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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j|%HIF25  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \\7ZWp\fN  
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, YmgLzGk`  
"xHgqgFyO  
OJ zs Q  
.!,z:l$Kh  
  class filler 3G~@H>j  
  { 5HO9 +i  
public : h!ZV8yMc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rKf-+6Na  
} ; yA(K=?sq  
g(J&m< I  
Q|L9g z[?  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: rJ{O(n]j  
1/-43B  
rT5Ycm@  
9Z'8!$LYg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a@*S+3  
";Rtiiu  
mB9r3[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }S$@ Ez6  
)>-ibf`#?  
K7Wk6Aw  
G\r?f&  
二. 战前分析 iN0nw]_*  
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。 "D=P8X&vs  
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 '-b*EZU8t  
$.v5~UGb{\  
$K'|0   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); UHxE)]J  
  /* --------------------------------------------- */ MR<;i2p  
vector < int *> vp( 10 ); C[Dav&=^F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); aj,T)oDbt6  
/* --------------------------------------------- */ MFm"G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z` FCs,?K  
/* --------------------------------------------- */ hQHnwr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?0oUS+lU  
  /* --------------------------------------------- */ mAW, ?h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <xC#@OZ  
/* --------------------------------------------- */ z;wELz1L{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ] Ww?QhJ  
uDSxTz{  
Gkv{~?95  
~Oq +IA~9  
看了之后,我们可以思考一些问题: X>. NFB  
1._1, _2是什么? 15o?{=b[  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 d[^~'V  
2._1 = 1是在做什么? 1, ~SS  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %ck]S!}6  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 70mpSD3  
B0!"A  
jDN ]3Y`  
三. 动工 fpN- o  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1=a>f "cyf  
+_xOLiu  
1`9xIm*9w  
!i%"7tQ3$  
template < typename T > UaViI/ks  
class assignment e^Ky<*Y  
  { z)=+ F]  
T value; XNb ZNaAd  
public : ,qrQ"r9  
assignment( const T & v) : value(v) {} GS Q/NYK  
template < typename T2 > u% n*gcY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3^ ~KB'RZ  
} ; V{&rQ@{W  
[mr9(m[F  
m7GR[MR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u=/CRjot  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U*P. :BvG  
*(>}Y  
&gE 75B  
mA@Me7m}  
  class holder "a/ Q%.P  
  { u@%r  
public : ~ Yngkt  
template < typename T > I1>N4R-j  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .eO?Z^  
  { h"[+)q%L  
  return assignment < T > (t); la?Wnw  
} TbF4/T1b  
} ; |xvy')(b  
0% #<c p  
`\6?WXk3T  
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: ~w;]c_{.b  
eBO@7F$  
  static holder _1; z>06hBv(?Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d'Axum@  
u}|%@=xn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .ol'.t ,S  
而不用手动写一个函数对象。 T!}[yW  
{?}*1,I  
*8tI*Pus  
FsGlJ   
四. 问题分析 9A7@ 5F  
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。 "h7tnMS  
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。 h<\_XJJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H<G4O02i_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3TZ*RPmFRm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,mL !(US  
k%op> &  
五. 问题1:一致性 <JwX_\?ln  
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`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b2b75}_A  
`g1iCF  
struct holder Y05P'Q  
  { o(Cey7  
  // 02k4 N%  
  template < typename T > xlR2|4|8  
T &   operator ()( const T & r) const &X]\)`j0  
  { 2.X"f  
  return (T & )r; l@hjP1o  
} mG1 IQ!  
} ; @MK"X}3  
;|cTHGxbE  
这样的话assignment也必须相应改动: rBN)a"  
>u(>aV|A  
template < typename Left, typename Right > vkRi5!bR  
class assignment :p4"IeKs  
  { x)_@9ldYv  
Left l; m%8q Zzqk  
Right r; ;!T{%-tP  
public : ?n\*,{9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @E53JKYhY  
template < typename T2 > P~FUS%39"o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Fv)7c4  
} ; qJ_1*!!91  
Sm2>'C  
同时,holder的operator=也需要改动: .6pOvGKb  
;*[9Q'lI*  
template < typename T > m2Uc>S  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ? QDWuPhN  
  { M'1!<a-Mp  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j,2l8?  
