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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qXP1Q3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 RR~sEUCo{  
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, c]%;^)  
@o4z3Q@  
|iwM9oO%  
%S >xSqX  
  class filler _ bXVg3oDt  
  { k\mXo-:V6  
public : xP{HjONu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {*M>X}voS  
} ; 1kvPiV=X>  
dt-Qu},8-  
0^<Skm27"  
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: ~!3t8Hx6  
[0%yJH  
NSMjr_  
@b ::6n/u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2_oK 5*j  
dDv{9D,  
IKMs Y5i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0%h [0jGj  
; d, JN  
KA|&Q<<{@  
27Kc -rcB  
二. 战前分析 zK ' _e&*  
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。 3i]"#wK  
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 m6bWmGn GC  
.KT 7le<Zm  
hV3,^#9o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'WKu0Yi^'  
  /* --------------------------------------------- */ "B|nhd  
vector < int *> vp( 10 ); dxzvPgi?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 26\HV  
/* --------------------------------------------- */  /gqqKUx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]Wy^VcqX  
/* --------------------------------------------- */ [ -9)T  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V9+xL 1U#  
  /* --------------------------------------------- */ =Q/w%8G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); W;3 R;  
/* --------------------------------------------- */ Qag|nLoT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;x!,g5q"q  
Z-4K?;g'k  
X;s 3y{ku  
t/v@vJ`vSH  
看了之后,我们可以思考一些问题: nu4Pc  
1._1, _2是什么? otWo^CE$  
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。 a^RZsR  
2._1 = 1是在做什么? U=haX x4N  
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。 cwH,l$  
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。 ,X9hl J  
;eS;AHZ  
>%iu!H"  
三. 动工 %-@'CNP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rtB|N-  
+l2e[P+qA  
/p"U  
g6rv`I $l  
template < typename T > RE ![O  
class assignment iyA*J CD  
  { 4/*]`  
T value; E p^B,;~  
public : Kwy1SyU  
assignment( const T & v) : value(v) {} *)j@G:  
template < typename T2 > (/T +Wpy?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XoDJzrL#  
} ; L/qZ ;{  
tpv?`(DDU  
oS[W*\7'!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [TRGIGtq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Bv;I0i:_  
|x1$b 7  
QDIsC  
xT{TVHdU  
  class holder y,'FTP9?  
  {  )v${&H  
public : &tlR~?$e*  
template < typename T > /'-:=0a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @;||p eU  
  { pWMiCXnW  
  return assignment < T > (t); D"`%|`O  
} {@Blj3;w}  
} ; X }m7@r@  
'9^E8+=|  
}R`8h&J  
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: ! a86iHU  
=L:[cIRrT;  
  static holder _1; <2n'}&F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Wl,%&H2S<  
I 'x$,s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q<z)q<e  
而不用手动写一个函数对象。 * zd.  
a^@+%?X  
r`?&m3IOP  
0w^jls  
四. 问题分析 I|$'Q$m~  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 WEno+Z~=1'  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 %0NLRfp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;])I>BT[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dz8-):  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0Wa#lkn$I  
g;$E1U=R-E  
五. 问题1:一致性 HkW/G[7x&  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| lTn;3'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5fU!'ajaN7  
)URwIe{  
struct holder wG_4$kyj  
  { aLV~|$: 2  
  // AdDQWJ^r  
  template < typename T > }'u3U"9)  
T &   operator ()( const T & r) const |__d 8a  
  { H!p!sn  
  return (T & )r; %(fL?  
} |d5ggf .w  
} ; Q%rVo4M#2  
7TP$  
这样的话assignment也必须相应改动: ZmNZS0j  
AzZi{Q ?  
template < typename Left, typename Right > pMOD\J:l,  
class assignment N[>:@h  
  { "_t4F4z  
Left l; X8 8F>1}  
Right r; 8a7YHUL<3i  
public : QT_Srw@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L+_8QK<  
template < typename T2 > o\d |CE;>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } RvWFF^,.  
