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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda XK/@!ud"`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;Kq?*H  
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, U?^|>cMr  
x0;}b-f  
/ bu<,o  
lg  
  class filler +95dz?~  
  { %y7wF'_Y  
public : ftqW3VW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _]ttKT(  
} ; ?jm2|:  
I64:-P[\  
\fR:+rbQ&|  
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: +}0*_VW  
446hrzW>@  
6Vzc:8o>  
h>%JG'DV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }R5&[hxh4t  
x,c68Q)g  
d lLk4a+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,UZE;lXJ'Q  
BrcXn@tl  
6ch[B`[h,  
: 8<^rP  
二. 战前分析 wEc5{ b5M  
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。 7CMgvH)O  
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 cH-Zj  
n4&j<zAV{  
']Xx#U N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (g:W|hS  
  /* --------------------------------------------- */ <\~#\A=;  
vector < int *> vp( 10 ); B@vH1T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5nq-b@?L  
/* --------------------------------------------- */ f4I9H0d;!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); HbSx}bM_9  
/* --------------------------------------------- */ K$5P_~;QL  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `gs,JJ6N  
  /* --------------------------------------------- */ Ru aJ9O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?8}jJw2H  
/* --------------------------------------------- */ p% %Y^=z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Qu\l$/  
5o ^=~  
qWRMwvN{  
FOG+[v  
看了之后,我们可以思考一些问题: L [M8[~Hy  
1._1, _2是什么? L5uI31  
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。 x2wWp-Z  
2._1 = 1是在做什么? '|?r&-5 h  
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。 D?F5o^e"h<  
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。 J5IJy3d  
u.Yb#?  
X*"O'XCA  
三. 动工 bd*(]S9d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: O~OWRJ@p  
A3pQ?d[  
@BhAFv,7  
V=MZOj6  
template < typename T > 9cj-v}5j  
class assignment \^LR5S&  
  { {/!Gh\i  
T value; vkgL"([_  
public : Q^w]Nj(e_  
assignment( const T & v) : value(v) {} pdiZ"pe  
template < typename T2 > "Oko|3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [E7@W[xr  
} ; Jz0S2&  
tp2 _OQAQ  
KptLeb:Om  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .. TjEBp  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <F & hfy  
'B6H/d>  
bQjHQ"G  
3*JybMo"  
  class holder >G~;2K[  
  { 1&"1pH  
public : 0^Cx`xdX:  
template < typename T > S c Kfr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tb\pjLB][  
  { bM3e7olWS  
  return assignment < T > (t); AR3=G>hO,  
} L"/ato  
} ; D9C; JD  
^D[;JV  
k>hZ  
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: ".<p R} qp  
gNQJ:!  
  static holder _1; }!Lr!eALr  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9ksrr{tW  
5xUPqW%3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9 <m j@bI$  
而不用手动写一个函数对象。 GqxK|G1  
b;l%1x9r  
1*jm9])#  
iL1so+di  
四. 问题分析 cEu98nP  
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。 cfS]C_6d  
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。 nHjwT5Q+Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 gMn)<u>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e)"cm;BJ^P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _ 0E,@[  
Bx >@HU  
五. 问题1:一致性 ]XyJ7esg  
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?| So`"z[5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 R&xd ic!  
g XMkI$ab  
struct holder [?*^&[  
  { mJ7kOQ-.$  
  // B=`!  
  template < typename T > Yg.u8{H  
T &   operator ()( const T & r) const :tG5~sK  
  { Q.\ovk~,a  
  return (T & )r; xRN$cZC  
} s. [${S6O  
} ; `,[c??h  
0in6 z  
这样的话assignment也必须相应改动: JN)t'm[kyE  
W:J00rsv=`  
template < typename Left, typename Right > MJ08@xGa  
class assignment xpwzzO*U  
  { cTp+M L  
Left l; ]S ,GHPEN  
Right r; (tN$G:+")F  
public : UxtZBNn8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #cb6~AH  
template < typename T2 > yl%F<5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } DmsloPB?_  
} ; qW^l2Jff  
th,qq  
同时,holder的operator=也需要改动: ^5}3FvW  
=`H( `2  
template < typename T > jN0v<_PJED  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %BKTN@;7  
  { H'.eqZM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w"|c;E1;_  
} >0oc=9H8  
6:pN?|=6X  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1S:H!h3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :9Pqy pd+  
Fu$sfq  
return l(rhs) = r; 'P#I<?vB  
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。 W+X zU"l  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5hMiCod  
)j'b7)W\  
template < typename Tp > &IYkeGQr  
class constant_t 7Wu2gky3  
  { XjbK!.  
