename T2 > 2yN~[, L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J"z8olV  
  { J4JKAv~3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A/o=a#  
} U"ZDt  
w</kGK[O  
template < typename T > @1kA%LLK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hxv/285B  
  { u=4tW:W,  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9SU;c l  
} .qHgQ_%  
r..Rh9v/=E  
} ; HWc=.Qq  
8'f:7KF  
t[X'OK0W%3  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug , n+dB2\  
好啦,现在才真正完美了。 Dl7#h,GTc<  
现在在picker里面就可以这么添加了: JU~l  
{% ;tN`{M  
template < typename Right > {?t=*l\S{w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const m7d? SU  
  { (l$bA_F \  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); X09& S4  
} ,H|V\\  
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。 Iz  ,C!c  
\oaO7w,:"  
h<}4mo_ $  
^c/.D*J[I  
-ERDWY  
十. bind JWEqy+,Fjw  
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。 9_&.G4%V  
先来分析一下一段例子 QYg2'`(  
x=9drKIw>  
B>JRta;hj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} iptzVr#b[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Bf8 #&]O  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a*o=,!  
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。 UD .$C  
我们来写个简单的。 b2ZKhS8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V RT| OUq  
对于函数对象类的版本: |J8c|h<  
5I@< 6S&X  
template < typename Func > vQ 5 p  
struct functor_trait pvcD 61,  
  { &t`l,]PQ=6  
typedef typename Func::result_type result_type; lh .p`^v  
} ; ?a(ApD\  
对于无参数函数的版本: 4D0"Y #&G  
Z~v.!j0  
template < typename Ret > pWeKN`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > l].dOso$`  
  { O,hT< s "  
typedef Ret result_type; VBy=X\w]  
} ; {wK98>$a  
对于单参数函数的版本: rry 33  
`2}Mz9mk  
template < typename Ret, typename V1 > GsxrqIaD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q.~_vS%  
  { Kc0KCBd8];  
typedef Ret result_type; k WF, *@.B  
} ; TVQ9"C  
对于双参数函数的版本: J](AJkGzK  
3g)pLW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7mt;qn?n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > L%Me wU0TZ  
  { g&X$)V4C  
typedef Ret result_type; YGNO]Q~A  
} ; F!'y47QD  
等等。。。 tpU[KR[-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *i&ks> 4N  
K&\xbT  
template < typename Func > <-FAF:6$@@  
struct func_return r. :LZEr  
  { +%oXPG?  
template < typename T > ]~GwZB'M  
  struct result_1 )}tI8  
  { Il,2^54q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h# B%'9r  
} ; ,A4v|]kq]  
'0lX;z1  
template < typename T1, typename T2 > 3Oy?_a$  
  struct result_2 ]*D=^kA0[  
  { COZ<^*=A#p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;&oS=6$  
} ; P|l62!m<   
} ; I^emH+!MW  
I& DEF*  
JN,4#,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GU([A@;  
}CIH1q3P  
template < typename Func, typename aPicker > JUHmIFjZ  
class binder_1 `8/K+ e`  
  { 'H0uvvhOp  
Func fn; k+t?EZ6L  
aPicker pk; j KGfm9|zj  
public : [vrM,?X  
-XRn%4EX?  
template < typename T > j  Jt"=  
  struct result_1 Op0n.\>  
  { p(=}Qqdr8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Cjc>0)f&.  
} ; sIJl9  
dG2k4 O  
template < typename T1, typename T2 > Arc6d5Q  
  struct result_2 aA7}>  
  { 3"FvYv{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }>]V_}h  
} ; P%2aOsD0  
8iA[w-Pv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6#hDj_(,  
IOhJL'r  
template < typename T > UuPXo66F ]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D<U^FT  
  { M#Kke9%2  
  return fn(pk(t)); Y7vUdCj  
} MVP|l_2!  
template < typename T1, typename T2 > _Wg?H:\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v#c'p^T  
  { Td(eNe_4T  
  return fn(pk(t1, t2)); = p{55dR  
} Lz6b9W  
} ; B>C+qj@  
=S+*= jA  
M~+}ss  
一目了然不是么? _@2}zT  
最后实现bind !>RDHu2n  
71b0MHNkvv  
J PO'1 D)  
template < typename Func, typename aPicker > aG_@--=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) M$YU_RPl+  
  { Zaime  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,=>Ws:j  
} B! +rO~  
ad)jw:n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /]pJ(FFC  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 xbqFek$/r  
4*Uzomb?q  
十一. phoenix fab. %$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w}|XSJ!  
HKp|I%b]J  
for_each(v.begin(), v.end(), ahICx{hK  
( u1 Z;n  
do_ ty ESDp%  
[ = -bGH   
  cout << _1 <<   " , " )_C+\K*  
] 'Dn\.x^]1  
.while_( -- _1), amTeT o]Tg  
cout << var( " \n " ) A4uKE"WE  
) j)nL!":O  
); 6C'W  
*qa.hqas  
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: S4 j5-  
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 Jn7T5$pJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #B2a?   
那么我们就照着这个思路来实现吧: TW?_fse*[  
lQl!TW"aO  
)2sE9G,  
template < typename Cond, typename Actor > S2i*Li  
class do_while Xfc+0$U@  
  { Y-?0!a=e.  
Cond cd; |E?PQ?P  
Actor act; W{RZ@ 3ZY  
public : HOaNhJ{7D  
template < typename T > J tvZ~s  
  struct result_1 ]SC|%B_*  
  { R?t_tmKXC!  
  typedef int result_type; <uYrYqN  
} ; 4%B0H>  
ObPXVqG"?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~U r  
lfw|Q@  
template < typename T > x{O) n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S;0z%$y  
  { 38GkV.e}$  
  do \wV^uS   
    { O=[Q >\p  
  act(t); N_^PoX935O  
  } ;FGS(.mjlC  
  while (cd(t)); {j6$'v)0  
  return   0 ; DaS~bweMw  
} 3q W](  
} ; Z=9<esx  
nR]*RIp5  
v<@3&bot  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F;bkV}^  
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。 GaCRo7  
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。 $Ge0<6/  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 dl.gCiI  
下面就是产生这个functor的类: 5e3p9K`5  
gvFJ~lL  
S{m:Iij[;  
template < typename Actor > /3#h]5Y"T  
class do_while_actor 0GlQWRa  
  { %4wEAi$I  
Actor act; aUF{57,<  
public : eQz.N<f"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} c/7}5#Rs  
gR+P !Eow  
template < typename Cond > Mkh/+f4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ) &DsRA7v  
} ; {,!!jeOO  
j0=F__H#@  
9u)p9)^-.v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `Ez8!d{MD8  
最后,是那个do_ Hu9nJ  
TMGYNb%<bX  
ihJ!]#Fbm  
class do_while_invoker ch2m Ei(  
  { 2n+ud ?|l  
public : w\mTug  
template < typename Actor > mGDy3R90  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8.G<+.  
  { R$ !]z(  
  return do_while_actor < Actor > (act); [+d~He  
} 4{Q$^wD+.  
} do_; W__Y^\ ~  
?0'e_s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *LMzq9n3o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pIV |hb!G  
最后来说说怎么处理break和continue <FX ]n<  
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。 ow  
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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