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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 'PWA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +`uNO<$~f  
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, yf/i)  
P~s u]+  
D.gD4g_O/  
{%c&T S@s  
  class filler -quJX;~  
  { 2@Oz_?O=  
public : J;'H],w}f  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c&C*'c-r  
} ; 2d&]V]:R*  
fNz(z\  
-^q;e]+J  
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: gFl@A}  
@D>qo=KPM  
I>{o]^xw-D  
U7HfDDh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +QP(ATdM  
oSIP{lfp2Q  
IZs&7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J vq)%t8q>  
q7<=1r+  
JJ9R, 8n6  
o pTH6a  
二. 战前分析 WjOP2CVv|  
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 Gs6az  
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 #n]K$k>  
oxL)Jx\c9A  
[}yPy))A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j8c5_&  
  /* --------------------------------------------- */ }{)Rnb@ >  
vector < int *> vp( 10 ); nDyA][  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6j95>}@  
/* --------------------------------------------- */ '}IGV`c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6-FM<@H{  
/* --------------------------------------------- */ RK=Pm7L:`y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Iw?*y.z|  
  /* --------------------------------------------- */ Q]e]\J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @km4qJZ  
/* --------------------------------------------- */ e$/y ~!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); kU,g=+ 2J  
>>|47ps3  
kW0ctGFYlf  
n|Ts:>`V  
看了之后,我们可以思考一些问题: }QBL{\E!  
1._1, _2是什么? Xk\IO0GF  
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。 =J|jCK[r  
2._1 = 1是在做什么? BS(jC  
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。 \Foo:jON  
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。 m^ Epw4eg  
(4?^X  
xT(0-o*  
三. 动工 e+)y6Q=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rgDl%X2B  
g#`}HuPoE  
_>ZC;+c?  
suE8"v!sk  
template < typename T > wY ??#pS  
class assignment uQ|LkL%< ^  
  { 4ETHaIiWp  
T value; TU': Rt  
public : {{?MO{Mh*  
assignment( const T & v) : value(v) {} |=07n K2  
template < typename T2 > bR,Es~n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \iaZV.#f  
} ;  A@9\Qd  
<v/aquLN  
:,fT^izew  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Zu2`IzrG#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JY@bD:  
vG7Mk8mIr  
1rs.  
:!hO9ho  
  class holder g rCQ#3K*?  
  { ~`="tzr:  
public : -<9Qez)y  
template < typename T > {~w(pAx  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V^4v`}Wgx  
  {  ;u [:J  
  return assignment < T > (t); #!E`%' s]  
} nCQ".G  
} ; E 0/>E  
#-PMREgO  
|?ZU8I^vW  
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: (>E/C^Tc%  
#d*0 )w  
  static holder _1; TGU7o:2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 LT>_Y`5>  
[V qiF~o,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Wp+lI1t  
而不用手动写一个函数对象。 @$!6u0x  
O2?yI8|Jn  
EZ:? (|h  
x2a ?ugQ  
四. 问题分析 S=lCzL;j"  
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。 wVFa51a)yy  
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。 ZZZ`@pXm;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Pksr9"Ah  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !L|l(<C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e$_gOwB  
 otfmM]f  
五. 问题1:一致性 ](v,2(}=  
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?| ah f,- ?S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kZo# Ny  
w\ 0vP  
struct holder H }]Zp  
  { H C,5j)1  
  // 1h(IrV5g  
  template < typename T > oV;sd5'LG  
T &   operator ()( const T & r) const uD?RL~M  
  { \At~94  
  return (T & )r; .ahY 1CO  
} >N2kWSa  
} ; ^;h\#S[%  
#pgD-0_  
这样的话assignment也必须相应改动: .P7q)lj36h  
' `c \Dq  
template < typename Left, typename Right > f3qR7%X?  
