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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ? W2W y\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Kc {~Q  
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, y9-}LET3j  
Wf9K+my  
FS6I?q#tQ  
|&\cr\T\r  
  class filler `l<pH<F  
  { H >1mi_1  
public : ~.TKzh'eB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ziG]BZ  
} ; ~MZ.988:<  
rtk1 8U-  
IK|W^hH\8  
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: ZN-5W|' O  
Yf[GpSej  
~n9-  
1" #W1im  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zHt}`>y&  
1/ vcj~|)t  
zK ir  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %( o[H sl  
E@S5|CM  
 #)28ESj  
0?\d%J!"S  
二. 战前分析 /r mm@  
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。 \I~9%QJ>  
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 TDjjaO  
?G$X 4KY6`  
tCbn B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6l?\iE  
  /* --------------------------------------------- */ D>I|(B!.p8  
vector < int *> vp( 10 ); ^|h})OHV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); DX4"}w  
/* --------------------------------------------- */ he1OLk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I,YP{H4  
/* --------------------------------------------- */ U\`H0'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JnBg;D|)@  
  /* --------------------------------------------- */ 2F fwct:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e!|T Tap  
/* --------------------------------------------- */ 6>; dJV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); cT,5xp"a  
Odj4)   
]QK@zb}x  
9lCZ i?  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1 Ll<^P  
1._1, _2是什么? zFGZ;?i  
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。 SBqx_4}  
2._1 = 1是在做什么? *<T,Fyc|  
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。 K)8N8Js(  
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。 'UL"yM  
O(Vi/r2:e  
} l4d/I  
三. 动工 *WX,bN6Ot  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d&[.=M\E8  
aBx8wl*Vm  
K#oF=4_/|  
$ h<l  
template < typename T > x1nqhSaD  
class assignment c=A)_ZFg  
  { z4[S02s  
T value; %$.]g  
public : 9t^Q_[hG  
assignment( const T & v) : value(v) {} p?+*R@O  
template < typename T2 > KgMW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]@UJ 8hDy  
} ; Lv`NS+fX  
,c_NXC^X?  
Uq}-<q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,c\3b)ax  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f MDM\&f  
3-Xc3A=w  
@ I$;  
Z )f\^  
  class holder FtL{ f=  
  { } I;5yk,o  
public : N#? Ohz  
template < typename T > $Q!J.}P@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const p4-bD_  
  { _laLTP*  
  return assignment < T > (t); =2yg:D  
} _N-JRM m<  
} ; iSz?V$}?  
47 _";g@X  
qf2;yRc&  
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:  'WW['  
.^J7^ Ky,  
  static holder _1; t!"XQ$g'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h#iFp9N  
0Zv<]xO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;\5^yDv[e  
而不用手动写一个函数对象。 ssy+x;<x,  
=Nj58l  
8+7=yN(  
ve|`I=?2  
四. 问题分析 H _%yh,L  
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。 l*Iy:j(B  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 M!ra3Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ix=H=U]Q{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :U7m@3czU  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 P_f>a?OL:  
)=)=]|3  
五. 问题1:一致性 #n_uELE  
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?| ? <.U,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _+\hDV>v  
5Se S^kJC  
struct holder uJP9J  U  
  { `RG_FS"v  
  // %)K)h&m  
  template < typename T > 0bQm:J[(#  
T &   operator ()( const T & r) const 'r5[tK}  
  { m8|&z{  
  return (T & )r; )@]Y1r4U  
} <2Qh5umQ  
} ; ;uC +5g`  
+'NiuN  
这样的话assignment也必须相应改动: ;i2N`t2  
kM`!'0kt  
template < typename Left, typename Right > !y>MchNv  
class assignment 'e(`2  
  { N8>;BHBV!  