  const Tp t; w?q"%F;/  
public : PYe>`X?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f9$q.a*  
template < typename T > IYPLitT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const w=$_',5#Z  
  { RI=B(0 A  
  return t; /xzL!~g`6<  
} &#l M$7/  
} ; FCPbp!q6  
/2@@v|QL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 PdZSXP4;k  
下面就可以修改holder的operator=了 w[&BY  
-=w.tJD  
template < typename T > x&d<IU)5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Jo@9f(hq  
  { 1Rh&04O>VL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); SEmD's  
} ; o\wSHc  
-E1}mL}I`  
同时也要修改assignment的operator() %O${EN  
mVLGQlvVK  
template < typename T2 > BJ5#!I%h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #z.x3D@^r6  
现在代码看起来就很一致了。 5{> cfN\q  
m[f\I^ \%8  
六. 问题2:链式操作 T$e_ao|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 I f(_$>  
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。 uu>g(q?4II  
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。  a4yU[KK  
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~dER\%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T"jl;,gr]J  
4/4IZfznX  
template < typename T > I}X8-WFB  
struct result_1 u(R`}C?P'  
  { *))|ZE6jI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M<nn+vy`  
} ; ~xCy(dL^}  
Sa0\9 3oa  
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: 0Ju{6x(|  
>Vvc55z  
template < typename T > ;g9+*$Gw  
struct   ref ;#due  
  { lQzrf"N'  
typedef T & reference; ]x|sT Kv2  
} ; OX"`VE  
template < typename T > R+\5hI@ >i  
struct   ref < T &> };*5+XY^  
  { ]%."  
typedef T & reference; &Lw| t_y  
} ; [o~w>,a  
,<BTv;4p  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?6Gq &  
5>HI/QG  
template < typename T > PJLA^eC7>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "7g: u-  
  { _?ym,@} #  
  return l(t) = r(t); Z+?j8(:n  
} 2+enRR~  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 h5JXKR.1]c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6T-(GHzfHJ  
#L"h >,b  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Buo1o&&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &e(de$}xt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _heQ|'(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Wq4?`{  
最后的布局是: jHd~yCq  
                Add pr2d}~q4{  
              /   \ AXyuXB  
            Divide   5 SG~R!kN}Q  
            /   \ fKfi   
          _1     3 [# _ceg1G  
似乎一切都解决了?不。 2eNm2;  
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。 | 8AH_Fk  
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。 AA66^/t  
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: p"T4;QBxQ  
l$FHL2?Cp  
template < typename Right > A1|:$tED+2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'g#))y  
Right & rt) const 'D1@+FFU0  
  { X#J[Nn>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eRGip2^cq+  
} cX*^PSM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 u^ T2  
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。 T:si?7CR  
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。 0<Y)yNsV  
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。 +,smjg:O  
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。 Po2YDj`  
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? R}0c O^V  
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: a^2?W  
xkX, l{6  
template < class Action > A`@we  
class picker : public Action {PfE7KH  
  { os>|LPv4  
public : 3}H94H)]a  
picker( const Action & act) : Action(act) {} P"- ,^?6  
  // all the operator overloaded X \h]N  
} ; p5*i d5  
39OZZaWL  
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。 Bp}<H<@  
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: 4'{j'kuv  
$tb$gO  
template < typename Right > t0wLj}"U  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const c!I> _PD`&  
  { nI 6`/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^,?]]=mE  
} [P[syi#]t  
