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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /eI|m9ke  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0 0N[ : %  
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, 6kYluV+j  
ZwkUd-=0i  
Cz0FA]-g  
Ix-Mp   
  class filler J8 qFdNK  
  { XwY,xg&o  
public : jr=9.=jI8k  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &DLWlMGq  
} ; dHy9 wU  
aKDY_ D  
\N9=13W<lK  
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: 'z$$ZEz!C  
F\m^slsu7=  
{7o3wxsS  
6KMO*v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -G(me"Cu  
.nPOjwEx&Y  
 [E1qv;   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #L*\^ c  
Lc{AB!Br  
w:5?ofC  
aJ'Fn  
二. 战前分析 32wtN8kx  
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。 S(gr>eC5  
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 cnu&!>8V  
I L*B@E8  
x3q^}sj%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); danPy2  
  /* --------------------------------------------- */ @7Ec(]yp  
vector < int *> vp( 10 ); t7f(%/] H0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); > Vm}u`x  
/* --------------------------------------------- */ S%iK);  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `?z('FV  
/* --------------------------------------------- */ N3%#JdzZ$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B!wN%> U  
  /* --------------------------------------------- */ 8,U~ p<Gz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !D=!  
/* --------------------------------------------- */ b j&!$')  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2FMmANH0ev  
+F)EGB%LXs  
GW A T0  
1#vu)a1+b  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2Re8rcQQU  
1._1, _2是什么? ^B<-.(F  
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。 4fi4F1f  
2._1 = 1是在做什么? eC-&.Fl  
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。  NNt n  
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。 90vWqL!  
w!m4>w  
4|?(LHBD)  
三. 动工 1aAOT6h  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Qc7*p]E&  
[+\He/M6  
v3DK0MW  
t/[2{'R4  
template < typename T > % !@E)%d0  
class assignment jj{:=l ZB  
  { p/{%%30ke  
T value; Ue}1(2.v  
public : 1S?~ c25=h  
assignment( const T & v) : value(v) {} QRju9x  
template < typename T2 > `y>m >j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } TAYh#T=S  
} ; [j6]!p]S$  
 zK6w0  
q /JC\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n*\o. :f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ae2N"%Ej  
.q 2r!B  
\'2rs152  
{,Z|8@Sl%  
  class holder JG;}UuHYM  
  { uH89oA/H  
public : RvR.t"8  
template < typename T > #N][-i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #6M |T+ =  
  { ^&;,n.X5Z  
  return assignment < T > (t); K@p9_K8  
} #._JB-,'  
} ; _WS8I>  
-53c0g@X  
=X'[r  
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: ~i1 jh:,  
Uh.swBC n  
  static holder _1; :q/s%`ob  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o(tJc}Mh+(  
@fA{;@N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fq>{5ODO  
而不用手动写一个函数对象。 |eRE'Wd0  
zfop-qDOc  
,u}wW*?,sT  
!$NK7-  
四. 问题分析 B 2NIV7  
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。 ^li3*#eT  
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。 (PPC?6s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a<-aE4wdm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 : ;8L1'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^|<>`i6  
)xVf3l pQ  
五. 问题1:一致性 lW"0fZ_x'E  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| N_92,xI#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {`):X_$T  
yV`Tw"p  
struct holder S/oD`   
  { XVN JK-B  
  // 3/gR}\=  
  template < typename T > `\@n&y[`7  
T &   operator ()( const T & r) const :?UcD_F  
  { qb;b.P?~D$  
  return (T & )r; @tSB^&jUWu  
} |cd "cx+  
} ; =R:O`qdC4e  
%f CkR`:  
这样的话assignment也必须相应改动: !n;3jAl&$  
<<-L,0  
template < typename Left, typename Right > `Ij EwKra  
class assignment *SJ[~  
  { Ab[o~X"  
Left l; b"\lF1Nf&o  
Right r; nP[Z6h  
public : KC"S0 6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Rk5#5R n  
template < typename T2 > b~UWFX#U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } kB?/_a`]  
} ; 1>[#./@  
Ep(xlHTv  
同时,holder的operator=也需要改动: z4 =OR@ h  
}J?,?>Z  
template < typename T > >-V632(/{o  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g}R#0gkdk}  
  { E-^(VZ_Xj  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9Tr ceL;  
} UB+~K/  
/*;a6S8q  
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。 '__>M>[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4IW fp&Q!  
