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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q?:dCFw$x5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |e&\<LwsP  
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, 3}1u\(Mf  
pki%vRY  
r5/0u(\LB  
FV!q!D  
  class filler T::85  
  { 8,%^ M9zBP  
public : gJ{)-\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Fo_sgv8O<  
} ; ~?}Emn;t  
~~P5k:  
kTB 0b*V  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Zx@a/jLO[n  
'LC1(V!_j  
}<r)~{UV  
$PPi5f}HD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Zi i   
sP~<*U.7  
j$:~Rek  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 00y!K m_D  
uzPV To|=  
q`-N7 ,$T  
xo&_bMO  
二. 战前分析 ^ @5QP$.  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 BxmWIItz  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 3d]S!=4H"  
J8(lIk:e  
&z3o7rif$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0d&6lqTo  
  /* --------------------------------------------- */ NI]N4[8(  
vector < int *> vp( 10 ); aXYY:;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Y.UFbrv  
/* --------------------------------------------- */ 'H!Uh]!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,4$>,@WW~  
/* --------------------------------------------- */ 0OE:[pR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x9g#<2w8  
  /* --------------------------------------------- */ X_h}J=33Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n\DV3rXI9  
/* --------------------------------------------- */ {tZ.v@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); m s \}  
{\5  
=T@1@w  
ZBthU")?  
看了之后,我们可以思考一些问题: <'*LRd$1  
1._1, _2是什么? teF9Q+*~  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 M }D}K\)  
2._1 = 1是在做什么? 2ilQXy  
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。 vE?G7%,  
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。 aFYIM`?(  
oc`H}Wvn  
pnOAs&QAm  
三. 动工 oPM96 (  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: o*H<KaX  
bd-L` ={j  
/x$nje,.  
;_(4Q*Yx  
template < typename T > 6&x@.1('z  
class assignment 7:1Lol-V  
  { QWYJ *  
T value; p5iuYHKk?  
public : ez$(c  
assignment( const T & v) : value(v) {} R m( "=(  
template < typename T2 > }7Q%6&IR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /8S>;5hvK@  
} ; T~e.PP  
|{ip T SH  
C6PdDRf  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W6Fo6a"<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V,njO{Q  
7. oM J  
fHFE){  
7 <R E_/]  
  class holder 4r}51 N\  
  { ?@86P|19  
public : ZECfR>`x  
template < typename T > e^voW"?%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const hVY$;s  
  { ;V!D :5U  
  return assignment < T > (t); @VEb{ w[H  
} }K(TjZR  
} ; 9* M,R,y  
HRA|q  
x%B%f`]8  
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: GbI/4<)l}  
a7opCmL  
  static holder _1; {l@{FUv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^cWnF0)j.  
$& c*'3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _[BP 0\dPW  
而不用手动写一个函数对象。 'w aaw_>b  
\FaP|28h  
@0''k  
jP.dDYc  
四. 问题分析 He@KV=  
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。 ^\m![T\bX  
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。 TWTb?HP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?@x/E&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0y\Z9+G:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i%?*@uj  
* ;FdD{+  
五. 问题1:一致性 }GM'.yutX  
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?| (ZlU^Gw#UB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~xTt204S  
-9?]IIVb  
struct holder u ga_T  
  { 6u6x  
  // A#,ZUOPGH  
  template < typename T > fz_r7?  