} ; 4 uShM0qa  
P;jlHZ9?O  
同时,holder的operator=也需要改动: y*_K=}pk  
AmZuo_  
template < typename T > bG52s  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~Hs=z$  
  { cnbo +U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9_eS`,'  
} =+`D  
E`~i-kf  
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。 ma3Qi/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 O!o <P5X^  
T)`gm{T  
return l(rhs) = r; #uB[&GG}W  
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。 Yi[4DfA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .a {QA  
H%FM  
template < typename Tp > ^Wf S\M`  
class constant_t g/x_m.  
  {  2mQOj$Lv  
  const Tp t; )ukF3;Gt  
public : rYbCOazr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *jGPGnSo  
template < typename T > (yfXMp,x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]XY0c6 <  
  { 4AJ9`1d4  
  return t; >)4.$#H  
} )4PB<[u  
} ; |%-YuD  
Rb?~ Rs\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y!F:m=x<  
下面就可以修改holder的operator=了 |l$ u<3  
f]c <9Q>*  
template < typename T > UB a-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bZu$0IG  
  { L,6MF,vx  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6I"C~&dt  
} A^8x1ydZ  
Mg+4huT  
同时也要修改assignment的operator() A3j"/eKi2  
[~t yDLC  
template < typename T2 > !W(`<d]68:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } lelMt=  
现在代码看起来就很一致了。 SGQD ro=l  
=ydpU<aS  
六. 问题2:链式操作 !h?=Wv ==]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sLNNcj(Cy>  
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。 Y4`QK+~fH  
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。 V>AS%lXj  
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。 JfSdUWxT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {b[tA, >  
hw*1gm  
template < typename T > L -YNz0A  
struct result_1 L(;.n>/  
  { .3(;9};  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _Cj(fFL  
} ; mLQUcYfR  
(NPxab8e*  
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: @FU~1u3d  
Xty# vI  
template < typename T > |J\,F.{'  
struct   ref /;7ID41  
  { ]?M)NRk%S  
typedef T & reference; .5 ]{M\aA  
} ; 4'` C1a  
template < typename T > X'jr|s^s  
struct   ref < T &> {-J:4*`  
  { 3hLqAj  
typedef T & reference; ?@>;/@  
} ;  ; HP#bx  
RN vQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: D@:"f?K>  
t|<FA#  
template < typename T > q#jEv-j.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /e .D /;]  
  { T30Zk*V  
  return l(t) = r(t); brfKd]i  
} %Sul4: D#  
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。 "U*5Z:8?9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 YroNpu]s  
I ld7}R  
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 g1ytT%]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dGU8+)2cn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 CB6o$U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 TqAtcAurM  
最后的布局是: (U_wp's  
                Add ]H>+m 9  
              /   \ h mds(lv7  
            Divide   5 yZ5 x8 8>  
            /   \ }f]b't  
          _1     3 M}u1qXa  
似乎一切都解决了?不。 \@8*TS  
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~]Wd!z  
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。 -w\M-wc/$  
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: ljuNs@q  
1TIlINlJ  
template < typename Right > $HxS:3D%D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const JdO)YlM-  
Right & rt) const GY9y9HNZ  
  { KXq_K:r?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i+1Qf  
} .$P|^Zx,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b[yE~EQxr  
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。 N2[jO+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。 F;-90w  
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。 l=xt;c!  
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。 ^EuW( "  
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? K0oFPDJN  
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: qF'~F`6  
6e<^o H  
template < class Action > Gnk|^i;t  
class picker : public Action Co[n--@C  
  { Tt%}4{"  
public : -,|ha>r  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -Uri|^t  
  // all the operator overloaded 7=vYO|a/4  
} ; W_%W%i|  
Qm; BUG]  
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。 7OE[RX8!f  
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: $o"g73`3  
SOs,)  
template < typename Right > C38%H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /K@$#x_{  
  { ewym 1}o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /p 5=i  
} .&PzkqWZ  
VAs ( .y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y1WHy *s?  
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。 !LiQ 1`V{  
-;U3w.-  
template < typename T >   struct picker_maker EX+,:l\^  
  { n]v7V&mj\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {@45?L('  
} ; =zOe b/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > JjQVzkE  
  { J.W Ho c  
typedef picker < T > result; T/NjNEd#  
} ; LXNQb6!  