class assignment Er|&4-9  
  { &bfM`h'  
Left l; 9H;Os:"\|  
Right r; }yn%_KQ0  
public : gK;dfrU.8Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qoH:_o8ClO  
template < typename T2 > {5D%<Te  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } YpXd5;'  
} ; ky]^N)  
k{lo'  
同时,holder的operator=也需要改动: w'A*EWO  
>yLDU_P)  
template < typename T > rir,|y,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $xdo=4;|  
  { pfIK9>i  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xzOvc<u  
} A'7Y{oPHX  
$H.U ~  
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。 WRkuPj2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W( sit;O  
:h(3Ep  
return l(rhs) = r; Ix,b-C~  
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。 N0}[&rE 8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s.rQiD  
xzA!,75@U  
template < typename Tp > #o[n.  
class constant_t xu"-Uj1  
  { ,1B4FAR&  
  const Tp t; S LeA,T  
public : Q?LzL(OioN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7VZ^J`3  
template < typename T > Z.Z31yF:f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +mD;\iW]  
  { ~,};FI  
  return t; yK"\~t[@X:  
} \'u+iB g  
} ; [.Md_  
bZgo}`o%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L\"wz scn  
下面就可以修改holder的operator=了 zVtTv-DU  
EZ/_uj2&SN  
template < typename T > 4clCZ@\K^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J Q*~le*  
  { F=5vA v1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g\/|7:yB]  
} CdCY#$Z  
1I'}Uh*  
同时也要修改assignment的operator() GHLnwym  
%rnRy<9  
template < typename T2 > YqXN|&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }j1;0kb?  
现在代码看起来就很一致了。 4IB`7QJq  
9 ;vES^  
六. 问题2:链式操作 SJO*g&duQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z=>PjIW  
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。 7^Us  
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。 @>~S$nw/  
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。 UHi^7jQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P| ?nx"c  
WdC7CK  
template < typename T >  f>mEX='w  
struct result_1 oa7 N6  
  { 5syzh S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; imwn)]LR  
} ; cdH`#X  
-gC%*S5&  
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: H3d|eO4+W  
uQW[2f  
template < typename T > x~8R.Sg  
struct   ref <?8cVLW} O  
  { wod{C!  
typedef T & reference; )PU\|I0|)e  
} ; gGA5xkA  
template < typename T > 6rG7/  
struct   ref < T &> U:MZN[Cc[  
  { Ue,eEer  
typedef T & reference; 23p.g5hJi  
} ; 5HL>2 e[  
=yqg,w&Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jamai8  
rc%*g3ryLG  
template < typename T > u|EJ)dT?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E6G;fPd= E  
  { $1)NYsSH/H  
  return l(t) = r(t); Sqmjf@o$>  
} /Z#AHfKF  
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。 93w$ck},?G  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e*Nm[*@UW  
MfLus40;n  
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 l{ fL~O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: EOqV5$+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ji ,`?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >2mY%  
最后的布局是: /n,a0U/  
                Add CSm(yB{|pC  
              /   \ \4 t;{_  
            Divide   5 JL:B4 f%}B  
            /   \ Xe/7rhov  
          _1     3 95D(0qv  
似乎一切都解决了?不。 x5U;i  
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。 d]=>U^K  
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。 #&{)`+!"  