Left l; ktr l|  
Right r; I=,u7w`m  
public : ,DT =(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cQaEh1n  
template < typename T2 > v&>TU(x\H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z-!W#   
} ; #z\{BtK  
Q7]VB p4  
同时,holder的operator=也需要改动: }Dig'vpMx  
btC.EmX  
template < typename T > ;b""N,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const myj^c>1Iz  
  { U 6y ;V  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); k-( hJ}N  
} N2"4dVV;  
Y(D@B|"'m  
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。 #]yb;L  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h%Nbx:vKk  
Bpjwc<U  
return l(rhs) = r; J@{yWgLg  
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。 o'3t(dyyH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Xjal6e)[  
aeESS;JxJj  
template < typename Tp > bm{L6D E  
class constant_t |xTf:@hgHf  
  { ZcXqH7`r  
  const Tp t; U~SOHfZ%(  
public : =%:mZ@x'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5O9Oi:-!c  
template < typename T > _J51 :pi  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const HHbkR2H1  
  { G}tq'#]E{z  
  return t; 2S1wL<qP  
} xi6Fs, 2S  
} ; lrSo@JQ  
Sdc;jK 9d!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $+Hv5]/hb  
下面就可以修改holder的operator=了 z/7H/~d  
&8Cuu$T9)  
template < typename T > >s E5zj|V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]FLuiC  
  { W"mkNqH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %$ ^yot  
} Te"<.0~1  
>9f-zv(n  
同时也要修改assignment的operator() ,/\%-u? 1x  
|5}{4k~9J  
template < typename T2 > a4 g~'^uC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } a#=GLB_P(  
现在代码看起来就很一致了。 f8E S GU  
jZ< *XX  
六. 问题2:链式操作 BZqb o`9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 FU0&EO  
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。 lqOv_q  
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。 7 :s6W%W1*  
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。 DTdL|x.{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _Y*: l7  
V%pdXM5  
template < typename T > )gNHD?4x  
struct result_1 :~ 3/  
  { |WeLmy%9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,\5]n&T;r  
} ; ?-O(EY1E  
^/HE_keY  
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: uU`zbh}]L.  
(tEW#l'}  
template < typename T > S8" h9|  
struct   ref EX8:B.z`57  
  { ushQWP)  
typedef T & reference; t=~5 I >  
} ; nTj Q4y  
template < typename T > FXFQ@q*}v  
struct   ref < T &> YTq>K/  
  { H BmjB=  
typedef T & reference; AKM\1H3U  
} ; `3r*Ae  
p&bQ_XOH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4qjY,QJ  
C+}uH:I'L  
template < typename T > J3Q.6e=7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const SSi}1  
  { Dw{C_e  
  return l(t) = r(t); $cH'9W}3K  
} Tk/K7h^  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 bt#=p 7 W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &%J{C3Q9  
)zt*am;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 52*zX 3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^zqz$G#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <?Fgm1=o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v}-'L#6  
最后的布局是: BZsw(l4/0'  
                Add bn^^|i  
              /   \ Lm'Ony^F  
            Divide   5 XLFJ?$)Tro  
            /   \ ~@R=]l"  
          _1     3 %@*diJ  
似乎一切都解决了?不。 1S\q\kz->D  
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。 yA(H=L-=!1  
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。 f&^K>Jt1@#  
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: :4Sj2  
$|z8WCJ  
template < typename Right > =bf-+gZD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~v9\4O  
Right & rt) const g<KBsz!{  
  { Czb@:l%sc  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P 2;j>=W  
} w0moC9#$?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _}`iLA!$I  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 y{K~g<VL  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 wamqeb{u  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 " I`<s<  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 `-Gs*#(/  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? &e_M \D  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: (q*T.   
V|xR`Q  
template < class Action > 0_qqBL.4  
class picker : public Action =5^L_, 4c2  
  { a+zE`uY  
public : KWy4}7a@,s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} MsX`TOyO!  
  // all the operator overloaded E'Egc4Z2=l  
} ; |)pT"`  
H*yX Iq:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 RIl%p~  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: )e9(&y*o  
9+=U&*  
template < typename Right > sP5PYNspA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R$(,~~MH  
  { &^qD<eZ!Eq  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #)=P/N1  
} dB_\0?jJ-  
]O7I7K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > qN+ngk,:  
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。 33[2$FBf  
wvJm)Mj+  
template < typename T >   struct picker_maker hV'JTU]H  
  { #12PO q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; yZ6560(q  
} ; l4hC>q$T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '!{zO" 1*  
  { K!HSQ,AC  
typedef picker < T > result; E n{vCN  
} ; eNu `\  
N}VKH5U|  
下面总的结构就有了: 3HFsR)  
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。 &c ayhL/%  
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。 `<y2l94tL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |53Zg"!  