--diG$x.  
return l(rhs) = r; <}RD]Sc$1  
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。 HY_>sD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: CF3x\6.q}  
R<f F ^^  
template < typename Tp > p8XvfM  
class constant_t q~#>MB}".  
  { _N:$|O#  
  const Tp t; /t`|3Mw  
public : e<uf)K=(C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0,-]O=   
template < typename T > X9PbU1o;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t ]Ln(r  
  { UUDbOxD^w  
  return t; f6J]=9jU  
} /pkN=OBR  
} ; _'mC*7+  
j=U"t\{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FO>!T@0G  
下面就可以修改holder的operator=了 =}tomN(F~[  
(`slC~"  
template < typename T > =RXeN+ &R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6|'7Mr~\  
  { .Y2Hd$rs  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ] 7[#K^  
} *.eeiSi{  
E$z-|-{>  
同时也要修改assignment的operator() cQxUEY('+  
TDZ==<C  
template < typename T2 > @"h4S*U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I@z@s}x>  
现在代码看起来就很一致了。 prt(xr4@  
qi~-<qW  
六. 问题2:链式操作 [(g2u@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2.</n}g  
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。 LmyaC2  
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。 g$2#TWW5  
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。 6:S, {@G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1P"{TMd?  
QKEtV  
template < typename T > ";`jS&"=  
struct result_1 \IC^z  
  { L'a+1O1q&i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; oCE'@}s.i  
} ; |5`ecjb.  
W$wX[  
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: &b^_~hB:q  
i,"Xw[H*s  
template < typename T > 9i 9 ,X^=  
struct   ref JFc, f  
  { (!8b$) k  
typedef T & reference; l'Za"TL:  
} ; F{QOu0$cA4  
template < typename T > "0nsYE  
struct   ref < T &> XPf{R619  
  { [?:MIl#!  
typedef T & reference; !_3b#Caf  
} ; x0%m}P/  
# hn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R+ \%  
\tvL<U"'  
template < typename T > ChUE,)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &QD)1b[U  
  { Z~h6^h   
  return l(t) = r(t); ,6MJW#~]  
} Hmm0H6&u  
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。 'MX|=K!C  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !%}n9vr!}\  
)M"NMUuU"  
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 @,= pG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,J+L_S+B~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9XQE5^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 bJ 6ivz  
最后的布局是: 6&'kN 2  
                Add P-[})Z=  
              /   \ !pRu?5  
            Divide   5 ?[bE/Ya+S  
            /   \ 2V% z=  
          _1     3 kl~/tbf  
似乎一切都解决了?不。 yU/?4/G!  
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。 9 4H')(  
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。 t\QLj&h}E  
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: $X-PjQb1Bb  
|uz<)  
template < typename Right > <Qv/# k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \reVA$M [  
Right & rt) const tb oQn~&4  
  { '{~[e**  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q,#s m'S  
} G Wa6FX:/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 " 1a!]45+  
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。 Hc<@T_h+2  
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。 Q3=5q w^  
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。 SD*q+Si,1U  
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。 PHT<]:"`<  
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? 'l!\2Wv2  
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: l,Y5VGiH#  
Oprfp^L  
template < class Action > *szs"mQ/  
class picker : public Action I:oEt  
  { Ebj0 {ZL  