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: u6\W"LW  
\vj xCkg{  
template < typename Right > s\3ZE11L  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P8CIKoKCV  
Right & rt) const hE2{m{^A  
  { =*y{y)B^g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !a5e{QG0  
} 9@Z++J.^y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i~HS"n  
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。 mUb2U&6(  
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。 [vdC$9z,  
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。 q>#P|  
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。 D{[i_K  
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? Pc~)4>X<  
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: ;]/cCi  
yAel4b/}  
template < class Action > 1&kf2\S  
class picker : public Action tE=$#  
  { jJ_6_8#  
public : u`*$EP-%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} c/3]M>+M  
  // all the operator overloaded @(tuE  
} ; $~A\l@xAG  
e7U9"pk  
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。 6XeqK*r*  
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: O} lqY?0*  
a9nXh6  
template < typename Right > 0R,Y[).U  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VD=F{|^  
  { n6INI~,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h&{>4{  
} u/?;J1z:  
P(zquKm  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3e^'mT  
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。 rf&nTDaWI  
90$`AMR  
template < typename T >   struct picker_maker _NbhWv  
  { lCK:5$ z0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )#cGeP A  
} ; R&}{_1dj8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > QlxlT$o}  
  { K9'AYFse  
typedef picker < T > result; hN:2(x  
} ; 2 BwpxV8  
v|>'m#Ln2  
下面总的结构就有了: jZ69sDhE  
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。 eJ$ {`&J  
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。 B;L^!sLP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U C9w T  
至此链式操作完美实现。 HR k^KB  
VoUAFEcs  
C? b_E  
七. 问题3 #+P)X_i`  
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。 ?DJ,YY9P  
s|8_R;  
template < typename T1, typename T2 > x"PMi[4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yr+ghl/ V  
  { +wr 5&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); af7\2 g3*  
} RFm9dHI27  
D#&N?< }  
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: gLv";"4S  
.J|" bs9  
template < typename T1, typename T2 > L_7-y92<W  
struct result_2 iW <B1'dp  
  { ^S`c-N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <0)@Ikhx  
} ; uI[lrMQYa  
$;+`sVG  
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? o//PlG~  
这个差事就留给了holder自己。 T k>N4yq  
    jvos)$;L-  
C0Ti9  
template < int Order > 9Fxz9_ i  
class holder; NvlG@^&S  
template <> Wj. _{  
class holder < 1 > ~x}=lKN  
  { T\Q)"GB  
public : 8/E?3a_g-  
template < typename T > xo_Es?  
  struct result_1 E%+1^ L  
  { +EgQj*F*  
  typedef T & result; !~k-S exh  
} ; <%rG*vzi  
template < typename T1, typename T2 > ^k?Ig.m  
  struct result_2 =2[cpF]  
  { 2myHn/%C  
  typedef T1 & result; Z$5@r2d)  
} ; 9Q%Fel.  
template < typename T > xpVYNS{c+|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /ZKO\q  
  { ~A=Z/46*Z  
  return (T & )r; ;HaG-c</  
} f8 M=P.jz  
template < typename T1, typename T2 > l*yJU3PW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H\<C@OkJS}  
  { n ZM|8  
  return (T1 & )r1; N~ XzgI  
} nPUq+cXy]C  
} ; {*%'vVv+  
 0$l D  
template <> /z+}xRS  
class holder < 2 > t=ry\h{Pc  
  { < F Cr L  
public : O<h`[1eUjS  
template < typename T > ;dYpdy  
  struct result_1  p68) 0  
  { Em R#)c~(W  
  typedef T & result; 2$? )VXtw  
} ; =lG5Kc{B  
template < typename T1, typename T2 > 8f|  
  struct result_2 0Q5ua `U  
  { -K)P|'-?m  
  typedef T2 & result;  g=:C/>g  
} ; `7|v  
template < typename T > D|n`9yv a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CtA0W\9w5a  
  { 3u8HF-  
  return (T & )r; L +s,,k  
} Os1(28rl  
template < typename T1, typename T2 > "ND 7,rQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p_ QL{gn  
  { DY{JA *N  
  return (T2 & )r2; vV| u+v{  
} sT3O_20{  
} ; @Tzh3,F2  
uU>Bun  
O.*,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> >。 hC8'6h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =2{^qvP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :nw4K(:f  
avk0pY(n  
return l(i, j) = r(i, j); W!z=AL{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f?_H02j`/E  
nlK"2/W  
  return ( int & )i; t1.5hsp  
  return ( int & )j; uV*&a~  
最后执行i = j; #2&_WM!   
可见,参数被正确的选择了。 jQ_j#_Vle  
@QMMtfeLj  
0=&Hm).  