至此链式操作完美实现。 2HkP$;lED  
e}kEh+4  
cl1h;w9s  
七. 问题3 cL<  
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。 lkFv5^%  
`EBo(^n}O  
template < typename T1, typename T2 > =|pQA~UU#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  U`IDZ{g  
  { GvF~h0wMt  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &`pd&U{S*  
} ?o),F^ir  
0j7\.aaK  
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: 5sFp+_``  
%@kmuz??  
template < typename T1, typename T2 > #s)6u?N  
struct result_2 kVy%y"/  
  { >F!2ib8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g G~UsA  
} ; 4[Hf[.  
qL,!  
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? \@GA;~x.b  
这个差事就留给了holder自己。 :=T+sT~  
    &JtK<g  
4mQ:i7~  
template < int Order > 29 Yg>R!/  
class holder; QP >P  
template <> ~H7m7  
class holder < 1 > .1[K\t)2  
  { :JxShF:M  
public : m:)v>vu  
template < typename T > B;2os^*  
  struct result_1 # x!47Y{  
  { ^6Hfq^ejt  
  typedef T & result; yFH)PQ_  
} ; &#w] 2~|  
template < typename T1, typename T2 > LylB3BM  
  struct result_2 2"c $#N  
  { kDS4 t?Ig  
  typedef T1 & result; sD_Z`1  
} ; nRPy)L{  
template < typename T > f,k'gM{K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %'%ej^s-R  
  { 75jq+O_:  
  return (T & )r; +I;b,p  
} :hwZz2Dhi  
template < typename T1, typename T2 > xCEEv5(5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i~MCY.F  
  { M`9qo8zCi  
  return (T1 & )r1; (w-z~#<  
} r-9P&*1  
} ; SZzS$6 t  
4T{+R{_Y1  
template <> &BFW`5N  
class holder < 2 > m@u!frE,  
  { =^|^" b  
public : Zq}w}v  
template < typename T > V; Yl:*  
  struct result_1 z\sy~DM;>  
  { 8G6PcTqv"  
  typedef T & result; -shS?kV  
} ; ZXY5Xvt:v  
template < typename T1, typename T2 > 8&IsZPq%l  
  struct result_2 (I IPrW;>  
  { %r=uS.+hrF  
  typedef T2 & result; | Z0?  
} ; m$ NBGw  
template < typename T > P|!GXkS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `kpX}cKK}  
  { X2}\i5{  
  return (T & )r; hJ (Q^Z  
} 1j`-lD  
template < typename T1, typename T2 > Q&opnvN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lQ<2Vw#Yl  
  { +\fr3@Yc  
  return (T2 & )r2; =!*e; L  
} C},;M @xV  
} ; w-C ~ Ik  
TUw^KSa  
u}\F9~W-{  
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> >。 }/nbv;)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X};m\Bz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: me_DONW  
=!w5%|r.  
return l(i, j) = r(i, j); v~H1Il_+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mS p -  
*`mPPts}  
  return ( int & )i; zH0%; o}  
  return ( int & )j; yM}}mypS  
最后执行i = j; $3[IlQ?  