} =N|kn<h4  
^SfS~G Q  
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。 +tN &a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 t%r :4,  
?oiKVL"7  
return l(rhs) = r; @oG)LT  
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。 ~H}en6Rc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qUF1XJZ }z  
0X(]7b&~R  
template < typename Tp > !z zW2>  
class constant_t qYp$fmj  
  { Y#01o&f0n  
  const Tp t; 8)\M:s~7&  
public : bO/*2oau  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,goBq3[%?  
template < typename T > W:QwHZ2O  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C+MSVc  
  { XDD<oo  
  return t; /M OnNnV  
} !1uzX Kb  
} ; Gr(|Ra .  
3|Y!2b(:?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~tGCLf]c\  
下面就可以修改holder的operator=了 e^$j5jV  
H%z@h~s>  
template < typename T > kYxS~Kd<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ER{3,0U  
  { DjW$?>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); W%!@QY;E(  
} y02 u?wJ  
y^FOsr  
同时也要修改assignment的operator() '?Iif#Z1  
<V_7|)'/A  
template < typename T2 > B">yKB:D}t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3An(jt$%Q  
现在代码看起来就很一致了。 1;W=!Fx  
\T-~JQVj  
六. 问题2:链式操作 oaDsk<(j;R  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [D'Gr*5~{  
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。 3LlU]  
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。 *[kxF*^  
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。 [B?z1z8l  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct f e $Wu  
O(OmGu4%  
template < typename T > n!N\zx8  
struct result_1 (3EUy"z-  
  { /b.oEGqZX  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y&'8VdW  
} ; N)43};e  
=V^@%YIn  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: i|\{\d  
xKJ>gr"w#  
template < typename T > @5}gsC  
struct   ref En9R>A;`  
  { %3a|<6  
typedef T & reference; Wtv#h~jy9  
} ; [l[{6ZXt  
template < typename T > _qTpy)+  
struct   ref < T &> pX<a2F P  
  { S>ugRasZ$  
typedef T & reference; B[xR-6phW  
} ; Xi~9&ed#$i  
'.p? 6k!K  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: BQjam+u6  
Qm);6X   
template < typename T > C;sgK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const YlUpASW  
  { <FmBa4ONU  
  return l(t) = r(t); XS0V:<+,  
} T#iU+)-\%  
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。 GF R!n1Hv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u;n(+8sz  
1| xN%27>  
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 \mXqak,y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }h~'AM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 / = ^L iP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xtJAMo>g  
最后的布局是: _IYY08&(r  
                Add A'DVJ9%xB  
              /   \ u3wL<$2[8  
            Divide   5 X7e/:._SAH  
            /   \ J#7(]!;F  
          _1     3 R[ yL _>  
似乎一切都解决了?不。 z Z%/W)t  
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。 Uh+jt,RB`  
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。 zeTszT)  
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: 5L &:_iQZy  
IH3FK!>6  
template < typename Right > &`PbO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >}F?<JB  
Right & rt) const L<@&nx   
  { $'$>UFR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #K`B<2+T  
} Bz]J=g7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fSV5  
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。 n|]N7 b'  
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。 h[l{ 5Z*  
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。 U,3d) ]Zy&  
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。 ~_}4jnC  
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? =8S}Iat  
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: \Ut S>4w\  
l%bq2,-%  
template < class Action > fNEz  
class picker : public Action eG^z*`**  
  { /'Bdq?!B&  
public : ' PL_~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /'+4vXc@  
  // all the operator overloaded 0=,'{Vz}A  
} ; &enlAV'#)O  
s=\7)n=,M  
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。 *eoq=,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: mCrU//G  
{Pvr??"r  
template < typename Right > QX/]gX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3YRB I|XO  
  { ;@'0T4Z&l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P6E1^$e  
} /'NUZ9  
sbjtL,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '5cZzC 2  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 feg`(R2  
dp< au A  
template < typename T >   struct picker_maker mdt ?:F4Q  
  { 2?H@$-x>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T Xl\hL\+  
} ; j@V $Mbv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \#_@qHAG  
  { n% U9iwJ.  
typedef picker < T > result; UNY@w=]<  
} ; k7b(QADqUU  
*p"O*zj  
下面总的结构就有了: _6J<YQK  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 :b,o B==%  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 [Z% l.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <mn-=#)  
至此链式操作完美实现。 ujNt(7Cz  
vF+YgQ1H  
Qq>ElQ@  
七. 问题3 aKD;1|)  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ^s.oZj q  
Lo5Jb6nm  
template < typename T1, typename T2 > SZI7M"gf/+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bx%=EN5.  