public : 1 Vc_jYO@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ECM#J28D  
  // all the operator overloaded =$bF[3D  
} ; -le^ 5M7  
kq(><T  
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。 F~E)w5?\O  
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: 1Zp/EYWa{  
E <j=5|0t  
template < typename Right > Y R~e_cA:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :ln| n6X  
  { Z R=[@Oi  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4<}@hk Y  
} ]smu~t0\  
; xw9#.d#D  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v,Z]Vqk  
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。 (ot56`,k  
(t&`m[>K  
template < typename T >   struct picker_maker ?&,6Y'"  
  { kk<%VKC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b p?TO]LH  
} ; NWiDNK[VE}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > W!.FnM5x  
  { }oG6XI9  
typedef picker < T > result; iNi1+sm  
} ; uA =%EEZ  
Bx}"X?%S  
下面总的结构就有了: _nzq(m1@  
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。 IMdp"  
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。 _(gkYJ+MK  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 OOIp)=4  
至此链式操作完美实现。 ,Js_d  
.WN&]yr,  
(JdheCq!x  
七. 问题3 y_W?7 S  
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。 (Dv GA I  
NRG~ya >  
template < typename T1, typename T2 > "38<14V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6ZI7V!k  
  { gU&+^e >  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); MTl @#M  
} ^)Y3V-@t  
&Q"vXs6Gt  
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: N GnE  
bvZD@F`2  
template < typename T1, typename T2 > 3;}YW^oXq  
struct result_2 "#0P*3-c  
  { yr>J^Et%_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p}!)4EI=  
} ; 5z3WRg  
3HP { a  
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? _a"| :kX  
这个差事就留给了holder自己。 6K8v:yYPa  
    6?US<<MQ  
Fq+Cr?-  
template < int Order > xA:;wV  
class holder; n;xzjq-  
template <> rttKj{7E  
class holder < 1 > >a2[P"   
  { ,*lns.|n  
public : U{l f$  
template < typename T > `aX+Gz?  
  struct result_1 DtGkhq;  
  { $$4flfx  
  typedef T & result; BIx*(  
} ; &e).l<B  
template < typename T1, typename T2 > buzpmRoN)  
  struct result_2 'CqAjlj  
  { RB""(<  
  typedef T1 & result; <T.R%Jys  
} ; <)O#Y76s  
template < typename T > 6-?/kY6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n@bkZ/G  
  { +J|LfXgB  
  return (T & )r; SV ~QH&0'  
} 5M)B  
template < typename T1, typename T2 > {*CG&-k2D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @g#| srYD  
  { "tk1W>liIN  
  return (T1 & )r1; qx >Z@o  
} ';v2ld 9  
} ; cJwe4c6.m  
I hSXU<]  
template <> OH n~DL2  
class holder < 2 > :Zq?V`+M  
  { 5)k/ 4l '  
public : L!/{Z  
template < typename T > 9,Dw;|A]  
  struct result_1 {#z47Rz  
  { u|ihUE!h  
  typedef T & result; 32J/   
} ; <daH0l0  
template < typename T1, typename T2 > 9_&]7ABV  
  struct result_2 $E:z*~ ?  
  { ^Vh^Z)gGi  
  typedef T2 & result;  %O(W;O  
} ; *n@rPr-  
template < typename T > E:\#Ur2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SU7,uxF  
  { xK1w->[  
  return (T & )r; A~?)g!tS<  
} E'8XXV^I?P  
template < typename T1, typename T2 > !.@:t`w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FRPdfo37  
  { TDP Q+Kg_  
  return (T2 & )r2; G6Wa0Z  
} g;o5m}  
} ; TK> ~)hc}  
cqZ lpm$c  
c(3idO*R)  
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> >。 $'*{&/@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _Eq,udCso  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5|bfrc  
~ U8#yo  
return l(i, j) = r(i, j); 9K&YHg:1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Vn/FW?d7  
4uE/!dT  
  return ( int & )i; >K%+h)%kI  
  return ( int & )j; 4 l+z  
最后执行i = j; V%M@zd?u.  