可见,参数被正确的选择了。 WS/^WxRY  
*p`0dvXG2  
+iz5%Qe<f  
5Q#;4  
Kfa7}f_  
八. 中期总结 Wb+^Ue  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: # =V%S 2~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e6z;;C@'G  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lM86 *g 'l  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K_{f6c<  
4v_?i @,L  
m2E$[g  
F l83 Z>  
/ *RDy!m  
%6+J]U  
九. 简化 orVsMT[A  
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。 b'Pq [ )  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4.I6%Bq$  
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: q#:,6HDd  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZF"f.aV8)  
  +-*/&|^等 WPygmti}Be  
2. 返回引用。 7!+kyA\}r^  
  =,各种复合赋值等 nd3=\.(P  
3. 返回固定类型。 g0v},n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) VUC  
4. 原样返回。 XSyCT0f08  
  operator, lhw]?\  
5. 返回解引用的类型。 gh=s#DQsFw  
  operator*(单目) Z4A a  
6. 返回地址。 1sl^+)z8  
  operator&(单目) 4:q<<vCJv  
7. 下表访问返回类型。 kMWu%,s4  
  operator[] bj\v0NKN4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {_0Efc=7  
  operator<<和operator>> WMnR+?q  
S+py \z%  
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。 t j&+HC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: c9-$t d&  
f{xR s-u]  
template < typename Left > EAn}8#r'(8  
struct value_return >y mMQEX`  
  { U_v{Vs  
template < typename T > /+l3 BeL  
  struct result_1 `au(' xi<  
  { z`qBs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hLPg=8nJ_  
} ; ; Xrx>( n  
RIOR%~U  
template < typename T1, typename T2 > 79U Th@r}  
  struct result_2 +Mc kR  
  { vpcHJ^19  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wUWSW<  
} ; u 'DM?mV:-  
} ; ]as_7  
-ZFeE[Z  
5JW+&XA  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `*cT79  
CB<1]Z  
下面我们来剥离functor中的operator() ZKzXSI4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :*gYzk8  
!<H[h4g  
return l(t) op r(t) !`q*{Ojx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) EF=.L{  
return op l(t) ZZOBMF7  
return op l(t1, t2) v+U( #"  
return l(t) op Ev* b  
return l(t1, t2) op ^29w @*  
return l(t)[r(t)] u.*@ l GVW  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] j2# nCU54Z  
:#0uy1h  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: u3vBMe0v[  
单目: return f(l(t), r(t)); Nr=ud QA{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;v'7l>w3\w  
双目: return f(l(t)); .CdaOWM7  
return f(l(t1, t2)); 4J0{$Xuu 0  
下面就是f的实现,以operator/为例 mE(EyB<  
ztf VXmi'  
struct meta_divide ^ j;HYs_  
  { ez=$]cln  
template < typename T1, typename T2 > [?x9NQ{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1{4d)z UB  
  { hO(8v&ns3  
  return t1 / t2; lA {  
} _/bFt6  
} ; ^0"NcOzzxl  
zqfv|3-!}  
这个工作可以让宏来做: rGuhYYvK  
[]:;8fY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $T{,3;kt  
template < typename T1, typename T2 > \ *6^|i}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3#huC=zbf  
以后可以直接用 >C y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =MDir$1Z  
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 ]UKKy2r.  
(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。。。) jT"P$0sJAd  
WXu:mv,'e  
eT1b88_  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `}.K@17  
h=SQ]nV{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > } [}u5T`w>  
class unary_op : public Rettype m6^Ua  
  { @*q WV*$h  
    Left l; v'Ce|.;  
public : *F*c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} D5fJuT-bp  
EW*!_|  
template < typename T > H=] )o2 1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !R;P"%PHV  
      { '#$Y :/  
      return FuncType::execute(l(t)); C\Q3vG  
    } jcHs!   
u':-DgK  
    template < typename T1, typename T2 > 6TJ5G8z_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &B^#? vmO  
      { )#k*K9[@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =BQM(mal  
    } (A O]f fBU  
} ; ,/6V^K  
r9z_8#cR  
6~zR(HzV{  
同样还可以申明一个binary_op ,\!4 A  
7IW:,=Zk8+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5,`U3na,  
class binary_op : public Rettype EJ{Z0R{{  
  { Ze ~$by|9f  
    Left l; B+S &vV  
Right r; kB1]_v/  
public : :kh l}|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )V~Fl$A  
.z&V!2zp  
template < typename T > m76**X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q1EY!AV8  
      { #%z--xuJL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #Z<pks2 y  
    } D 7 l&L  
L>+g;GJ  
    template < typename T1, typename T2 > rt$z&#M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pq_DYG]  
      { %AW5\ EX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K:yS24\ %  
    } mE)65@3%  
} ;  {Uxa h  
!3U1HS-i62  
9XWF&6w6yf  
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 h Vz%{R"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #<f}.P.Uc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `q* 0^}  
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。 Yf.H$L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! MuB8gSu  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 9qD/q?Hh$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~ z4T   
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) XSt5s06TM  
下面是修改过的unary_op mNN,}nHu  
>"?HbR9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $_ub.g|  
class unary_op BF8n: }9U  
  { @_ ^QBw0  
Left l; %Y%+K5;AZ  
  :,rD5a OQ  
public : 4 q}1  
Nge_ Ks  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r5Ej  
zk5sAHQ  
template < typename T > +*,rOK`C  
  struct result_1 hY+3PNiI@  
  { $UW!tg*U&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q>7#</i\.  