  { eAU"fu6d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <M`-`v6H  
} "j +v,js  
Q+/R JM?3@  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: hF9B?@n?B  
1 S^'C2/b  
template < typename T1, typename T2 > 7~lB}$L  
struct result_2 NB3/A"}"02  
  { `lvh\[3^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; yvS^2+jW  
} ; &(WE]ziuO  
~"RQ!&U  
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? qY# m*R  
这个差事就留给了holder自己。 R$ v i!0  
    _=)!xnYf  
TLX^~W[gOm  
template < int Order > 7:ckq(89  
class holder; ]P JH'=  
template <> I_K[!4~Kn  
class holder < 1 > fyGCfM  
  { t0+t9w/fTP  
public : @],Z 2  
template < typename T > [gTQ-  
  struct result_1 }3Df]  
  { *(>Jd|C  
  typedef T & result; '>"`)-  
} ; IZ|c <#r6  
template < typename T1, typename T2 > dV$3u"9  
  struct result_2 "C?:T'dW  
  { 2}GKHC  
  typedef T1 & result; G) jG!`I  
} ; 1k0^6gE|  
template < typename T > ?UU5hek+m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6_pDe  
  { +|)zwe  
  return (T & )r; Z<w,UvJa  
} >_n:_  
template < typename T1, typename T2 > 4b]IazL)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `9]P/J^  
  { 'et(:}i  
  return (T1 & )r1; g2!0vB>  
} u_h=nk  
} ; #^"hqNwA  
(}VuiNY<3  
template <> U[blq M  
class holder < 2 > @F>[DW]O  
  { nm<L&11  
public : qT 5Wa O)  
template < typename T > #}nBS-+  
  struct result_1 J!ln=h  
  { |Tj`qJGVw  
  typedef T & result; L;L2j&i%v)  
} ; 9Kq<\"7Bmz  
template < typename T1, typename T2 > 2#,8evH  
  struct result_2 =mDy@%yx!  
  { oM/B.U2a  
  typedef T2 & result; kOo>Iy  
} ; -t;?P2  
template < typename T > Q1]V|S;)X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]Fb8.q5(Y  
  { s$Ic DuBu  
  return (T & )r; ~oEXM ?M  
} Xcs8zT  
template < typename T1, typename T2 > [^cs~ n4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ")fOup@ ^a  
  { ? +5" %4o  
  return (T2 & )r2; V6A5(-%`y  
} 4Sd+"3M  
} ; 1Kp?bwh"u  
0V{>)w!Fo  
TG""eC!E  
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> >。 g{rt^B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wY."Lw> 6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ubn   
@G^j8Nl+J}  
return l(i, j) = r(i, j); :YkDn~@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M'pY-/.  
&Z;Eu'ia  
  return ( int & )i; 5%vP~vy_}  
  return ( int & )j; sE(X:[Am  
最后执行i = j; yQ72v'  
可见,参数被正确的选择了。 D'U\]'.  