可见,参数被正确的选择了。 Iz#jR2:yn  
JGzEm>_ m  
T`I4_x  
brCL"g|}  
G}WY0FC6  
八. 中期总结 %3HF_DNOY=  
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: $Zrc-tkV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q8e]{sT'!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [zrFW g6N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor a*_" nI&lr  
sC :.}6  
Y{4nBu  
#iD`Bg!VXc  
7Z}T!HFMr  
KlwB oC/{K  
九. 简化 Z y6kA\q  
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。 V3 ~&R:Z9e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 YZ->ep}  
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: raP9rEs  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 FPE6H:'  
  +-*/&|^等 #xq|/JWs  
2. 返回引用。 YcSPU(  
  =,各种复合赋值等 vhU $GG8  
3. 返回固定类型。 Q?Xqf7y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -3y $j+  
4. 原样返回。 #V[Os!ns  
  operator, 01%0u8U  
5. 返回解引用的类型。 gHWsKE  %  
  operator*(单目) m{yq.H[X  
6. 返回地址。 O`>u70  
  operator&(单目) lj *=bK  
7. 下表访问返回类型。 [RDY(}P%  
  operator[] PP6gU=9[)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '?mky,:HT  
  operator<<和operator>> @_#]7  
qs (L2'7/  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 u@4khN: ^p  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0SZ:C(]  
5S7ATr(*  
template < typename Left > BUBtK-n~"3  
struct value_return ^w jMu5f  
  { )b|xzj@  
template < typename T > m\ @Q}  
  struct result_1 `7 Nk;  
  { !,DA`Yt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Qz<i{r-z  
} ; jq/CXYv  
JWxSN9.X  
template < typename T1, typename T2 > ae+*gkPv8  
  struct result_2 J@q!N;eh|  
  { c8o2* C$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8(-N;<Ef2  
} ; H ;HFen|  
} ;  zK:2.4  
hi ),PfAV  
]vCs9* |B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait X&%;(`  
gYw=Z_z  
下面我们来剥离functor中的operator() $j0<ef!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )},/=#C0  
|@MGGAk  
return l(t) op r(t) Y^5)u/Y=U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) TI^X gl~  
return op l(t) 3pkx3tp{  
return op l(t1, t2) 2$joM`j$  
return l(t) op ZP4y35&%y  
return l(t1, t2) op  1W>0  
return l(t)[r(t)] R+=Xr<`%U|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l27J  
Lyjp  
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: - SCFWc  
单目: return f(l(t), r(t)); Ec!R3+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *,XT;h$'>  
双目: return f(l(t)); HwBJUr91]  
return f(l(t1, t2)); XpP}(A@G  
下面就是f的实现,以operator/为例 F:G Vysy  
|OBZSk1jp  
struct meta_divide DV~g  
  { YD;"_yH  
template < typename T1, typename T2 > v<]$,V]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) h]^= y.Q  
  { =#?=Lh  
  return t1 / t2; E@)9'?q  
} ]7%+SH,RdD  
} ; TmgSV#G  
J/A UOInh  
这个工作可以让宏来做: dYp} R>+  
 BbNl:`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1lHBg  
template < typename T1, typename T2 > \ TI637yqCU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V_H0z  
以后可以直接用 frbeCBP&)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k{+ Gv}Y  
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 m^1'aO_;q  
(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。。。) 9Qc=D"'  
' "o2;J)7  
24d{ol)  
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 @Yzb6@g"  
y6Ea_v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8G_KbS  
class unary_op : public Rettype Vs&Ul6@N  
  { .v#Tj|w^  
    Left l; E"t79dD  
public : ]=sGLd^)E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `g,i `<  
GuRJ  
template < typename T > KA]5tVQA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :stA]JB# w  
      { ]iH~ 1[  
      return FuncType::execute(l(t)); x@,B))WlGr  
    } :.F;LF&  
XbW 1`PH  
    template < typename T1, typename T2 > -F';1D!l%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bBXUD;$  
      { -ob1_0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hkvymHaG  
    } |6zx YuX  
} ; ,gn**E  
~5wT|d  
@DCw(.k*  
同样还可以申明一个binary_op d?1[xv;  
K}Rq<z W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iVf8M$!m  
class binary_op : public Rettype >I *uo.OF  
  { 4[f>kY%[  
    Left l; }FT8 [m<  
Right r; pq<2:F:Kl  
public : C4t@;U=x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oa8xuFu(n  
`:;fc  
template < typename T > vI+X9C?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '&Tq/;Ml  
      { 4lF?s\W:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #P-T4 R  
    } |C.[eHe&D  
eR:!1z_h  
    template < typename T1, typename T2 > "|K D$CY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DzG$\%G2R}  
      { \kVi&X=q:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R\n*O@E v3  
    } > R2o7~  
} ; gjex;h  
E|omC_h  
S"Mm_<A$@  