ek#{!9-  
jO$3>q  
八. 中期总结 Xi1/wbC  
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: WrL&$dEJ?M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U)+Yh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }} l04kN_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -pc*$oe  
O6;7'  
7WW@%4(  
~FM5]<X)  
4S@^ym  
#tdI;x3  
九. 简化 (~N &ov  
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。 sL XQ)Ce  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4jj@"*^a  
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: k| nv[xY0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c ++tk4  
  +-*/&|^等 do%6P^ qA  
2. 返回引用。 2|Hq[c=~  
  =,各种复合赋值等 RpR;1ktF>  
3. 返回固定类型。 QkwBw^'_5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ED @9,W0  
4. 原样返回。 Dw?nf  
  operator, 7 rOziKZ"  
5. 返回解引用的类型。 <`b)56v:+  
  operator*(单目) U*=ebZno  
6. 返回地址。 uG2Hzav  
  operator&(单目) J(VJMS;_  
7. 下表访问返回类型。 c:4M|t=  
  operator[] *K'(t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 soXeHjNl  
  operator<<和operator>> x\GCsVy  
f 6Bx>lh  
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。 InMF$pw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +hRAU@RA  
*obBo6!zM  
template < typename Left > gyJ$ Jp  
struct value_return ! iA0u  
  { Q\Fgc ;.U  
template < typename T > \;}F6g  
  struct result_1 )&<BQIv9/  
  { o4,W!^ n2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; kf>oZ*/  
} ; a8FC#kfq  
xf?*fm?m  
template < typename T1, typename T2 > Y'`w.+9  
  struct result_2 CYmwT>P+*4  
  { B_anO{3$4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &%}6&PW i  
} ; iZB?5|*  
} ; ogH{   
*f=H#  
1j "/}0fx  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait I1S*=^Z_U  
{Tl5,CAz  
下面我们来剥离functor中的operator() ?k]^?7GN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pM= @  
{A2(a7vV  
return l(t) op r(t) 8TZNvN4u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _<|NVweFS  
return op l(t) 0{j] p^'<  
return op l(t1, t2) u1xCn\  
return l(t) op 61HU_!A8S  
return l(t1, t2) op iF?4G^  
return l(t)[r(t)] M3c-/7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h.E8G^}@  
/\V-1 7-  
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: (PE x<r1   
单目: return f(l(t), r(t)); 8hZ+[E}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); SZW`|ajH  
双目: return f(l(t)); 8<z+hWX=4  
return f(l(t1, t2)); 1~Zmc1]  
下面就是f的实现,以operator/为例 'kf]l=i[n  
E4 GtJ`{X  
struct meta_divide :[|4Zn  
  { o<`Mvw@Z  
template < typename T1, typename T2 > s4/4o_[W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) oOlqlv  
  { _ ]@   
  return t1 / t2; sa$CCQ  
} 8i/5L=a"`  
} ; '/%]B@!  
zgXg-cr  
这个工作可以让宏来做: 4t]ccqX*{  
'hN_H}U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mN?y\GB  
template < typename T1, typename T2 > \ N"1o> !  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d(9ZopJrQ  
以后可以直接用 @&#k['c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  L_3Ao'SA  
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 $L7Z_JD5  
(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。。。) k!l\|~  
tBC`(7E}  
v1h\ 6r'  
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 mQdF+b1o  
r==d^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IcRA[ g  
class unary_op : public Rettype Ut.%=o;&[  
  { m/@ ;N,K  
    Left l; !Hq$7j_  
public : 2o2jDQ|7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OGW,[k= 2{  
A!B: vJ  
template < typename T > wV8_O)[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3m%oXT  
      { C+o1.#]JM  
      return FuncType::execute(l(t)); 5My4a9  
    } hOZ:r =%  
O*0%AjT6  
    template < typename T1, typename T2 > c\A 4-08  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \PReQ|[ah  
      { {Tx"G9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U; -2)+  
    } gQ90>P:  
} ; >NLG"[\  
rlxZ,]ul  
wW &q)WOi  
同样还可以申明一个binary_op hOFC8g  
O0^m_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )Y4;@pEU  
class binary_op : public Rettype 9o%k [n  
  { e1cqzhI=nA  
    Left l; HiAj3  
Right r; 7PTw'+{  
public : nv$>iJ^~H  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5j'7V1:2  
jW]Q-  
template < typename T > BoJpf8e'-e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bu0i #  
      { atr 0hmQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M%&1j >d  
    } +;r1AR1)x  
U]/iPG &_  
    template < typename T1, typename T2 > "x1?T+j4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Me;XG?`  
      { /q1k)4?E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N+lhztYQ?  