+H5 jRw  
\JF57t}Zk  
nS?S6G5h  
m-Mhf;  
八. 中期总结 NB~*sP-l&  
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: p{('KE)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Br_3qJNVP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2b{@]Fp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ylo]`Nq  
TXY  
AX!Md:s  
t!+%g) @  
7$E2/@f  
%3#b6m~  
九. 简化 CNpCe-%&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 A5(kOtgiT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7`j|tb-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: O&gy(   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 P,s)2s'nZ  
  +-*/&|^等 6|>"0[4S  
2. 返回引用。 si+5h6I.}  
  =,各种复合赋值等 55u^u F  
3. 返回固定类型。 1tuator  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4AG&z,[  
4. 原样返回。 dja9XWOg  
  operator, \!? PhNv  
5. 返回解引用的类型。 dUBVp 9PB  
  operator*(单目) :$)aMEq  
6. 返回地址。 o =jX  
  operator&(单目) 5VY%o8xXa  
7. 下表访问返回类型。 zmrX %!CW  
  operator[] Y6[]wUJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 DU*Hnii  
  operator<<和operator>> exa}dh/uC  
j[Hg]  
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。 DVeF(Y3&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @Reh?]# v  
P^o"PKA  
template < typename Left > -v/?>  
struct value_return AmrJ_YP/t~  
  { 3oNt]2w/'  
template < typename T > ]J0Y^dM  
  struct result_1 ^O,6(@>  
  { '<U[;H9\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $$)<(MP3  
} ; .WPuQZ!  
)Uoe ~\  
template < typename T1, typename T2 > Y }g6IK}  
  struct result_2 P89Dg/P  
  { :W1tIB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )GF  
} ; 07E".T%Ts  
} ; _^,[wD  
RvZryA*vu  
'ra_Zg[j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait OHXeqjhy  
@b(gjOE  
下面我们来剥离functor中的operator() YC+ZVp"v  
首先operator里面的代码全是下面的形式: //@sktHsw(  
(kD?},Z  
return l(t) op r(t) L2Qp6A6S  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b~N|DKj  
return op l(t) )l/C_WEK  
return op l(t1, t2) p-ii($~ }  
return l(t) op v6, o/3Ex  
return l(t1, t2) op 2oNPR+ -  
return l(t)[r(t)]  &~f*q?xR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *? orK o  
kK_>*iCMo  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Mz#S5 s  
单目: return f(l(t), r(t)); o::ymAj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); z8rh*Rfxd  
双目: return f(l(t)); \ { E;u'F  
return f(l(t1, t2)); bN~'cs8 e  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q'V,?#  
m'vOFP)'  
struct meta_divide  I$sm5oL  
  { EXScqGa]  
template < typename T1, typename T2 > OYCFx2{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,4?|}xg  
  { hJL0M!  
  return t1 / t2; EJiF_  
} U#^:f7-$.  
} ; I n%yMH8  
OW5|oG  
这个工作可以让宏来做: \c`r9H^v{  
Z6HkQ=A64  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ . KSr@Gz  
template < typename T1, typename T2 > \ (\[!,T"[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; RM=+ZmA  
以后可以直接用 s(DaPhL6Qm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) W,eKQV<j  
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 "{1}  
(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。。。) fCo2".Tk  
r  E *u  
c`[uQXv  
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 (/UMi,Ho  
[8(9.6f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Kps GQM  
class unary_op : public Rettype w6%CB E2  
  { ur_"m+  
    Left l; /Gu2@m[r  
public : )6S}O* 1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {;rpgc  
(VF4]  
template < typename T > jjlCi<9CQ^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;`Ch2b1+  
      { $/sZYsN~T  
      return FuncType::execute(l(t)); Q\th8/ /  
    } zAdVJ58H  
? Gu_UW  
    template < typename T1, typename T2 > _ O71r}4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2ZFK jj  
      { T<~[vjA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p[+me o  
    } LFry?HO,D  
} ; Rhxm)5+  
loVvr"&g  
6je%LHhL  
同样还可以申明一个binary_op 1$!K2=%OXj  
@9Pn(fd]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aLo>Yi  
class binary_op : public Rettype YedipYG9;  
  { q|_ 5@Ly  
    Left l; |gxB; GG  
Right r; kj"_Y"q=  
public : WX$^[^=HC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 544I#!  
