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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =& U`9qN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 u}jrfKd E  
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, n.$(}A  
ijZ>:B2:  
*Zkss   
rY70 ^<z  
  class filler vZjZb(jlN  
  { =Sxol>?t  
public : #s"B-sWE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #}o<v|;  
} ; 'Ji+c  
i^|@"+  
4,}GyVJFb`  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: jMU9{Si  
I-:` cON=G  
Vewzo1G2  
y4F^|kS) [  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); gg]~2f  
-J$g(sikt  
moO _-@i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'h *Zc}Q:  
TlPVHJyt  
:m`/Q_y"  
gue(C(~.k_  
二. 战前分析 sbla`6Fb  
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。 Yo2Trh  
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 RO oE%%8I  
hx!`F  
N lt4)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f=ib9WbR#  
  /* --------------------------------------------- */ TETsg5#  
vector < int *> vp( 10 ); .hN3`>*V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p.Y$A if.  
/* --------------------------------------------- */ YvTA+yL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `"Dy%&U  
/* --------------------------------------------- */ gMZ&,n4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u%opY<h  
  /* --------------------------------------------- */ <o@)SD~K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #v8Cy|I  
/* --------------------------------------------- */ 79tJV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yiT{+;g^  
`Cj,HI_/*  
*Q/E~4AW|t  
H1Xovr  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,OB&nN t>  
1._1, _2是什么? Nmf#`+7gCI  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 N1? iiv  
2._1 = 1是在做什么? C4_t_N  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 bj.]o*u-  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 T46{*(  
V_]-`?S  
@3 "DBJ  
三. 动工 cEi<}9r  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a;p6?kv  
Ihef$,  
LXxl?D  
#$uZDQY_  
template < typename T > P1QB`&8F  
class assignment eCL?mhK  
  { [+DNM 2A  
T value; 7ukDS]  
public : CjZ6NAHc  
assignment( const T & v) : value(v) {} '#f?#(  
template < typename T2 > >@Khm"/T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } JS2!)aqc  
} ; {G.{a d  
YHh u^}|jQ  
yHw!#gWM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 bV7QVu8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6SAQDE  
[N R1d-Wg  
m?vAyi  
~y%7w5%Un  
  class holder q_5 8Lw  
  { 3mA/Nu_  
public : Vx(;|/:  
template < typename T > !L$oAqW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =0Y'f](2eW  
  { *<3iEeO/R  
  return assignment < T > (t); EEg O  
} 9oD#t~+F4  
} ; tQnJS2V"{u  
F\P!NSFZV  
ke</x+\F  
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: |vN$"mp^a  
B)d@RAk  
  static holder _1; 9;:7e*x]lc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k7[)g]u  
/ GZV_H%v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mZ&]  
而不用手动写一个函数对象。 OAyE/Q|  
A3!2"}L  
$YR{f[+L w  
%,E7vYjT%  
四. 问题分析 fa.f(c  
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%4tw5*N  
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。 zN/Gy}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Xa6qvg7/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 CCwK8`%   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w5=EtKTi  
W.sD2f  
五. 问题1:一致性 ,|>nF;.Y  
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?| ],#ZPUn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 m&{rBz0  
$q=hcu  
struct holder IT7:QEfKU  
  { PE +qYCpP9  
  // ";58B} ki  
  template < typename T > _"`/^L`Q?  