T &   operator ()( const T & r) const .}+}8[p4l  
  { *-X[u:  
  return (T & )r; %BODkc Zh  
} PA*5Bk="q  
} ; "[N!m1i:{  
 bN.Pex  
这样的话assignment也必须相应改动: DY*N|OnqJ  
kJR`:J3DJ  
template < typename Left, typename Right > 2~V*5~fb  
class assignment lB4WKn=?Kl  
  { 6S #Cl>v  
Left l; Z\sDUJ  
Right r; ]4e;RV-B  
public : %yC,^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v$9y,^p@e  
template < typename T2 > pgo$ 61  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } DmcZta8n]  
} ; 1Y,Z %d  
eMzk3eOJ  
同时,holder的operator=也需要改动: ar,7S&s H  
46;uW{EY  
template < typename T > 5h*p\cl!Y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {;oPLr+Z  
  { J}t%p(mb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :(%5:1W  
} 6eCCmIdaM  
<UCl@5g&  
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。 dh\P4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =(^3}x  
mE[y SrV  
return l(rhs) = r; jEwIn1  
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。 2mU.7!g)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7>RY/O;Z,  
F'Z,]b'st3  
template < typename Tp > w-jVC^C]  
class constant_t )/P}?` I  
  { lhJ'bYI  
  const Tp t; uAk.@nfiEv  
public : p ll)Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $[|mGae  
template < typename T > *1"+%Z^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =~gvZV-<  
  { 9YGY,s x  
  return t; JXx wr)i  
} +C)~bb*  
} ; /wv0i3_e  
UxBpdm%dvP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'ga/  
下面就可以修改holder的operator=了 VU#7%ufu&  
jiGTA:v  
template < typename T > pfPz8L.7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wuBPfb  
  { d zMb5puH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); MK*r+xfSae  
} Q{/Ef[(a@  
TqQ[_RKg2  
同时也要修改assignment的operator() Ort(AfW  
Nboaf  
template < typename T2 > OTv)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \7_y%HR  
现在代码看起来就很一致了。 @VI@fN  
V[V[~;Py  
六. 问题2:链式操作 iow"n$/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ul# r  
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>E_%]Ch  
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。 i~72bMwsA  
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。 =pr7G+_u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XP}<N&j  
~M$Wd2Th  
template < typename T > G/W>S,(  
struct result_1 atzX;@"K  
  { >Gu M]qn  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; dWW.Y*339  
} ; QWU-m{@~&  
O&&~NXI\  
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: 3U}%2ARo_  
^f@=:eWI  
template < typename T > [><Tm \(:  
struct   ref Lj7AZ|k  
  { #Q5o)x  
typedef T & reference; VaPG-n>Vf  
} ; eH,or,r  
template < typename T > {)Xy%QV  
struct   ref < T &> 62u4-}JzF  
  { ?4uL-z](V  
typedef T & reference; s[N@0  
} ; _Ey5n!0:  
m+9#5a-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0`H# '/  
|a@L}m  
template < typename T > hGrdtsH?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Zd&S@Z  
  { ('~LMu_  
  return l(t) = r(t); &Qm@9Is  
} !m$jk2<  
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。 ,,TnIouy  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $ Q0n  
31)&vf[[  
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 fy$1YI>!Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6B-16  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t,' <gI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h];I{crh  
最后的布局是: =M-p/uB]  
                Add wY}@'pzX  
              /   \ n!(F, b  
            Divide   5 /RF7j;  
            /   \ kVL.PY\K  
          _1     3 7z-[f'EIUI  
似乎一切都解决了?不。 ^Dx&|UwiZa  
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。 M=Wz  
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。 )e{}V\;q  
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: QW"! (`K  
Pz^544\~ou  
template < typename Right > $!DpjN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _B0L.eF  
Right & rt) const ?Ob3tUz2  
  { Ss`LLq0LO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _f{{( 7  
} n`KY9[0U=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @pxcpXCy  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。  _4f;<FL  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 aDCwI:Li(  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 v>56~AJ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 1eKT^bgM  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? "5 A! jq  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: r :dTz  
g78^9Y*1  
template < class Action > ;G!q Y  
class picker : public Action Ep}s}Stlr}  
  { W8<%[-r  
public : tVjsRnb{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M(fTKs  
  // all the operator overloaded HTtnXBJ)*H  
} ; saAF+H/=  
YS ][n_  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 qWw=8Bq  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 8_F1AU? u  
<QvOs@i*  
template < typename Right >  @8 6f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OKV8zO  
  { 3sk9`=[{$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j#6.Gq  
} ;nGa.= "L  
o}!PQ#`M  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > DrQ`]]jj7  
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。 /E>e"tvss  
[!z,lY>  
template < typename T >   struct picker_maker u4j5w  
  { B1STGL`nK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ix$bRdl  
} ; _j3fAr(V  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |{8Pb3#U  
  { 1"g<0 W  
typedef picker < T > result; g5yJfRLxp  
} ; ]?*wbxU0  
26nx`w?j(  
下面总的结构就有了: $C\BcKlmv  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 :%.D78&  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ?8$Q-1=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 z@Y;r=v  
至此链式操作完美实现。 Vc2`b3"Br  
m2o0y++TjW  
nwWJ7M,A  
七. 问题3 3u;oQ5<(v  
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。 =}*0-\QG  
<q SC#[xu  
template < typename T1, typename T2 > Dj+f]~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]oxZ77ciL  
  { kFB  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vbNBLCwug  
} 2|L&DF:G  
PdCEUh\>y  
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: /NlGFO*Z  
yw!{MO  
template < typename T1, typename T2 > ]3gSQ7  
struct result_2 Qd-A.{[h  
  { $k?>DP 4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; e!Hhs/&!T  
} ; _^;Z~/.  