wtick~)  
template < typename T > z Clm'X/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?;QKe0I^  
      { =1B&d[3;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E MbI\=>yS  
    } nylIP */  
A>,fG9pR  
    template < typename T1, typename T2 > Xg)FIaw]eT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w9h5f  
      { w)c#ZJHG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K>~cY%3^i  
    } &(1NOyX&  
} ; G U/k^ Qy  
NjMLq|X  
H[yLl v  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Sgk{NM7|k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %R5MAs&-5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) CU M~*  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 DY27'`n6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .VV!$; FB  
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。。。 g5HqU2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `6F8Kqltr  
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) 9W r(w  
下面是修改过的unary_op n;Wf|>  
{ J%$.D(/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > DcM+K@1E4^  
class unary_op `SbX`a0p2  
  { T$B4DQ  
Left l; Ss/="jC  
  mq} #{  
public : <p8y'KAlc  
\0& (q%c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?Qp_4<(5  
im\Ws./  
template < typename T > s'w 0pZqj  
  struct result_1 7oSuLo=  
  { oW9rl]+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; gVWLY;c 3}  
} ; QVhBHAw  
c>k6i?u:X7  
template < typename T1, typename T2 > L(rjjkH  
  struct result_2 spDRQ_qq  
  { !ry+ r!"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PQ|x?98  
} ; :G)x+0u  
No+zw%l0E  
template < typename T1, typename T2 > $h f\ #'J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nd)o1 {I  
  {  'Z}$V*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); HAdm,  
} =ZL2 0<TeH  
XV!EjD~q  
template < typename T > j<5R$^?U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $dUN+9  
  { 8=Ht+Br  
  return OpClass::execute(lt(t)); \OB3gnR  
} 6g&nnA  
\Ki#"%S  
} ; 5jk4k c  
.U {JI\  
S-dV  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug &"0[7zgYQz  
好啦,现在才真正完美了。 )Jn80~U|1  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q)8t;Kx  
7 4UE-H)  
template < typename Right > wAPdu y[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const );LwWKa  
  { PUArKBYM-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1(a\$Di  
} u' ][3  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 .;s4T?j@w  
14zzWzKx  
ShxX[k  
5eJd$}Lbc  
6Z=H>w  
十. bind lvffQ_t  
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。 =Q/i< u  
先来分析一下一段例子 exvsf|  
zt6ep=  
aPgG+tu  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 548BM^^"r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W1(zi P'6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @e/dQ:Fb  
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。 g?sFmD  
我们来写个简单的。 2 {0VyLx  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,|/$|$'  
对于函数对象类的版本: omu&:) g  
o~ed0>D-LS  
template < typename Func > "f+2_8%s+  
struct functor_trait \x}UjHYIc&  
  { $x*GvI1D  
typedef typename Func::result_type result_type; c i>=45@J  
} ; zq&lxySa  
对于无参数函数的版本: }% *g\%L  
Ckp=d  
template < typename Ret > @YELqUb*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > p IToy;]  
  { p,/^x~m3a  
typedef Ret result_type; bHM .&4G  
} ; e^TF.D?RS  
对于单参数函数的版本: +V^_ksi\  
6iC:l%|u  
template < typename Ret, typename V1 > h'+ swPh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i :72FVo  
  { 8!fw Xm  
typedef Ret result_type; ,5 ,4Qf7  
} ; 0XNb@ogo  
对于双参数函数的版本: &2J|v#$F  
:W"ITY(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2)YLs5>W%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5**xU+&  
  { ua-p^X`w  
typedef Ret result_type; y C#{nUdw  
} ; 511q\w M  
等等。。。 Heu@{t.[!D  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy oxZ(qfjS  
~c"c9s+o  
template < typename Func > y-mmc}B>N  
struct func_return ej `$-hBBV  
  { t~Ax#H  
template < typename T > &XP 0  
  struct result_1 "-sz7}Mb  
  { 3 a`-_<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TEtZ PGFl  
} ; B=7L+6  
q!4dK4`#5  
template < typename T1, typename T2 > Wu(GC]lTG  
  struct result_2 6gXc-}dp  
  { e9hQJ 1{)x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s#ykD{ Z  
} ; v)06`G  
} ; /VQ<}S[k}-  
x,+zw9  
 hT[O5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vEkz 5$  
rcOmpgew  
template < typename Func, typename aPicker > :Pv{ E  
class binder_1 js j" W&J  
  { LCt m@oN  
Func fn; Ue7~rPdlR  
aPicker pk; '4iu0ie>D  
public : c<=1,TB"-_  
'E9jv4E$n  
template < typename T > i \~4W$4I  
  struct result_1 o9CB ,c7]  
  { (DU{o\=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ty m!7H2  
} ; : SNp"|  
w[iQndu  
template < typename T1, typename T2 > WG,{:|!E  
  struct result_2 5o?bF3  
  { /dAIg1ra  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YL]x>7T~4t  
} ; 9ccEF6o0=  
VCIG+Gz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} DIY WFVh  
YG_3@`-<  
template < typename T > YAO0>T<F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xAI<<[-  
  { X!m/I i$q  
  return fn(pk(t)); ty ~U~  
} hikun 2  
template < typename T1, typename T2 > ji "*=i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OP@PB|  
  { _<8n]0lX3  
  return fn(pk(t1, t2)); \*7Tj-#  
} Cpl\}Qn  
} ; lH[N*9G(  
e>[QF+e)y  
QL3%L8  
一目了然不是么? #/aWG  x_  
最后实现bind j JW0a\0  
^U52 *6  
S}>rsg!  