T &   operator ()( const T & r) const w7[0  
  { zkvH=wL  
  return (T & )r; :4b- sg#  
} m R"9&wq  
} ; 8^NE=)cb7w  
fjG/dhr  
这样的话assignment也必须相应改动: {S# 5g2  
OQ 0b$qw  
template < typename Left, typename Right > nFSG<#x\  
class assignment ]dQZ8yVK  
  { !DCVoc]pV  
Left l; LE Jlo%M  
Right r; /Ir 7 DZK  
public : yA457'R1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @#J H=-06  
template < typename T2 > Y-?51g[u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 72% {Wh/  
} ; ~9]Vy (L  
1gO//fdI  
同时,holder的operator=也需要改动: j= p|'`  
DDZTqsws  
template < typename T > qRWJ-T:!F  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FxMMxY,*%  
  { S:DcfR=a  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); FkLQBpp(x  
} O{O 9}]6  
7Co3P@@  
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。 $4& 8U~Zs  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J#_\+G i  
P'KY.TjWb  
return l(rhs) = r; vsxvHot=  
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。 "1E?3PFJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ni/|C19Z  
jAsh   
template < typename Tp > iOE9FW|e  
class constant_t .kz(V5  
  { (p}9^Y  
  const Tp t; K>`m_M"LA  
public : !;6W!%t.|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $=X!nQ& Z|  
template < typename T > @faF`8LwA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const MX%|hIOpr  
  { }"!6Xm  
  return t; i@sCMCu6  
} pvK \fSr  
} ; 1j_aH#Fz:  
}C9VTJs|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F^J&g%ql  
下面就可以修改holder的operator=了 0f EZD$  
@D( KuF  
template < typename T > eU<]h>2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "@F*$JGT y  
  { ;w>Q{z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); KI^q 5D ?  
} @*AYm-k  
Ss*Lg K_  
同时也要修改assignment的operator() R A-^!4tX  
3g4vpKg6c  
template < typename T2 > *=r@vQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } d{(s-  
现在代码看起来就很一致了。 <<~lV5  
^*j[&:d  
六. 问题2:链式操作 j58Dki->.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T(t <Ay?c  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 [0( E>vm  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 {3_Ffsg`  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 j@!BOL~?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S S7D1  
x|P<F2L  
template < typename T > |sDG>Zq?  
struct result_1 `*.r'k2R  
  { w%!k?t,*]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .je~qo )  
} ; A@fshWrl%  
J?UZN^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: "1=.5:yG  
S.?\>iH[  
template < typename T > |>m# m*{S  
struct   ref !ds"88:5^  
  { 1VPfa  
typedef T & reference; t/EMBfLc  
} ; o)$Q]N##  
template < typename T > ~`W6O>  
struct   ref < T &> 2xz%'X%  
  { '2i)#~YO<  
typedef T & reference; !rN#PF>  
} ; Q*oA{eZY  
g6k&c"%IQ(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]y$V/Ij=qK  
C>\h?<s  
template < typename T > GhchfI.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pfT`WT  
  { 8z3I~yL_`+  
  return l(t) = r(t); -X6\[I:+A  
} A$$R_3ne  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 RLeSA\di  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %<bG%V(  
T5X'D(\|  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 hc31+TL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: fTi{oY,zTg  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Oujlm|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 f"OA Zji  
最后的布局是: V"D<)VVA  
                Add LgD{!  
              /   \ ?Pok-90  
            Divide   5 c=U$$|qHV  
            /   \ 6#lC(ko'  
          _1     3 $=S'#^Z  
似乎一切都解决了?不。 (Mire%$h  
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。 WP#_qqO  
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。 ""U?#<}GD  
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: MSm`4lw  
p.W*j^';Q  
template < typename Right > W@uH!n>k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3Wtv+L7Br  
Right & rt) const &>wce 5uV  
  { dp%pbn6w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U{:(j5m  
} Z2pN<S{5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \w@_(4")Qb  
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。 KTAe~y  
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。 | 9\7xT  
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。 ZE3ysLk m  
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。 O+UV\  
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? (w@MlMk  
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: eL$U M  
Osvz 3UMY3  
template < class Action > (^s&#_w03  
class picker : public Action PU/Br;2A  
  { "3KSmb   
public : %?9r(&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R4rm>zisVX  
  // all the operator overloaded ba)YbP[  
} ; r{N{! "G  
<:yq~?  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 6^z \;,p  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: i[BR(D&l_p  
i4n%EDQ  
template < typename Right > ?M{ 6U[?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {J6sM$aj  
  { 6/WK((Fd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K1wN9D{t'  
} G*w W&R)  
re 1k]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > g:3'x/a1  
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。 QGCdeE$K  
r)@&2b"q  
template < typename T >   struct picker_maker ("M#R!3  
  { CTrs\G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BQJ`vIa  
} ; D` `NQ`>A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =rO>b{,hs  
  { o:Os_NaD  
typedef picker < T > result; {@F["YPxy  
} ; 5`{;hFl  
L) nVpqm   
下面总的结构就有了: BnnUUaE  
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。 q?]@' ^:;  
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。 <W[8k-yOV`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sq6%=(q(?  