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 y@u,Mv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y>_*}>2,O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $Rv (v%  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 .V\: )\<|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Tq!.M1{&  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 s_Gf7uC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jL9to6 Hmr  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) |s*tRag  
下面是修改过的unary_op ~YCZvJ  
o_&*?k*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ub=Bz1._  
class unary_op j+Q E~L  
  { "2 J2za  
Left l; V75P@jv5J  
  *S{fyYyM  
public : xBK is\b  
Qwu~ {tf+'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 137:T:  
7q|51rZz  
template < typename T > g0-J8&?X  
  struct result_1 b;Uqyc  
  { cuo'V*nWQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8+OcM ;0  
} ; 4WZ"8  
L&h90Az1W  
template < typename T1, typename T2 > /yO|Q{C}M8  
  struct result_2 \N"=qw^ t  
  { FW--|X]8   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +'QE-#%{=  
} ; ^%~ux0%^T  
*HXx;:  
template < typename T1, typename T2 > x*2I]4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k1Thjt  
  {  Vq K/GWg  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); yUp"%_t0  
} S 0L"5B@  
0dKi25J  
template < typename T > *Z C$DW!-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hlye:.$  
  { KJ;NcUq  
  return OpClass::execute(lt(t)); !Au9C   
} \rY<DxtOq  
K"U[OZC`  
} ; qJf=f3  
:Vl2\H=P  
;Alw`'  
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 EwH_k  
好啦,现在才真正完美了。 <\C/;  
现在在picker里面就可以这么添加了: t~@~XI5  
w*7BiZ{s<  
template < typename Right > 0) T`&u3!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ed=]RR 4R  
  { E{B=%ZNnm  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |$aTJ9 Iq:  
} F1UTj "<e  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #> @~3kGg  
b Q6<R4  
dyMj=e  
WyD L ah^/  
Dhy@!EOS  
十. bind vgvJ6$#  
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。 rLzN #Zoi  
先来分析一下一段例子 xD3Y-d9  
`oUuAL  
mhZ60RW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {Mx3G*hr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8O0E;6b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -^+!:0';  
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。 NT}r6V(Aju  
我们来写个简单的。 [$[1|r *Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^jxV  
对于函数对象类的版本: `(@}O?w!1  
{3{cU#\QA  
template < typename Func > F1aI4H<(T  
struct functor_trait %qj8*1  
  { X=U>r  
typedef typename Func::result_type result_type; g<&n V>wF  
} ; -p\uW 0XA  
对于无参数函数的版本: }HC6m{vH(  
+{F2hEYP  
template < typename Ret > vPbmQh ex  
struct functor_trait < Ret ( * )() > FG[YH5  
  { bQFMg41*w7  
typedef Ret result_type; mz kv/  
} ; rp^G k  
对于单参数函数的版本: <>tQa5;  
\uT y\KA  
template < typename Ret, typename V1 > !?u{2 D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~gA p`Q  
  { ;mw$(ZKa#  
typedef Ret result_type; _K5R?"H0  
} ; C+=8?u<  
对于双参数函数的版本: S"wn0B$"  
=Pu;wx9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xOAA1#   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '**dD2 n  
  { .3QX*]{  
typedef Ret result_type; QFS5PZ  
} ; d|RqS`h ]  
等等。。。 [)E.T,fjMQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eumpNF%$  
E"l/r4*f@  
template < typename Func > +.u)\'r;h  
struct func_return 1ae,s{|  
  { GV"HkE;  
template < typename T > f,_EPh>  
  struct result_1 #uzp  
  { ZFNn(n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g* & |Eq/  
} ; ^[]@dk9  
9h$08l  
template < typename T1, typename T2 > jLZ^EM-  
  struct result_2 c{X:0man  
  { lPywr TG0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [m9Iz!E  
} ; %Ct^{k~1  
} ; f*IC ZM  
Z&VH7gi  
x]=s/+Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7ZsBYP8%  
RrG5`2  
template < typename Func, typename aPicker > 7i$)iNW  
class binder_1 sOY+ X  
  { f0lpwwe  
Func fn; | pA  
aPicker pk; g$N/pg2>cT  
public : K_" denzT+  
TOe=6 Z5h  
template < typename T > /#C}1emK  
  struct result_1 sBLf(Q,  
  { Mt93YD-2+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; PqJB&:ZV  
} ; yDil  
d}Y\; '2,  
template < typename T1, typename T2 > aGR!T{`   
  struct result_2 "nzQ$E>?$  
  { 9 Y-y?Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J:!m49fF  
} ; Hv~& RZpe  
dN%*-p(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Fzc8)*w  
8`{)1.d5[  
template < typename T > >$RQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0S%xm'|N  
  { l 7XeZ} S  
  return fn(pk(t)); nN]GO}  
} 1j!LK-  
template < typename T1, typename T2 > w I7iE4\vz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T|%pvTIe  
  { [@&0@/s*t'  
  return fn(pk(t1, t2)); K|{IX^3)V  
} ? +q(,P@*  
} ; Wz%b,!  