}PZ=`w*O  
下面总的结构就有了: 79wLT \&  
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=dseeG[To  
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%-%AWF]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Hd374U<8]T  
至此链式操作完美实现。 BGzO!s*@j  
hlC%HA  
]4o?BkL  
七. 问题3 oq. r\r  
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。 ??(Kwtx{  
qv uxhzF  
template < typename T1, typename T2 > &[~[~m|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `.8UKSH+  
  { V^2-_V]8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Um\0i;7 ~4  
} 8U=A{{0p  
o:9$UV[  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: B2(,~^39  
b2s~%}T  
template < typename T1, typename T2 > s7"i.A  
struct result_2 Z/7dg-$?'0  
  { I="oxf#q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ${>DhfF  
} ; Sr"/-  
fI]bzv;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? qtY m!g  
这个差事就留给了holder自己。 {R8=}Qo  
    [e1L{_*l  
/>F.Nsujy  
template < int Order > Hk9U&j$  
class holder; hfv%,,e  
template <> /WYh[XKe  
class holder < 1 > t%$@fjz  
  { 1a8$f5  
public : 5r7h=[N  
template < typename T > f'_M0x  
  struct result_1 L=g_@b   
  { oCuV9dA.  
  typedef T & result; Hm4bN\%  
} ; ;RHNRVP  
template < typename T1, typename T2 > e "n|jRh  
  struct result_2 v ): V  
  { Gkmsaf>  
  typedef T1 & result; "lrA%~3%[P  
} ; " '[hr$h3  
template < typename T > }dKLMNqPA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @ae>b  
  { >{t+4p4k.  
  return (T & )r; l"5y?jT  
} u5F}(+4r  
template < typename T1, typename T2 > 6pm~sD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j|(:I:]  
  { v|&s4x?D  
  return (T1 & )r1; N"1 QX6  
} Q.ukY@L.'  
} ; 4U{m7[  
+*.1}r&  
template <> 0Cq!\nzz  
class holder < 2 >  d1bhJK  
  { w+=Q6]FxJ  
public : mf2Mx=oy  
template < typename T > p:tN642  
  struct result_1 km4g}~N</  
  { 9I kUZW  
  typedef T & result; jCQho-1QN  
} ; Z Xb}R^O-  
template < typename T1, typename T2 > Y|RdzC M  
  struct result_2 |X3">U +-  
  { On%,l  
  typedef T2 & result; )E-E0Hl>7  
} ; YxyG\J\|,  
template < typename T > ANb"oX c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n_P(k-^U*  
  { }p{;^B  
  return (T & )r; *8UYSA~v  
} yoU2AMH2D^  
template < typename T1, typename T2 > OoM_q/oI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c[:Wf<% |  
  { t:T?7-XIE  
  return (T2 & )r2; Nb1J ~v  
} oyW00]ka  
} ; &^+3er rO  
j+Zt.KXjT  
>BJ}U_ck  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 |D<+X^0'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^@"c`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k>>`fE\K  
\ 3G*j`  
return l(i, j) = r(i, j); X:{WZs"[x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ev"M;"y  
r=$gT@  
  return ( int & )i; WIG=D{\Yx  
  return ( int & )j; Tq#<Po $  
最后执行i = j; =G>.-Qfs  
可见,参数被正确的选择了。 xFwXW )  
27iy4(4  
_+n;A46  
w[sR7T9*  
kwF]TO S  
八. 中期总结 [>p6   
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: waQtr,m)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~p^7X2% !  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q c3?}os2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )E~_rDTl  
QkE,T0,/?h  
Ut_mrb+W  
nsl*Dm"*F  
9A+M|;O  
9GPb$ gtx  
九. 简化 j{"[Ec  
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。 Rf:<-C0T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J#(,0h  
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: _.=`>%,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [TEcg^  
  +-*/&|^等 Z(UD9wY5m  
2. 返回引用。 A$<>JVv  
  =,各种复合赋值等 lM+ xU;  
3. 返回固定类型。 {_7Hz,2U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \k4pK &b  
4. 原样返回。 |z+9km7,  
  operator, A6i et~h[  
5. 返回解引用的类型。 IfB/O.;Kz  
  operator*(单目) *]2R.u  
6. 返回地址。 n}:t<  
  operator&(单目) AsAFUuI  
7. 下表访问返回类型。 n.Vtc-yZU  
  operator[] "*bk{)dz}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bP03G =`6w  
  operator<<和operator>> m#MlH=-  
agW9Go_F[  
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。 B52H(sm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o\60 n  
pU hc3L  
template < typename Left > *:j-zrwu&  
struct value_return ! ]\2A.b[  
  { :A#+=O0\z  
template < typename T > gY%&IHQ'  
  struct result_1 gLx/w\l6  