至此链式操作完美实现。 Sph"w08  
(l!D=qy  
-O> mY)  
七. 问题3 w5/  X {  
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。 `zOAltfd  
)PoI~km  
template < typename T1, typename T2 > U.j\u>a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S%gO6&^  
  { SlJ/OcAf#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !}Ou|r4_  
} byj mH  
G mUs U{  
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: lXk-86[M  
2WECQl=r  
template < typename T1, typename T2 > a:%5.!Vd  
struct result_2 {hq ;7  
  { r-Xe<|w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; xS-nO_t 'E  
} ; Nb9V/2c;V  
OVo  
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? ~aR='\<  
这个差事就留给了holder自己。 x^#{2}4u  
    PdN\0B `  
a.U:B [v`  
template < int Order > y#Sw>-zRq  
class holder; 0B:{4Lsn&  
template <> 9n\#s~,  
class holder < 1 > y!c7y]9__2  
  { =v`&iL~m  
public : y^|3]G3  
template < typename T > JOne&{h]J"  
  struct result_1 hA1hE?c`  
  { vc{]c }  
  typedef T & result; w,#W&>+&  
} ; l'lDzB+.*  
template < typename T1, typename T2 > #_L&  
  struct result_2 W9m[>-Ew  
  { .lj!~_  
  typedef T1 & result; G]DN!7]@g  
} ;  eV=sDx  
template < typename T > $ 5-2 cL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k<";t  
  { bme#G{[)Y  
  return (T & )r; <21^{ yt1  
} `*9FKs  
template < typename T1, typename T2 > \R6T" U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R M+K":p  
  { 0Lz56e'j  
  return (T1 & )r1; Q/`o6xv  
} tYNt>9L|  
} ; Wq&c,H  
m]}"FMH$  
template <> 19{?w6G<k  
class holder < 2 > b/}0 &VXo  
  { &r%^wfp  
public : r9'H7J  
template < typename T > <).qe Z  
  struct result_1 ^X'7>{7Io  
  { WWD@rnsVf  
  typedef T & result; moI<b\G@  
} ; _7H J'  
template < typename T1, typename T2 > OiEaVPSI;  
  struct result_2 )g^Ewzy^X  
  { ly5L-=Xb  
  typedef T2 & result; M@[gT?m v1  
} ; ]@T `q R  
template < typename T > q8v!{Os+#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Guc^gq}  
  { cDyC&}:f  
  return (T & )r; J|8YB3K,  
} y'wW2U/ 1-  
template < typename T1, typename T2 > zvC,([  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "A`'~]/hE  
  { :%]R x&08  
  return (T2 & )r2; uQ+$HzxX  
} V)jhyCL  
} ; YVp0}m  
:2gO) 'cD  
(\Zo"x;(  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 cU[pneY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?S:_J!vX{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q</HFpE  
+%$V?y (  
return l(i, j) = r(i, j); "jMnYEG  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) x)mC^  
BQf+1 Ly&  
  return ( int & )i; w~?eX/;  
  return ( int & )j; r_RTtS#  
最后执行i = j; h!%`odl%  
可见,参数被正确的选择了。 T )]|o+G  
v!C+W$,T  
Gw,kC{:C  
tV4aUve  
XYTcG;_z  
八. 中期总结 HhH'\-[t  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: D+PUi!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  Jl,x~d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 XKIJ6M~5k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor DdBr Jx  
>G7U7R}R  
S6Pb V}  
..mz!:Zs0  
_J;a[Ky+[  
- & r{%7  
九. 简化 9DE)5/c`v  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @6 `@.iZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +c_CYkHJ/  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: !Ve3:OZ.nO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 UeQ% (f  
  +-*/&|^等 J/2pS  
2. 返回引用。 >(a_9l;q  
  =,各种复合赋值等 Xq^{P2\w1  
3. 返回固定类型。 " N4]e/.V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) niBpbsO  
4. 原样返回。 SJ@_eir\o  
  operator, /omVM u  
5. 返回解引用的类型。 +-V?3fQ  
  operator*(单目) ?&_\$L[  
6. 返回地址。 #oY7v,x\  
  operator&(单目) 2 G{KpM&  
7. 下表访问返回类型。 o 4wKu  
  operator[] .p_$]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ![jP)WgF  
  operator<<和operator>> v 0H#\p  
Pw.+DA  
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。 /RJSkF+!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \ziF(xTvqG  
FgaBwd^W  
template < typename Left > jX@9849@  
struct value_return CB)#; |aDB  
  { T+hW9pa)  
template < typename T > 7X>3WF  
  struct result_1 A'2:(m@{T  