} ; ^k&zX!W  
I9*o[Jp5  
template < typename T1, typename T2 >  z:9  
  struct result_2 xou7j   
  { l2GMVAca  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L]B]~Tw  
} ; GJWC}$#T Y  
/k<*!H]KSg  
template < typename T1, typename T2 > 8(ny^]v|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bL_s[-7  
  { U y^Hh4|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); AKx\U?ei7  
} dgd&ymRm :  
{l{p  
template < typename T > 2T5@~^:7u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  s=#IoNh  
  { R<LW*8  
  return OpClass::execute(lt(t)); %_u*5,w  
} :i0xer  
RyD2LAf)J  
} ; G+4a%?JH  
R4!qm0Cd  
+A W6 >yV`  
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 a$#,'UB  
好啦,现在才真正完美了。 OQ#gQ6;?0  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~] Mq'  
.Y'kDuUu  
template < typename Right > B;4hI?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pW8pp?  
  { 9UOx~Ty  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1j o.d  
} Oz^+;P1  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 w$A*|^w1  
TC U |k ,  
z%ljEI"<C  
kr8NKZ/  
(~-q}_G;Q  
十. bind xp/u, q  
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。 \s&w0V`Y  
先来分析一下一段例子 y[q W>  
h 7kyz  
Wr`=P,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !IoD";Oi  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ':[+UUC@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [=e61Z  
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。 [#j|TBMHM  
我们来写个简单的。 ig; ~ T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: IK{0Y#c  
对于函数对象类的版本: [rTV)JsTb  
i3: sV5  
template < typename Func > ~J)4(411  
struct functor_trait GY,@jp|R  
  { 0VoC|,$U  
typedef typename Func::result_type result_type; Z T8. r0  
} ; y>2v 9;Qp  
对于无参数函数的版本: mfG|K@ODM-  
pSQ3 SM  
template < typename Ret > <WaiJy?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > PZLWyp  
  { ] 5P{*  
typedef Ret result_type; #.9Xkn9S  
} ; BxZ}YS:  
对于单参数函数的版本: 7`X"B*`~b  
F xFK  
template < typename Ret, typename V1 > K!|=)G3.`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > p: sn>Y  
  { ;oh88,*'  
typedef Ret result_type; Q C~~  
} ; "4g1I<  
对于双参数函数的版本:  i+(`"8W  
"R*B~73  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > z-7F,$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P%Q}R[Q  
  { kGc)Un?'{U  
typedef Ret result_type; }E>2U/wpXY  
} ; Km+29  
等等。。。 ZI}m~7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy q>Px   
"T}J|28Z  
template < typename Func > V2, .@j#  
struct func_return pe,c  
  { dmlh;Z  
template < typename T > fbw {)SZ  
  struct result_1 [n74&EH  
  {  C&e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y H+CyL\  
} ; _tjFb_}Q  
5R"b1  
template < typename T1, typename T2 > C dZ;ZR  
  struct result_2 &~E=T3  
  { i;|% hDNWA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ACyQsmqm:  
} ; ^D.B^BR  
} ; !+>yCy$~_  
-v jjcyTt  
JAB]kNvI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }=f}@JlFB  
\Z+v\5nmO  
template < typename Func, typename aPicker > }ZYK3F  
class binder_1 J8b]*2D  
  { E&&80[tN]  
Func fn; $S,Uoh  
aPicker pk; 6_XX[.%  
public : T7W+K7kbI  
*ac#wEd  
template < typename T > ppV\FQ{K  
  struct result_1 Ce_Z &?  