template < typename Func, typename aPicker > lp6GiF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IzG7!K  
  { i<l)To-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g$ h!:wW  
} J;qHw[6  
Gc>\L3u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W!{uEH{%l  
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。 &{>~ |^  
GB0] |z5  
十一. phoenix OHB!ec6W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: oD.f/hi0|  
Fw|5A"9'a'  
for_each(v.begin(), v.end(), iS"rMgq  
( `Tab'7  
do_ [p(Y|~  
[ :)+cI?\#  
  cout << _1 <<   " , " Tsa&R:SE  
] '+$2<Ys  
.while_( -- _1), h5~tsd}OU  
cout << var( " \n " ) W>Zce="_gN  
) ?wmr~j  
); ]p~XTZgW  
'1d-N[  
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: P/27+5(|  
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 !=a8^CV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Es?~Dd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $]O\Ryf6  
:g Ze>  
&.d~ M1Mz  
template < typename Cond, typename Actor > aFLm,  
class do_while %;gD_H4mm  
  { ce@(Ct  
Cond cd; -IPc;`<  
Actor act; 2rA`y8g(L  
public : h4V.$e<T&  
template < typename T > c| E  
  struct result_1 6,k}v:  
  { !dZHG R  
  typedef int result_type; A w83@U  
} ; MVV<&jho{^  
Zcc6E2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xX}vx hN  
IKpNc+;p  
template < typename T > u ; I5n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,#<"VU2bC  
  { sC/T)q2  
  do F$)Ki(m q  
    { t.NG ]ejZ  
  act(t); tvP"t{C6,  
  } JTx&_Ok#  
  while (cd(t)); REw!@Y."  
  return   0 ;  pCv=rK@  
} 2+0'vIw}  
} ; Hf#/o{=~}  
A\WgtM  
%6 Bt%H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fuQ? @F  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Ehg5u'cj  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 d"$ \fL  
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。 R:11w#m7w  
下面就是产生这个functor的类: HdVGkv/  
* ,,D%L  
2&dtOyxo>  
template < typename Actor > )PZ'{S  
class do_while_actor e KET8v[  
  { Kg9REL@,s  
Actor act; k0%4&pU  
public : ky,+xq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &FGz53fd4  
\07 s'W U  
template < typename Cond > 8eL[ ,uw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V"gnG](2l  
} ; &AC-?R|Dp  
xEGI'lt  
w<5w?nP+Oh  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7|\[ipVX:3  
最后,是那个do_ U1dz:OG>  
,_p_p^Ar\4  
]ZZ7j  
class do_while_invoker zf#V89!]C"  
  { j&ddpS(s  
public : 4u A ;--j  
template < typename Actor > g {wDI7"<q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $KKrl  
  { ]x! vPIyq  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5WY..60K,  
} A\gj\&B0"  
} do_; T5o9pm D  
R|`}z"4C  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #}l }1^$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #BF(#1:  
最后来说说怎么处理break和continue gZ:)l@ Wu  
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。 .BuY[,I+  
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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