  { &ayoTE^0,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H;E{Fnarv  
} ; fsu "Lc  
5~QB.m,>  
template < typename T1, typename T2 > RL9P:] ^  
  struct result_2 U"Oq85vY  
  { :wm^04<i   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; EZV$1pa  
} ; &Y$rVBgQ  
} ; H\vO0 <X  
5H2|:GzUc  
)G&OX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait } q(0uzaG  
=QRZ(2Wq  
下面我们来剥离functor中的operator() ZS]e}]Zwp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,55`s#;  
!2}Q9a  
return l(t) op r(t) ,;y^|X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) o 8U2vMH  
return op l(t) o}z}79Z  
return op l(t1, t2) U>XGJQ<NS  
return l(t) op $4pW#4/4  
return l(t1, t2) op 8Qh/=Ir  
return l(t)[r(t)] +/tD$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GS%Dn^l  
I'wAgf6W  
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: eF@E|kK  
单目: return f(l(t), r(t)); fCR;Fk2B  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i`;I"oY4  
双目: return f(l(t)); `x{gF8GV  
return f(l(t1, t2)); :1Cc~+]w(u  
下面就是f的实现,以operator/为例 OMU#Sx!6  
Hn)=:lI  
struct meta_divide {[+gM?  
  { LtBH4 A  
template < typename T1, typename T2 > Ql 1# l:Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Mv3Ch'X[  
  { r{_'2Z_i  
  return t1 / t2; <[bDNe["?  
} I\_R& v  
} ; ;z#9>99rH  
W%o){+,  
这个工作可以让宏来做: x4K5  
8}"j#tDc  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )d~Mag+  
template < typename T1, typename T2 > \ *?S\0a'W@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #0c`"2t&M  
以后可以直接用 gFH_^~7i8p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) N>_7Ltw/  
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 ia[wVxd  
(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。。。) ]F~5l?4u#  
Gmb57z&:  
t +_G%tv  
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 6~s,j({^  
~+F: QrXcI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {mDaK&]Oh  
class unary_op : public Rettype 5V0=-K  
  { ;&!l2UB%  
    Left l; =@'"\ "Nh  
public : G+}LLm.wX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }|d:(*  
v|xlI4  
template < typename T > tkmW\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )Jc>l;G(M  
      { C+Z"0\{o  
      return FuncType::execute(l(t)); Smp+}-3O  
    } IO4 IaeM  
SV~xNzo~  
    template < typename T1, typename T2 > y-U(`{[nM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #3S/TBy,  
      { yRtFUlm`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~gf $ L9  
    } DEBgb  
} ; vlD]!]V:h  
:A$6Y*s\  
^$(|(N[;   
同样还可以申明一个binary_op Dj|S  
I4hr5M3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (R, eWWF8~  
class binary_op : public Rettype ?OSd8E+itM  
  { ]1K &U5p  
    Left l; }fA3{ Ro  
Right r; CY:pYke=  
public : Z#Fw 1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U;31}'b  
bMZ0%(q  
template < typename T > OjHBzrK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pzqgg43Xf  
      { Z`W.(gua  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;KhYh S(q  
    } -nW{$&5AF  
lbPxZ'YO#  
    template < typename T1, typename T2 > TcC=_je460  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9#p^Z)[)-  
      { @ZVc!5J_,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Rm RV8 WJ6  
    } y|aWUX/a  
} ; yDKX,  
L=$P  
0MOAd!N  
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 L \$zr,=C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |!|`Je3 K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0K!9MDT}*  
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。 yP-Dj ,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I}:/v$btM  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 |LQmdgVr$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9. 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) `>*P(yIN  
下面是修改过的unary_op M_e! s}F  
pxN'E;P-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P$Dr6;  
class unary_op ql4T@r3l}3  
  { c*h5lM'n6  
Left l; ,kP{3.#Q  
  T:-Uy&pBEN  
public : 6?~pWZ&k_  
o] nQo?!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Mk?9`?g.  