: 'c&,oLY  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? xmG<]WF>E  
这个差事就留给了holder自己。 {FG j]*  
    ""H?gsL[  
N$DkX)Z  
template < int Order > *Uh!>Iv;  
class holder; RpK@?[4s  
template <> sRW<me;  
class holder < 1 > Q@niNDaW2  
  { zTp"AuNHN  
public : w@ pPcZ>z/  
template < typename T > =WLY6)]A  
  struct result_1 U17d>]ka  
  { yr6V3],Tp  
  typedef T & result; 7"##]m.  
} ; ?CZd Ol  
template < typename T1, typename T2 > %;/P&d/  
  struct result_2 ?(PKeq6  
  { %*U'@r(A  
  typedef T1 & result; pI[uUu7O  
} ; S 5U;#H  
template < typename T > [e q&C_|D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #QPjk R|\  
  { qLCR] _*  
  return (T & )r; 2|,VqVb  
} /{[o ~:'p  
template < typename T1, typename T2 > mR~&)QBP.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *#2h/Q.  
  { @co S+t  
  return (T1 & )r1; G)YcJv7  
} *_e3 @g  
} ; N;R^h? '  
q| 7(  
template <> 43w}qY1  
class holder < 2 > lMt=|66  
  { O2+6st  
public : edD)TpmE,  
template < typename T > No$3"4wk  
  struct result_1 .d*8C,  
  { FsPw1A$y  
  typedef T & result; : DNjhZ  
} ; RNL9>7xV  
template < typename T1, typename T2 > D=$)n_F  
  struct result_2 #z(]xI)"  
  { ;|RTx  
  typedef T2 & result; Q/?$x*\>  
} ; [KQi.u  
template < typename T > Kq!3wb;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8(De^H lO  
  { df=f62  
  return (T & )r; ~~.}ah/_d  
} ta0|^KAA  
template < typename T1, typename T2 > _GPe<H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <%^&2UMg  
  { *i,%,O96Nz  
  return (T2 & )r2; Smh,zCc>s  
} vI?, 47Hj+  
} ; f^e)O$N9]  
3^ClAE"8  
7=uj2.J6  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 iCoX& "lb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "tZe>>I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e.%nRhSs3  
8|^7ai[am  
return l(i, j) = r(i, j); WxDh;*am:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) AX INThJ  
]|@^1we  
  return ( int & )i; JJnH%Q  
  return ( int & )j; <q836]aa A  
最后执行i = j; XZf$K_F&M  
可见,参数被正确的选择了。 jdN` mosJ  
YUb_y^B^  
T|$H#n}  
*a)n62  
,6/V" kqIP  
八. 中期总结 TC('H[ ]  
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: #mT"gs  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5-V pJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -LSWmrj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LeQjvW9y  
"Q<MS'a  
VTM/hJmwJ  
FmW(CGs  
W_=f'yb:E  
SM '|+ d  
九. 简化 bcyzhK=  
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。 1 zZlC#V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m 5.Zu.  
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: v19-./H^ j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e.C)jv6qr  
  +-*/&|^等 x2EUr,7  
2. 返回引用。 F [M,]?   