  { <tW:LU(!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t9Vb~ Ubdb  
} ; YLmjEs%  
?} X}#  
template < typename T1, typename T2 > kXEtuO5FUM  
  struct result_2 Of#K:`1@  
  { esteFLm`6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $l#{_~ "m7  
} ; '%ebcL  
} ; Efvq?cG&  
CrO`=\  
]hKgA~;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]4GZ'&m}  
obYn&\6  
下面我们来剥离functor中的operator() KK$ a;/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [ t$AavU.  
rg*^w!   
return l(t) op r(t) m r2S!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /W0E(8:C)  
return op l(t) =%L@WVbM  
return op l(t1, t2) 9#fp_G;=  
return l(t) op [,GU5,o  
return l(t1, t2) op ?$16 A+  
return l(t)[r(t)] `[bJYZBc2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (Z 8,e  
lvx]jd\  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: /4-}k  
单目: return f(l(t), r(t)); \kyM}5G(<0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Vpw[B.v  
双目: return f(l(t)); 5Edo%Hd6  
return f(l(t1, t2)); C/y(E |zC$  
下面就是f的实现,以operator/为例 44j,,k  
,m3":{G:t.  
struct meta_divide =+4 _j  
  { Hh@2m\HA  
template < typename T1, typename T2 > "4RQ`.S R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }>,CUz  
  { .8x@IWJD  
  return t1 / t2; D!/0c]"  
} PK}vh%  
} ; ?^F5(B[+Y  
AygvJeM_W  
这个工作可以让宏来做: $N dH*  
R|-j]Ne  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V pH|R  
template < typename T1, typename T2 > \ *k4+ioFnKE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L W?&a3e  
以后可以直接用 A9iQ{l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )gjGG8 Ee  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 4gya]  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) pkW5D  
VW~Xbyf  
VRB~7\A5<)  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _<3r'Y,  
M_; w %FV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  VmYBa(  
class unary_op : public Rettype x*J|i4  
  { Y6a$gXRT  
    Left l; lU& Q^Zj`  
public : El+Ft.7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 99EX8  
Z>&K&ttJ  
template < typename T > 97(n\Wt 2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W%WC(/hor  
      { wM0E%6 P  
      return FuncType::execute(l(t)); &#Wkww&Y  
    } Bqp&2zg)@  
w0X$rl1  
    template < typename T1, typename T2 > > R#9\/s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i j!*CTG  
      { 7G2vYKC'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 38"cbHE3  
    } n{3| E3  
} ; L*v93;|s  
9[Y*k^.!  
O[L\T  
同样还可以申明一个binary_op Nv{eE<<6  
Xa)7`bp<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {)@ j77P  
class binary_op : public Rettype T*8_FR<  
  { m qpd  
    Left l; '/dTqg*W  
Right r; ?N(u4atC  
public : \DaLHC~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {vjq y&?y  
\3M1.Q4$Gr  
template < typename T > D?%e"*>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kv/(rKLp*  
      { 6z PV'~q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K/~Y!?:J r  
    } C_C$5[~-:  
9X.gg$P  
    template < typename T1, typename T2 > C5cFw/',  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ')rD?Z9 ^  
      { b6]e4DL:R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )S#j.8P'B  
    } coSTZ&0  
} ; H8( C>w-'  
1ZKz3)K  
S7Qen6lm  
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 6OMb`A@/2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]yw_n^@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `9:v*KuM#R  
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。 xTGP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cK/PQsMP  
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。。。 UQSX<6"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $,g 3*A  
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) BSjbnnW}"  
下面是修改过的unary_op 8Er[M  
MwN1]d|6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > HK^a:BI  
class unary_op <nf=SRZ  
  { 9DmSs=A  
Left l; E*h0#m|)  
  bU:V%B?=]  
public : Z"4VH rA  
m)(SG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]<Z&=0i#9  
{jrZ?e-q  
template < typename T > IruyE(;HS  
  struct result_1 G3oxa/mO  
  { #*[,woNk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2lX[hFa5  
} ; |:dCVd<du  
\ YjB+[.  