zh6so.  
template < typename T > ~q/`Z)(yc  
  struct result_1 *cd9[ ~  
  { 5mV'k"Om#"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :+6m<?R)T  
} ; 1^,rS  
ZpdM[\Q-  
template < typename T1, typename T2 > ] =D+a&  
  struct result_2 /; _"A)0  
  { !>+ 0/   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e0q a ~5  
} ; :sn}D~  
`S VR_  
template < typename T1, typename T2 > D&'".N,}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [:o#d`^  
  { ~5|a9HV:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^mGTZxO  
} _V;J7Vz  
wjl? @K  
template < typename T > Kb}N!<Z*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8'YL!moG|  
  { /#XO!%=7  
  return OpClass::execute(lt(t)); X2{3I\'Ft  
} Q=dR[t>^  
O-7 \qz  
} ; hOq1 "kL  
1?*vqdt  
"}!vYr  
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 ?gkK*\x2  
好啦,现在才真正完美了。 rUyT5Vf  
现在在picker里面就可以这么添加了: X0lIeGwrQ  
w"D"9 G  
template < typename Right > K)k!`du!6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const M,9WF)p)V  
  { []Z6<rC|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .-r 1.'.A  
} =gj]R  
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。 t512]eqhb(  
Jn&(v"_  
)&w\9}B:  
^!}lA9\gY  
Ug9o/I@}C  
十. bind {C3bCVQ]o  
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。 g ` Wr3  
先来分析一下一段例子 rg $71Ir  
{c$W-t):U|  
AXJC&O}`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \UiuJ+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H: U_k68  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "XH]B  
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。 TEYbB=.  
我们来写个简单的。 gC'GZi^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2n@"|\uHD  
对于函数对象类的版本: # ><.zZ  
Ao,lEjNI  
template < typename Func > {!,+C0  
struct functor_trait ='mqfGRi>  
  { k'{lo _  
typedef typename Func::result_type result_type; h.c)+wz/%C  
} ; _x:K%1_[  
对于无参数函数的版本: =e4,)Wd9&  
ve>8vw2  
template < typename Ret > Ar\`OhR  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #3qkG)  
  { {u!,TDt*  
typedef Ret result_type; gU 8'7H2  
} ; &r_:n t  
对于单参数函数的版本: 5ogbse"  
;eWVc;H  
template < typename Ret, typename V1 > aB$Y5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2. |Y  
  { tkd2AMkh!  
typedef Ret result_type; h+vKai  
} ; dCc*<S  
对于双参数函数的版本:  :&Ul  
'; qT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Hv%a\WNS1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > & MAIm56~  
  { SI@I  
typedef Ret result_type; H kg0;)  
} ; W}EO]A%f.\  
等等。。。 $u`;{8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy YT-t$QyL  
"=Ziy4V  
template < typename Func > 8]0R[kjD  
struct func_return ,C CIg9Pt  
  { M#:Mwa$  
template < typename T > 3fGy  
  struct result_1 ?.4u'Dkn=  
  { Y#Hf\8r,d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; > sUk6Z~  
} ; al^ yCoB  
_)p%  
template < typename T1, typename T2 > 94n,13  
  struct result_2 jdhhvoQ  
  { ~#g Vs*K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r<"1$K~Ka  
} ; DB?[h<^m  
} ; $H5Xa[  
HC$_p,9OV  
/+3|tb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `T}e3l  
Lrz>00(*4  
template < typename Func, typename aPicker > DTJ~.  