    } eX`wQoV%  
} ; }2xgm9j<  
;|qbz]t2(  
~jz!jF~I  
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 gXJtk;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2i9FzpC3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V.w L  
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。 jk (tw-B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?+)>JvWDz  
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。。。 p : {,~ 1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aH/8&.JLi  
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) )6 U6~!k  
下面是修改过的unary_op GJs{t1 E  
]S0=&x@,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z}BuR*WSY{  
class unary_op K<wg-JgA  
  { &/m0N\n?  
Left l; t,NE`LC  
  ZR]p7{8B  
public : W3+;1S$k  
%Ev)Hk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g)!d03Qoy  
6;C2^J@  
template < typename T > N)X 3pWC8  
  struct result_1 a``/x_EZMn  
  { 8u%rh[g'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8Y"R@'~  
} ; E]w2 {%  
=W*Ro+wWb  
template < typename T1, typename T2 > _xsHU`(J#  
  struct result_2 OYyF*F&S[  
  { C5,\DdCX,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,NAwSmocVP  
} ; (N6=+dNY  
C>A} e6o  
template < typename T1, typename T2 > qrHCr:~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A&N$=9.N1  
  { B#]:1:Qn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); we0haK  
} ke<l@w O  
:W.pD:/=v  
template < typename T > -!lSk?l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bg\9Lbjr  
  { G#L6;  
  return OpClass::execute(lt(t)); 63`5A3rii  
} rF$ S  
Aflf]G1  
} ; 7aS%;EU  
Xv+!) j<  
QVF561Yz  
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 yi8AzUW cW  
好啦,现在才真正完美了。 fBb:J+  
现在在picker里面就可以这么添加了: !k<k]^Z\  
Fs}B\R/J  
template < typename Right > (]Q0L{~K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C%#w1k  
  { wG&Z7C b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |w"G4J6ha  
} =}" P;4:  
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。 nt%fJ k  
/2Z7  
')T*cLQ><  
]`q]\EH  
y*Gq VA[  
十. bind ^V~^[Yp  
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。 mg< v9#  
先来分析一下一段例子 d};[^q6X  
~\*wt(o  
' %&-`/x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} SB|Cr:wM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ! o?E.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ta@fNS4  
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。 Sim$:5P  
我们来写个简单的。 R2==<"gq  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: dy~M5,zn  
对于函数对象类的版本: ;Kh[6{W  
8%`h:fE  
template < typename Func > %J+ w9Z  
struct functor_trait F0wW3+G  
  { 9!PM1<p  
typedef typename Func::result_type result_type; "yK)9F[9Mo  
} ; I^)_rOgM  
对于无参数函数的版本: Rzyaicj^c  
bZ#KfR  
template < typename Ret > th{ie2$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E9w"?_A)  
  { IrIW>r} -  
typedef Ret result_type; l*Q OM  
} ; V`0Y p  
对于单参数函数的版本: 9.:&u/e  
B~E>=85z  
template < typename Ret, typename V1 > NxzAlu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 24po}nrO  
  { %EYh*g{G  
typedef Ret result_type; gW?Hd/  
} ; tiy#b8  
对于双参数函数的版本: r3Kx  
/g1;`F(MS/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > I-Q(kWc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > L<G6)'5W  
  { i)/#u+Y1P  
typedef Ret result_type; (S?qxW?  
} ; aI;fNy /K  
等等。。。 ?y@;=x!'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |RBL5,t^  
a# Uk:O!  
template < typename Func > C,8@V`  
struct func_return #^_7i)=~  
  { F ~e}=Nb  
template < typename T > *l@T 9L[M'  
  struct result_1 BwYR"  
  { H? %I((+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; + jN)$Y3Ya  
} ; Bnz}:te}  
7H)tF&  
template < typename T1, typename T2 > ?IDkDv!na~  
  struct result_2 DG=_E\"#  
  { ; m:I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PWV+ M@  
} ; !95Q4WH-@  
} ; 3W[Ps?G  
8SBa w'a  
)7m.n%B!5V  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 KhPDXY]!  