template < typename T1, typename T2 > 3x,Aczb  
  struct result_2 4S^  
  { "9TxK6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U.d'a~pH  
} ; =%:JjgKc*t  
t%0r"bTi  
template < typename T1, typename T2 > k\Yu5)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qfwwh`;  
  { yLV2>kq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); AECxd[k$9  
} XB6N[E  
Ym3 "  
template < typename T > _-g-'Hr+N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cw*(L5b u  
  { *pDXcURw  
  return OpClass::execute(lt(t)); |TC3*Y  
} V]+o)A$  
?3.(Vqwog  
} ; ^A:!ni@3  
fQ2!sV  
GZxglU,3T  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ;a#}fX  
好啦,现在才真正完美了。 "US" `a2  
现在在picker里面就可以这么添加了: e5]&1^+  
4W[AXDS  
template < typename Right > C}t+t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *>?):-9"6N  
  { ,Zf :R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  O6M}W_  
} ~e,f)?  
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。 >DSNKU+j  
~gSF@tz@  
Ak<IHp^Q  
dj8F6\  
48R]\B<R{  
十. bind b'1/cY/!  
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。 *[XN.sb8E  
先来分析一下一段例子 xCDA1y;j  
Fh*q]1F  
XHwZ+=v  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]1YYrgi7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 gOBj0P8s|}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;m2"cL>{l  
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。 }I` ku.@5  
我们来写个简单的。 J)#5 9a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hX{g]KE>  
对于函数对象类的版本: +?4*,8Tmmz  
+ZD[[+  
template < typename Func > Eg287B  
struct functor_trait ?NL&x  
  { CuV=C Ay>  
typedef typename Func::result_type result_type; 4\ uZKv@,  
} ; <lg"M;&Ht  
对于无参数函数的版本: luP'JUq  
)]0[`iLe  
template < typename Ret > ~@)- qV^~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Vz=j )[  
  { \N'hbT=  
typedef Ret result_type; R{2GQB  
} ; es*_Oo1  
对于单参数函数的版本: s>9z+;~!  
%l9WZ*yZ`2  
template < typename Ret, typename V1 > X r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z L6~Eut  
  { 7(nz<z p  
typedef Ret result_type; / y":/" h  
} ; :$X4#k<  
对于双参数函数的版本: A{{q'zb!  
xv(xweV+d  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q;Ar&VrlNq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;|;h9"  
  { @xW"rX#7f  
typedef Ret result_type; &cn%4Er  
} ; K~fDv  i  
等等。。。 s%S_K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \( Gf+  
],fwZd[t  
template < typename Func > ~#N.!e4  
struct func_return >%jEo'0;_  
  { 3; -@<9  
template < typename T > Jnu}{^~  
  struct result_1 rSc,\upz  
  { `o^;fcnG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2yCd:wg  
} ; T9XW%/n  
J1u@A$4l?  
template < typename T1, typename T2 > f)ucC$1=  
  struct result_2 ~ (l2%(3G  
  { Y9I #Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1o5Y9#7  
} ; x1&b@u  
} ; {W:)oh>  
dl3LDB  
/!&b'7y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 edImrm1f  
99+/W*C  
template < typename Func, typename aPicker > R; Gl{  
class binder_1 X-;Qorb^  
  { |=h)efo}  
Func fn; hsQrd%{f  
aPicker pk; ;'WzfJ!q  
public : -Uhl9 =  
C^8)IN=$  
template < typename T > f@xfb ie !  