class binder_1 wD*_S}]  
  { aE:fMDS|x  
Func fn; &gq\e^0CRZ  
aPicker pk; 1W; +hXx  
public : Ex~OT  
inp=-  
template < typename T > ;8U NM  
  struct result_1 `f b}cJUa  
  { s'i1!GNF B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; thkL<  
} ; 9g>ay-W[(  
8 2_3|T  
template < typename T1, typename T2 > PI }A')Nq.  
  struct result_2 $o-s?";  
  { 73P(oVj<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YRB,jwne  
} ; 9 =hA#t.#  
MF=@PE][  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} sYeZ.MacU  
vZ|m3;X  
template < typename T > ^gNAGQYA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lS}5bcjR=k  
  { B:Msn)C~  
  return fn(pk(t)); sfx:j~bsL  
} _< xU"8b"5  
template < typename T1, typename T2 > xH*OEzN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ff.gRx  
  { .O~)zM x  
  return fn(pk(t1, t2)); (3W<yAM+  
} [ UQzCqV  
} ; *-g S u  
+   
tV%M2 DxS  
一目了然不是么? }`>u+iH#a  
最后实现bind <Y9ps`{}:  
wxF9lZz  
x"*u98&3  
template < typename Func, typename aPicker > z%]~^k8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UiW( /L  
  { Kh3*\xT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yl)}1DPP  
} ~,dj)x 3M  
HZ ]'?&0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,p0R 4gi  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 /G\-v2iD  
%  &{>oEQ  
十一. phoenix trg+" )a  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pbAQf3  
YS/{q~$t  
for_each(v.begin(), v.end(), evZ{~v& /  
( x1wm]|BIf  
do_ 1vi<@i,  
[ 0 E{$u  
  cout << _1 <<   " , " {b} ?I4)  
] +d]}  
.while_( -- _1), u|B\@"0  
cout << var( " \n " ) \O`B@!da~  
) |Q.t]TR'P  
); w#]%I+  
mG\,T3/*  
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: hyFq>XFo  
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 ^D"}OQoh  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;,4Z5+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Rm"lRkY4I[  
%0. o(U  
Hz!+g'R!Gs  
template < typename Cond, typename Actor > 8qo{%  
class do_while /6b(w=pk  
  { JYs*1<  
Cond cd; 8gr&{-5  
Actor act; 5fM/y3QPsZ  
public : }8 fG+H.  
template < typename T > ]MRE^Je\h  
  struct result_1 8K7zh.E  
  { $]!uX&  
  typedef int result_type; 'GS1"rkW<5  
} ; A\k@9w\Ll;  
% ;09J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8kX3.X`  
%TvunV7NQS  
template < typename T > DSD#',  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \snbU'lfP  
  { H>a3\M  
  do VTy!<I  
    { 3Ud&B  
  act(t); pu,/GBG_  
  } uXyNj2(d.  
  while (cd(t)); G{$9e}#  
  return   0 ; wlmi&kq  
} 4f'WF5S/}8  
} ;  \^w=T*  
Ds$FO}KD{  
}|&M@Up  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y?R;Y:u3Z  
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。 p;U[cGHC  
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。 ycIT=AFYqd  
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。 /%=p-By<V  
下面就是产生这个functor的类: Y)?4OB=n  
0q>f x  
{>pB  
template < typename Actor > j"yL6Q9P  
class do_while_actor Xo;J1H  
  { [P`Q_L,+  
Actor act; #c./<<P5}  
public : _T<ney}Y<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C5*j0}  
m%'9zL c  
template < typename Cond > HkGzyDt  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; g=:%j5?.e  
} ; jrvhTej  
= r_&R#~GT  
6^s]2mMfk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z#3wMK~  
最后,是那个do_ fZ 17  
e}-uU7O  
Wi'BX#xCB  
class do_while_invoker W9ZT=#>)[  
  { qL,QsRwN  
public : ?so 3Kj6H  
template < typename Actor > T<mk98CdE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K &Ht37T  
  { 9L*gxI>  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,iB)8Km@U  
} [="moh2*f  
} do_; GL.& g{$#+  
kS[k*bN0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \Llrs-0 M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gPd:>$  
最后来说说怎么处理break和continue jgVra*   
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。 X CDHd ?Ld  
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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