  =,各种复合赋值等 K9[UB  
3. 返回固定类型。 "Q0@/bYq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Gt1U!dP  
4. 原样返回。 PCvWS.{  
  operator, ! if   
5. 返回解引用的类型。 pmM9,6P4@  
  operator*(单目) !1k_PY5)  
6. 返回地址。 F2WKd1U  
  operator&(单目) \zY!qpX<  
7. 下表访问返回类型。 w xH7?tsf  
  operator[] 4 5e~6",  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7v kL1IA  
  operator<<和operator>> LLo;\WGZ  
dG{A~Z 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。  g-A-kqo9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r$1Qf}J3=  
\RiP  
template < typename Left > *hx  
struct value_return yfSmDPh  
  { hM{bavd  
template < typename T > 3F3A%C%  
  struct result_1 i. "v4D  
  { zda 3 ,U2o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; uT{q9=w  
} ; uD'6mk*  
&&+H+{_Q  
template < typename T1, typename T2 > ]'}L 1r  
  struct result_2 )UR7i8]!0  
  { QY/w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; E.TAbD&5(  
} ; ,2q-D&)\Z  
} ;  &HW9Jn  
O?2DQY?jT  
+R&gqja  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ![1rzQvGDb  
-~1~I e2  
下面我们来剥离functor中的operator() Tx D#9]Q`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w}KkvP^  
6t$8M[0-U  
return l(t) op r(t) khe}*y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) u[YGm:}  
return op l(t) L_T5nD^D  
return op l(t1, t2)  )2.Si#  
return l(t) op M-71 1|eGI  
return l(t1, t2) op # ] QZ  
return l(t)[r(t)] fex@,I&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] f8~_E  
Tbq;h ?D  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 3u=g6W2 F  
单目: return f(l(t), r(t)); WcAkCH!L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *pq\MiD/  
双目: return f(l(t)); !a`&O-ye  
return f(l(t1, t2)); N)T}P\l  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]esC[r]PJ  
^sw?gH*  
struct meta_divide Ew N}l  
  { aOp\91  
template < typename T1, typename T2 > ~Y;*u]^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #mF"1QW  
  { K-4PI+qQ\  
  return t1 / t2; _b 0& !l<  
} 6Oq 7#3]  
} ; UNYqft4  
+%'(!A?*`  
这个工作可以让宏来做: Da|z"I x  
mt .sucT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @]j1:PN-  
template < typename T1, typename T2 > \ A"]YM'.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; f#;>g  
以后可以直接用 iTwm3V P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;pAK_>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 >7|VR:U?B  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Ac@VGT:9  
s[jTP(d)8  
jp,4h4C^)  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 K0~rN.C!0  
9w"*y#_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OXA7w.^  
class unary_op : public Rettype *wearCPeJ  
  { dN q$}  
    Left l; & 21%zPm  
public : By |4 m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .Mbz3;i0  
]gOy(\B  
template < typename T > COlqcq'qAu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *@5@,=d  
      { 7#XzrT]  
      return FuncType::execute(l(t)); qGo.WZ$  
    } qX%_uOw:%  
sRs>"zAg  
    template < typename T1, typename T2 > dV_G1'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?`s8 pPc4  
      { e6*8K@LHB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _>+Ld6.T6  
    } lxx2H1([  
} ; RZLq]8pM  
3fj4%P"  
vXs"Dst  
同样还可以申明一个binary_op tmq OJ  
?s01@f#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [,Gg^*umS  
class binary_op : public Rettype `yyG/l  
  { 6x`t{g]f,  
    Left l; QRUz`|U  
Right r; [0!(xp^  
public : 01]f2.5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d{?LD?,)  
us-L]S+lm  
template < typename T > B#A6v0Ta  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q9"96({\@  
      { ah"o~Cbj  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >MZ/|`[M  
    } r!v\"6:OM  
D.:Zx  
    template < typename T1, typename T2 > 4hB]vY\T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j2k"cmsKh  
      { y29m/i:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); IGl9 g_18  
    } M`_0C38  
} ; HMXE$d=[  
BmT!aue  
O.? JmE  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 [agMfn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9up3[F$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) YK_ 7ip.a[  