  struct result_1 ixI5Xd<  
  { M#8Ao4 T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J:TI>*tn  
} ; '#An+;x{  
tr9_bl&z  
template < typename T1, typename T2 > ^&Rxui  
  struct result_2 +y{93nl  
  { 3Av(|<cR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3Mh,NQB  
} ; D=I5[t0c4  
gQ@Pw4bA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 65`'Upu  
.KwuhmR  
template < typename T > PE6u8ZAb"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AN:RY/ %Wo  
  { <DlanczziF  
  return fn(pk(t)); ]rX?n  
} }9+1<mT9a/  
template < typename T1, typename T2 > dnWt\>6& 2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i&s=!`  
  { g$^qQs)^N  
  return fn(pk(t1, t2)); $X<<JnsK  
} uB#B\i  
} ; ph&H*Mc  
by:xD2 5  
>-@{vyoOy  
一目了然不是么? % OfDTs  
最后实现bind b]qfcV  
/>2$ XwP  
N mjBJ_G  
template < typename Func, typename aPicker > ` S~@FX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j}?ZsnqV  
  { .X=M !  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B+q+)O+  
} n+F-,=0  
d`q)^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $>rfAs!  
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。 !=Kay^J~.  
+n.j.JP"X  
十一. phoenix 4[V6so0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *d,n2a#n5  
hb8@br  
for_each(v.begin(), v.end(), K&P{2Hndr  
( *~oDP@[S  
do_ -Fw4;&>  
[ fz?Wr: I  
  cout << _1 <<   " , " *y\tnsU  
] JjO/u>A3;7  
.while_( -- _1), @Q1F#IU  
cout << var( " \n " ) $O</akn;  
) \,IDLXqp  
); 1eR{~ ,  
yI)fu^  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: uY%3X/^j  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor /a/uS3&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =z /mI y<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: c$SxDYG  
uKAHJ$%  
_G8y9!J  
template < typename Cond, typename Actor > _itN.^  
class do_while AJ1$$c  
  { m4.V$U,H]  
Cond cd; /s0VyUV=  
Actor act; 89e.\EH  
public : ;\&bvGj8V  
template < typename T > Dlsa(  
  struct result_1 e$+? v2.  
  { n\)f.}YD8d  
  typedef int result_type; 1bAp{u&  
} ; Mn{Rg>X  
j9fL0$+FI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]{,=mOk  
~hw4gdtS  
template < typename T > u H;^>`DT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #Q)w$WR  
  { M@z/ gy^  
  do Hx/Vm`pRyX  
    { l:C0:m%  
  act(t); }8KL]11b  
  } !-o||rt  
  while (cd(t)); &CsBG?@Z|  
  return   0 ; &aht K}u  
} lukRFN>c"  
} ; G uI sM  
DG9;6"HBX  
0<Y&2<v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?#y<^oNM  
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。 [5#/& k{  
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。 {7szo`U2  
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。 x@\'@>_GM  
下面就是产生这个functor的类: sOHAW*+  
6Kc7@oO~  
NOr*+N\  
template < typename Actor > -Z& {$J  
class do_while_actor 2%%U)|39mB  
  { M@86u^80  
Actor act; |,~A9  
public : L}pFb@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I8>1RXz  
`\uv+^x{  
template < typename Cond > pKlT.<X7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S|h  m  
} ; z4UQ:z@  
`^h##WaXap  
@G{DOxE*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |#kf.kN  
最后,是那个do_ AiI# "  
~Q\ZDMTK  
+~AI(h  
class do_while_invoker 'bO? =+c  
  { '0]_8Sy&  
public : !|QeYGnq6  
template < typename Actor > @Oay$gP{T  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const C&"2`ll  
  { 7Zn Q] ?  
  return do_while_actor < Actor > (act); t$5]1dY$X  
} U,(+rMeY0  
} do_; #iU/Yg!  
bW3o%srxa  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wZb@VG}%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a6#PZ!1  
最后来说说怎么处理break和continue ^aoLry&i=  
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。 6Ky"4\e  
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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