>w1jfpQ@t$  
template < typename Func, typename aPicker > U4lAo  
class binder_1 QbYNL9%  
  { BPy pA $  
Func fn; AY]rQ:I  
aPicker pk; oMxpdG3y-  
public : S,s") )A1  
(9)uZ-BF,  
template < typename T > C@MJn)$4  
  struct result_1 D7v.Xq|  
  { }cIj1:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t?p>L*  
} ; v){X&HbP  
r2&/Ii+  
template < typename T1, typename T2 > W,%qL6qV  
  struct result_2 zB"y^g  
  { 3P*"$fH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rY"EW"y  
} ; '1lz`CAB+  
/pp;3JPf  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s ~i,R  
6a6N$v"  
template < typename T > ?YM0VB,y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1! R:}r3t  
  { ++}#pl8e  
  return fn(pk(t)); LfsOGC  
} fM<g++X  
template < typename T1, typename T2 > MENrP5AL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zENo2#{_N  
  { /j:-GJb*!u  
  return fn(pk(t1, t2)); XE|"n  
} tTe:Oq  
} ; k")3R}mX  
Csm23QLsg)  
FFc?Av?_  
一目了然不是么? z\<gm$1CB  
最后实现bind $t>ow~Xi  
rzKn5Z  
,oj)`?Vh  
template < typename Func, typename aPicker > =1j`VJU9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jE$]Z(Ab  
  { =l$qwcfbo  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2J7JEv|  
} &wB?ks  
W0Q;1${  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h='@Q_1Sb  
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。 <gSZ<T  
N4, !b_1  
十一. phoenix )eWg2w]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: t2z@"e   
":^cb =  
for_each(v.begin(), v.end(), d\rs/ee  
( Xx=.;FYk  
do_ GnW_^$Fs  
[ -KCQ!0\F  
  cout << _1 <<   " , " QsPL^ Ny  
] }x:nhy`  
.while_( -- _1), uX,ln(9I*H  
cout << var( " \n " ) @,TCg1@QJ  
) NZ~"2~Hh  
); #]Q.B\\  
K-7i4 ~  
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: G;bE_O  
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 8KS9!*.iZ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qC YXkZ%`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N:rnH:g+:  
12yX`9h>  
2aGK}sS6  
template < typename Cond, typename Actor > u}KEH@yv  
class do_while >l!DW i6  
  { 2<+9lk  
Cond cd; _qhYG1t  
Actor act; ,9ZN k@q  
public : 1)h+xY  
template < typename T > y :8Oc?  
  struct result_1 z,=k F I  
  { .JL?RH2@8  
  typedef int result_type; t>%J3S>'ZV  
} ; ' |K408i   
~D\ V!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :S{+|4pH  
[y$sJF7;I  
template < typename T > TfqQh!Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NpYzN|W:  
  { eMDraJv@  
  do vh^,8pPy  
    { VBI~U?0  
  act(t); b$'}IWNV  
  } a(`@u&]WZ  
  while (cd(t)); i9k/X&V  
  return   0 ; mGqT_   
} q/yL={H?  
} ; Sf*b{6lcC  
D.R 7#^.  
nc.X+dx:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *f$wmZ5A  
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。 WT>2eMK[  
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。 RgT|^|ZA  
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。 )]5}d$83  
下面就是产生这个functor的类: }W k!):=y  
QWV12t$v  
-?68%[4lm_  
template < typename Actor > -.X-02  
class do_while_actor <Xr {1M D  
  { S&YC"  
Actor act; <; Bv6.Z  
public :  ,L}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pe$l'ur  
|\MgE.N  
template < typename Cond >  mVuZ} `  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; NJraol  
} ; W{(q7>g  
Grw|8xN0t  
6S# e?>"+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >HY( Ij<  
最后,是那个do_ -(]s!,  
rt[w yz8  
%Cz&7qf"  
class do_while_invoker %0!!998  
  { td#B$$[  
public : S @ MO  
template < typename Actor > cRhu]fv()  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &%Lps_+fJ  
  { Qs5^kddz=  
  return do_while_actor < Actor > (act); <r'l5|er  
} ^xwnX=Np  
} do_; usR: -1{  
e1 j3X\ \  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >3a<#s{%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]FNqNZ  
最后来说说怎么处理break和continue ^%?*u;uU%  
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。 3b2[i,m<L  
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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