+%FG ti$[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > oV*3Mec  
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。 T-27E$0  
}g3)z%Xe'[  
template < typename T >   struct picker_maker ;1BbRnCr  
  { 2qN6{+]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U'@_fg  
} ; d=xweU<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m86w{b$8  
  { JK_sl>v.7  
typedef picker < T > result; N&=,)d~M  
} ; -8-Aqh8|  
^7(zoUn:  
下面总的结构就有了: aeSXHd?+(  
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。 4Jw0m#UN1  
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。 t.]oLG22r  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0BD3~Lv  
至此链式操作完美实现。 G $?VYC8;  
d(h`bOjI  
+ ('jqbV  
七. 问题3 JK,k@RE y]  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 JeiW z1t  
?p/i}28=y  
template < typename T1, typename T2 > @$Y`I{Xf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #w#B'  
  { ,cpPXcz?,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |,qz7dpe  
} C7PHZ`<  
* F&C`]  
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: O10h(Wg  
#.) qQ8*(  
template < typename T1, typename T2 > /\2s%b*  
struct result_2 3C.bzw^  
  { P_w+p"@m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5?QR  
} ; @v|_APy#  
YT#" HYO  
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? [_${N,1  
这个差事就留给了holder自己。 r] 2}S=[  
    T#T!a0  
TC ^EyjD  
template < int Order > qdOaibH_  
class holder; P E.^!j  
template <> .4U::j}  
class holder < 1 > #VD[\#  
  { DUa`8cE}  
public : 2TY|)ltsF  
template < typename T > K47W7zR  
  struct result_1 j5tA!o  
  { 5&6S["lt  
  typedef T & result; kIM* K%L}  
} ; 7IjFSN>  
template < typename T1, typename T2 > EpS"NQEe  
  struct result_2 YwEXTy>0  
  { Z5\u9E"]  
  typedef T1 & result; Zs)HzOP)9  
} ; kyz_r6  
template < typename T > 5^[V%4y>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s&z+j%;+o  
  { A"p7N?|%  
  return (T & )r; s4t>/.;x  
} :rwF5  
template < typename T1, typename T2 > oT.g@kf=H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k_$w+Q  
  { "<NQ2Vr]5  
  return (T1 & )r1; 5G= 2=E  
} KI#),~n S  
} ; D@&0 P&  
H<g- Bhv  
template <> Ql!$e&A|l  
class holder < 2 > d:Wh0y}  
  { @ScH"I];uA  
public : ,M5J~Ga  
template < typename T > T+RfMEdr  
  struct result_1 KZJ;O7'`  
  { aw {?UvL&  
  typedef T & result; ]uj6-0q){W  
} ; ho;Km  
template < typename T1, typename T2 > sZ7{_}B  
  struct result_2 EnZrnoGM  
  { %YA=W=Yd  
  typedef T2 & result; 4w\cS&X~C  
} ; (+(YO\ng6  
template < typename T > ,J~kwJ$L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \A Y7%>  
  { td&W>(3d  
  return (T & )r; ~M2w&g;1  
} z^O>'9#  
template < typename T1, typename T2 > jv?`9{-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T)qD}hl  
  { Jah~h44&  
  return (T2 & )r2; O\=3{  
} Mq8jPjL  
} ; bncIxxe  
:6./yj(  
6m|j " m  
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> >。 <9B\('  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _T7tq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wZ5 + H%x  
|#Z:v1]"  
return l(i, j) = r(i, j); '/J}T -,Z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M9[Fx= qY  
+K])&}Dw  
  return ( int & )i; inBBU[Sl  
  return ( int & )j; D}r,t_]Eb  
最后执行i = j; bT2b)nf  
可见,参数被正确的选择了。 2r^|  
hqmKUlo  
|Qo;=~7  
5VDqx@(  
rp (nGiI  
八. 中期总结 Uo#% f+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: a= +qR:wT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 06|+ _  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `B}( Ln  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %+ynrg-  
Y.$ '<1  
FY|.eY_7 {  
y'(l]F1]  
PF+v[h;,  
" qY Pi  
九. 简化 G'{$$+U^K  
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。 Q-k{Lqa-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mFC0f?nr  
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: ggR@& \  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 : n 4?  