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。 Rcuz(yS8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1 MFbQs^  
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。。。 x}4q {P5$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9hl_|r~%*  
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) =X}J6|>X  
下面是修改过的unary_op vM={V$D&  
e\rp)[>'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $xsd~L &  
class unary_op pglVR </  
  { E .h*g8bXe  
Left l; 0GwR~Z}Z  
  43cE`9~  
public : CIWO7bS  
! nx{ X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0GLM(JmK  
Gv&V|7-f0  
template < typename T > Eci\a]  
  struct result_1 P55fL-vo|}  
  { }>\C{ClI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kh<2BOV  
} ; F4QVAOM]U  
:jf3HG  
template < typename T1, typename T2 > &{:-]g\  
  struct result_2 gXU8hTd8  
  { u8^lB7!e/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `[A];]  
} ;  *CMx-_  
BT$_@%ea&  
template < typename T1, typename T2 > t20K!}D_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TeQV?ZQ#}  
  { xdPx{"C 3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DU^loB+  
} P?<y%c<  
, gHDx  
template < typename T > _1^'(5f$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const crCJrN=  
  { YSMAd-Ef-  
  return OpClass::execute(lt(t)); [[ZJ]^n,  
} )7@0[>  
)oZ dj`  
} ; lZ0 =;I  
*pd@.|^)m  
3`HV(5U[  
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 gw(z1L5 n  
好啦,现在才真正完美了。 K3C<{#r  
现在在picker里面就可以这么添加了: kfNWI#'9  
f1? >h\F8  
template < typename Right > WIOV2+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ICCc./l|  
  { M5B# TAybC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MD]>g>  
} a*;b^Ze`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。 ?2a$*(  
/reX{Y  
u2I Cl  
BUFv|z+H  
Efe 7gE'  
十. bind & kIFcd@  
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。 }u|q0>^8  
先来分析一下一段例子 $]1=\ I  
^Cmyx3O^  
0:+E-^X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rNM;ZPF#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?%86/N>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 c> af  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 GILfbNcd  
我们来写个简单的。 }G=M2V<L  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X]=t>   
对于函数对象类的版本: TC. ,V_  
(hsl~Jf  
template < typename Func > )"LJ hLg  
struct functor_trait m|# y >4  
  { NI5``BwpO  
typedef typename Func::result_type result_type; zi:BF60]=  
} ; <#.g=ay  
对于无参数函数的版本: -di o5a  
Bq>m{  
template < typename Ret > e )ZUO_Q$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > AGno6g  
  { D$N /FJ8|G  
typedef Ret result_type; Y7nvHU|+o  
} ; _wcNgFx  
对于单参数函数的版本: BY*Q_Et  
|%wX*zaf  
template < typename Ret, typename V1 > %\DX#.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > GfG|&VNlz  
  { 'S~5"6r  
typedef Ret result_type; ~ 1pr~  
} ; (t.Nk[  
对于双参数函数的版本: x"(KBEK~  
edV\-H5<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +V+a4lU14  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /=h` L ,  
  { p'fYULYE  
typedef Ret result_type; {$r[5%L\H  
} ; 5IN(|B0  
等等。。。 F?cK- .  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }Lv;!  
9l,o P?  
template < typename Func > n(Uyz`qE  
struct func_return :4s1CC+@\  
  { _U0f=m  
template < typename T > 1}37Q&2  
  struct result_1 >+waX "e  
  { cAy3^{3:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _6Ha  
} ; 9kojLqCT  
__@BUK{q  
template < typename T1, typename T2 > YP9^Bp{0  
  struct result_2 9cgU T@a  
  { zJXplvaL;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z=FZiH  
} ; .-=vx r  
} ; uMv1O{  
*kVV+H<X|b  
b\ PgVBf9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +3`alHUK  
[V!tVDs&'o  
template < typename Func, typename aPicker > dd["dBIZ '  
class binder_1 2Hdu:"j  
  { ]d`VT)~vje  
Func fn; fatf*}eln  
aPicker pk; >MK98(F  
public : e%6QTg5#  
&?vgP!d&M  
template < typename T > i&k7-<  
  struct result_1 6Iw\c  
  { TKjFp%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~4"dweu?  