  { ~MhPzu&B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cz T@txF  
} ; dk(-yv'  
}U^9(  
template < typename T1, typename T2 > [MiD%FfcNH  
  struct result_2 ZgXh[UHQy  
  { H}U&=w'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |LNXu  
} ; l^Lg"m2  
]iz5VI@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G&uj}rj  
PTePSj1N  
template < typename T > *=2jteG=3.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W_DO8n X  
  { x_@ev-  
  return fn(pk(t)); fmSw%r|pT  
} $C[YqZO  
template < typename T1, typename T2 > a,j!B hu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eQ9x l  
  { *Lh0E/5  
  return fn(pk(t1, t2)); 6B+ @76wH  
} -%t0'cKn,  
} ; n[iil$VKh  
vfy- ;R(  
oO UVU}H  
一目了然不是么? rg'? ?rq  
最后实现bind Pc(2'r@#  
Me`"@{r|#  
CZa9hsM  
template < typename Func, typename aPicker > p}Gk|Kjlq,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) " 3^6  
  { '[juPI(!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); eq@ v2o7  
} a"EQldm|d  
"QlCcH`g  
2个以上参数的bind可以同理实现。 71 A{"  
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。 \7C >4  
?%LD1 <ya  
十一. phoenix {UUVN/$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: C/cGr)|8%  
{:oZ&y)Ac  
for_each(v.begin(), v.end(), *508PY  
( =Q|}7g8o  
do_ 9 /zz@  
[ S"eKiS,z  
  cout << _1 <<   " , " 2 G"p:iPp  
] QyN~Crwo  
.while_( -- _1), w{r ->Phe  
cout << var( " \n " ) %(kq Hxc  
) vEgJmHv;  
); J}YI-t  
E"" /dC:B  
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: ?"C]h s  
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 \E#r[9F{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &U,f~KJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oqY?#p/  
Xoik%T-  
b%_QL3 m6  
template < typename Cond, typename Actor > Q3/q%#q>  
class do_while 1a)_Lko  
  { 34?yQX{  
Cond cd; ~/#?OLj(T  
Actor act; ke4q$pD  
public : qB=pp!zQ  
template < typename T > (dT!u8Oe  
  struct result_1 K9P"ncMt  
  { KC]Jbm{y  
  typedef int result_type; EjF}yuq[  
} ; T4#knSIlh  
}(],*^'u-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} JZv]tJWq  
Q O?ha'Sl  
template < typename T > /9yiMmr5W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $yc,D=*Isi  
  { 'qP^MdoE%~  
  do  HOD2/  
    { tFSdi. |G=  
  act(t); d,[KcX  
  } 9D| FqU |  
  while (cd(t)); R utW{wh  
  return   0 ; .kYzB.3@]  
} ?ykZY0{B  
} ; ,-1$Vh@wM  
GS$k  
w|Mj8Lc+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e7?W VV,  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 A,og9<+j-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 lxmS.C  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 XVLuhw i  
下面就是产生这个functor的类: <s2l*mc  
=;a4 Dp  
V*m)h  
template < typename Actor > XH2 SEeh  
class do_while_actor #wd \&  
  { m@Nx`aS?  
Actor act; N 4v)0  
public : 2(rZ@Wl  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &B2c]GoW  
w2,T.3DT  
template < typename Cond > k1U~S`>$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c@^:tB  
} ; F@*lR(4C  
?% X9XH/!  
`%XgGHiE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^kD? 0Fm  
最后,是那个do_ xh6x B|Z  
VoyH:  
M"vcF5q  
class do_while_invoker pkU e|V  
  { u7C{>  
public : 2%qn !+.  
template < typename Actor > Wu4Nq+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const rO`g~>-  
  { .apX72's,  
  return do_while_actor < Actor > (act); '=~y'nPG7  
} Z+dR(9otH3  
} do_; 5 muW*7  
Gh|!FRK[$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7, 13g)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  ke#;1  
最后来说说怎么处理break和continue 4@V] zfu^Q  
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。 5p|@)  
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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