  +-*/&|^等 6hv4D`d;o  
2. 返回引用。 W2e~!:w  
  =,各种复合赋值等 C: @T5m  
3. 返回固定类型。 WLma)L`L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Pwn"!pk  
4. 原样返回。 L1 1/XpR  
  operator, (iXo\y`z  
5. 返回解引用的类型。 N:[22`NP  
  operator*(单目) T0J"Wr>WY  
6. 返回地址。 M.iR5Uh  
  operator&(单目) {f3&s4xj=  
7. 下表访问返回类型。 dlsVE~_G  
  operator[] Sp3?I2 o  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Av:5v3%  
  operator<<和operator>> {{7%z4l  
%]S~PKx  
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。 2It$ bz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 03Pa; n  
g .ty#Z=:  
template < typename Left > R}'kF63u*  
struct value_return 6Lk<VpAa  
  { -'*\KA@u  
template < typename T > Z6F>SL  
  struct result_1 r<,W{Va  
  { =(Y 1y$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n8n(<  
} ; ;+t~$5  
~$-Nl  
template < typename T1, typename T2 > 5RCZv\Wd&  
  struct result_2 qPY OO  
  { f<bc8Lp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &rj3UF@hb  
} ; }YH@T]O}  
} ; !$P +hX`  
P#H|at  
(F@.o1No%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 28>PmH]7  
#-?pY"N,  
下面我们来剥离functor中的operator() )xYv$6=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: m22M[L(q  
28J ; 9  
return l(t) op r(t) gmkD'CX*A  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )y&}c7xW  
return op l(t) I%.KFPV  
return op l(t1, t2) Ta^l1]9.*  
return l(t) op 3)ac  
return l(t1, t2) op Z".mEF-b  
return l(t)[r(t)] !mLQdkTE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o7Ms]AblT  
[zmx  
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: q{I,i(%m8  
单目: return f(l(t), r(t)); >Q':+|K}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mVFz[xI  
双目: return f(l(t)); C,T9xm  
return f(l(t1, t2)); HH =sq  
下面就是f的实现,以operator/为例 q y"VrR  
D.elE:  
struct meta_divide `vs= CYs  
  { Blv!%es  
template < typename T1, typename T2 > Z |wM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) SJ$N]<d  
  { _X5@%/Vz  
  return t1 / t2; h&d%#6mB  
} <>\s#Jf/  
} ; PF5;2  
gn"Y?IZ?  
这个工作可以让宏来做: 2(~Y ^_  
)f(.{M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wG6@. ;3  
template < typename T1, typename T2 > \ 3";Rw9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @*Sge LeL  
以后可以直接用 +mP&B<=H)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mv9k_7<  
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 YYfX@`\  
(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。。。) S0?4}7`A  
Vp{e1xpY  
 Khd"  
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 (`h$+p^-y  
*{/ ww9fT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v_-S#(  
class unary_op : public Rettype wBlfQ w-N  
  { {*WJ"9ujp]  
    Left l; '6U~|d  
public : M, qX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `;Qw/xl_N  
t<S]YA~N'  
template < typename T > W'2T7ha Es  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H}G=%j0  
      { \\;i  
      return FuncType::execute(l(t)); <s/n8#i=H  
    } Fl{:aq"3  
u;1/.`NPB  
    template < typename T1, typename T2 > V/w:^@5+p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~<b/%l>h1  
      { ]iu}5]?)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); fh~"A`d  
    } R  Fgy  
} ; q;co53.+P)  
a(}dF?M=  
vd>K=! J  
同样还可以申明一个binary_op |X&.+RI  
hT:+x3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o!.\+[  
class binary_op : public Rettype [^wEKRt&  
  { _hP siZY9  
    Left l; N[e QT  
Right r; cBICG",TA  
public : H:9Z.|{Gv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 56 6vjE  
m\a_0!K  
template < typename T > R? aE:\A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CNwYQe-i  
      { 'u@_4wWp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5Z2E))UU  
    } c2M-/ x-:  
aq-`Bar  
    template < typename T1, typename T2 >  ut6M$d4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4R_Vi[i  
      { %7tQam  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l5sBDiir%  
    } =%u\x=u|  
} ; Q y(Gy'q~  
sj;8[Xy's  
97"dOi!Wh  
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 =+um:*a.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 a*4"j2j v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3f'dBn5  
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。 3$Ecq|4J:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $*)??uU  
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。。。 ^X2U A{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 z;Pr] *F  
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) (qn ;MN6<  
下面是修改过的unary_op ;zy[xg.7  
ejq2]^O4c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C)^FRnb  
class unary_op :uM2cc^  
  { *"rgK|CM$  
Left l; X8!=Xjl)  
  @NBWNgBv  
public : *2MM   
e&&;"^@-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .ZSGnbJ  
?O1:-vpZ  
template < typename T > f"XFf@!  