} ; o.\oA6P_  
rbQR,Nf2x  
template < typename T1, typename T2 > <1 pEwI~  
  struct result_2 }i2V.tVB-  
  { E e]-qN*8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B;WCTMy}  
} ; q9NoI(]e  
d1kJRJ   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} iCyf Oh  
_rYkis^ u  
template < typename T > |%v^W3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aoTP [Bp  
  { hEk$d.!}  
  return fn(pk(t)); ZN6Z~SL_i~  
} "mN q&$  
template < typename T1, typename T2 > ^t"'rD-I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FN; ^"H  
  { {e5= &A  
  return fn(pk(t1, t2)); ??T#QQ  
} ETLD$=iS  
} ; L+QLLcS~EM  
Fx+*S3==%e  
1 .X@;  
一目了然不是么? wPl%20t  
最后实现bind pmilrZmm]  
\;-|-8Q  
4X$Qu6#i  
template < typename Func, typename aPicker > -^57oU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qw8Rlws%  
  { n(|^SH4$b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g*"P:n71  
} v}x&?fU `  
G9 :l'\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 K@#L)VT!  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 d/Q%IeEL.  
)ANmIwmC#  
十一. phoenix [9 RR8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: EZj9wd"u  
3Y~>qGQwh  
for_each(v.begin(), v.end(), 9K&:V(gmw  
( jSAjcLR  
do_ AK#1]i~  
[ '=6\v!  
  cout << _1 <<   " , " ;\l,5EG  
] {_Gs*<.  
.while_( -- _1), ZW}_Q s  
cout << var( " \n " ) g[t [/TV   
) * H9 8Du  
); W];dD$Oqg  
m_l[MG\  
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: S@Hf &hJ  
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 |W\(kb+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `#gie$B{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <o= 8 FO  
veRm2 LSP  
h-D }'R  
template < typename Cond, typename Actor > +U.I( 83F  
class do_while ]cN1c}  
  { ~= -RK$=  
Cond cd; F3N6{ysK#  
Actor act; d:{O\   
public : e!r-+.i(  
template < typename T > AvHCO8h|  
  struct result_1 @gtQQxf"  
  { ^BL"wk  
  typedef int result_type; 2>H24F  
} ; 5BJmA2L  
e,5C8Q`Z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /OJ`c`>Q:  
~WN:DXn  
template < typename T > Ydy9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W,-g=6,  
  { xp9pl[l  
  do M|[oaanY'  
    { t.'!`5G  
  act(t); ))i}7 chc  
  } G/mXq-  
  while (cd(t)); `V3Fx{  
  return   0 ; *~H Sy8s  
} u?{H}V  
} ; _]*>*XfF(  
vA.MRu#  
Zr,VR-kW+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +&"zU GTIc  
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。 27< Enq]  
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。 Q1l' 7N  
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。 c{LO6dNg\z  
下面就是产生这个functor的类: |B2+{@R  
Z*2Vpnqh\  
TvQo?  
template < typename Actor > AnvRxb.e  
class do_while_actor f f1c/c/  
  { ',4iFuY  
Actor act; K!]/(V(}  
public : N{~Y J$!8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} BI}Cg{^km  
3 SGDy]  
template < typename Cond > HOh!Xcu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CWP2{  
} ; I15{)o(8$  
c\V7i#u[d;  
)@'}\_a3[]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]}(H0?OQR  
最后,是那个do_ P}G+4Sk  
D{~fDRR  
U!Z,xx[]  
class do_while_invoker A$xF$l  
  { iRi-cQVy  
public : %-e 82J1  
template < typename Actor > ~**.|%Kc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const AjgF6[B  
  { [=^3n#WW  
  return do_while_actor < Actor > (act); R+,u^;\  
} mju>>\9  
} do_; LRMx<X8  
:TC@tM~Oy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NL0n009"c$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QS]1daMIK<  
最后来说说怎么处理break和continue Mzw X>3x  
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。 H? y,ie#u  
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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