xRI7_8Jpyn  
0,z3A>C  
一目了然不是么? RZgklEU  
最后实现bind LrGLIt`  
=sYUzYm  
`Q@w*ta)  
template < typename Func, typename aPicker > @F-InfB8.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Vx<`6uv  
  { XB.xIApmy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Nf!g1D"U  
} `+\6;nM  
L2,.af6+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ki,SFww8r  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 3tjF4C>h|  
&qjc+-r{l  
十一. phoenix ,'nd~{pX"(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3b d(.he2u  
jGSY$nt9  
for_each(v.begin(), v.end(), (qbL=R"  
( !<8-juY  
do_ T@4R|P&{)  
[ _&wrA3@/L  
  cout << _1 <<   " , " Z"pCDW)  
] Q:5^K  
.while_( -- _1), "K9/^S_  
cout << var( " \n " ) vh/&KTe?:  
) ^c-8~r|y,  
); <l.l6okp  
yZ:AJNb  
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: ms]r1x"  
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 6/5Xy69:h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =<;C5kSD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: X7g@.Oy`  
AL;z's(F?  
#B!HPlrv  
template < typename Cond, typename Actor > 'nMj<:0wlD  
class do_while 6L!/#d0  
  { sy]hMGH:3W  
Cond cd; x_+-TC4IXn  
Actor act; k',#T932x1  
public : %4QpDt  
template < typename T > ixY[ HDPq  
  struct result_1 1 O?bT,"b  
  { QhJuH_f 0  
  typedef int result_type; B4Fuvi  
} ; $A;%p6PO)  
m4r<=o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} cSD$I^$oq  
euyd(y$'k  
template < typename T > j6:jN-z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yp!7^  
  { A/c#2  
  do )Ggv_mc h  
    { Pxvf"SXX  
  act(t); {44#<A<  
  } `9* |Y8:  
  while (cd(t)); ) w1`<7L  
  return   0 ;  Iysp)  
} c<a)Yqf"]  
} ; *yZ `aKfH  
}1#prQ0F  
YZ k.{#^c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XkhGU?={  
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。 =G9I7Y@  
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。 rk-GQ#SKU  
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。 a_3w/9L4r  
下面就是产生这个functor的类: (uVL!%61k  
FTQNS8  
mz|p=[lR|  
template < typename Actor > j>`-BN_  
class do_while_actor |pG%]?A  
  { .nzN5FB U  
Actor act; G`Df'Yy  
public : ,(A $WT@e  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %xv*#.<Vj  
eev-";c  
template < typename Cond > B2,c_[UZ.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q|g>;_  
} ; 8CUlE-R5  
3oOr*N3R  
-.OZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dSI<s^n  
最后,是那个do_ we/sv9v}n  
cSTF$62E  
(6*  
class do_while_invoker yu>o7ie+;Y  
  { .%EYof  
public : NZ"nG<;5  
template < typename Actor > r])V6 ^U  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +'$5Jtz  
  { SU5O+;{`'  
  return do_while_actor < Actor > (act); G1fC'6$3  
} cN-$;Ent  
} do_; jVPX]8  
hS1I ;*t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? UDT\Xc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f~10 i D  
最后来说说怎么处理break和continue [jv+Of IZ  
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。 kMx)G]  
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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