  struct result_1 k< b`v&G  
  { u15-|i{y7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; oicett=5  
} ; P3[+c4  
C N9lK29F)  
template < typename T1, typename T2 > m9*Lo[EXO  
  struct result_2 \EH:FM}l,  
  { u3{gX{so  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y-(),k_Q:  
} ; HV:mS*e  
cv fh:~L  
template < typename T1, typename T2 > "BB#[@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8+^?<FKa  
  { z`gdE0@;d3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); QusEWq)}<  
} StUiL>9T#  
k;V4%O  
template < typename T > @\gTi;u/x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }qUNXE@  
  { 6 bL+q`3>  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7?6?`no~JJ  
} )k5lA=(Yr+  
/a7tg+:  
} ; ,e"A9ik#  
p'afCX@J  
jF}zv  
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 LS:3Dtq  
好啦,现在才真正完美了。 t3 AZS0  
现在在picker里面就可以这么添加了: bH7[6#y$  
33d86H% ;  
template < typename Right > mT57NP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const iQ= %iou  
  { %N)o*H&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v4L#^Jw(^p  
} #plwK-tPR  
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。 I\R5Cb<p  
<YbOO{  
# k+Gg w  
#8;|_RU  
{8M=[4_`l  
十. bind 7e&R6j  
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。 Oq{&hH/'}  
先来分析一下一段例子 9IL#\:d1  
4!lbwqo  
OwIW;8Z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I`h9P2~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bhXH<=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 U*8;ZXi  
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。 ? WWnt^  
我们来写个简单的。 Kq/W-VyGh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6y)xMX  
对于函数对象类的版本: %h U8ycI*h  
7BCCQsz<  
template < typename Func > /'1UfjW>  
struct functor_trait TX{DZ#  
  { }~lF Rf  
typedef typename Func::result_type result_type; OVO0Emv  
} ; [KkLpZG  
对于无参数函数的版本: jIMaP T  
+MC>?rr_u  
template < typename Ret > K5(?6hr;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e,Xvt5  
  { uR"srn;^  
typedef Ret result_type; puS'9Lpp  
} ; ]I"oS?  
对于单参数函数的版本: p#.B Fy  
XgKtg-,  
template < typename Ret, typename V1 > 9bjjo;A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @f0~a  
  { CAY^ `K!  
typedef Ret result_type; c1wM"  
} ; aKaqi}IT  
对于双参数函数的版本: ".| 9h  
>]"5K<-1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c=H(*#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > zQ xZR}'  
  { AO;`k]0e  
typedef Ret result_type; ZZTPAmIr  
} ; _,b%t1v  
等等。。。 0 TSj]{[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !-r@_tn|  
mLD0Lu_Ob3  
template < typename Func > zsI0Q47\  
struct func_return T4T_32`XR  
  { '9GHmtdO,  
template < typename T > VS^%PM#:/  
  struct result_1 ,*0>CBJvv  
  { xk86?2b{)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mKZ?H$E%%  
} ; O7j$bxk/^  
J{$C}8V  
template < typename T1, typename T2 > !.L%kw7z  
  struct result_2 [7]p\' j  
  { Kv+E"2d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z!6\KV]  
} ; }"fP,:n"KN  
} ;  <_MQC  
%-]j;'6}cX  
!'ajpK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5@j?7%_8  
@okC":Fw,  
template < typename Func, typename aPicker > .eXIbd<C  
class binder_1 ".v9#|  
  { e`R*6^e  
Func fn; i>T{s-3v  
aPicker pk; I Jq$GR  
public : !`,6E`Y#  
c@ En4[a'  
template < typename T > * ok89 ad  
  struct result_1 ] V]~I.  
  { 6\O4R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -O~WHi5}  
} ; (T n*;Xjq  
9{i6g+  
template < typename T1, typename T2 > mMrvr9%  
  struct result_2  'm}~  
  { xm~ff+(&@S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M6 AQ8~z  
} ; s\o </ZDo  
gbr|0h>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S7wZCQe  
(0D0G-r:  
template < typename T > N3vk<sr@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2K, 1wqf'  
  { [ $.oyjd  
  return fn(pk(t)); FlVGi3  
} z^~uq:  
template < typename T1, typename T2 > S_c#{4n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const peGXU/5.I  
  { T>n,@?#K  
  return fn(pk(t1, t2)); 1$@k@*u\  
} JS&l h  
} ; S?hM  
R9S7p)B  
XpOsnvW  
一目了然不是么? 8 gOK?>'9  
最后实现bind Dr(.|)hv[&  
I" sKlMD  
l:Ci'=  
template < typename Func, typename aPicker > TKoO\\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }M'\s  
  { 9jaYmY]~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s26s:A3rh  
} z(1h^.  
7_#v_ A^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1P8$z:|~  
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。 mg'-]>$$]  
FjiLc=RXXz  
十一. phoenix SL%4w<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: zCO5 `%14  
*PL+)2ob  
for_each(v.begin(), v.end(), DKIDLf  
(  +tfmBZl^  
do_ b)@D*plS&  
[ b^Rg_,s  
  cout << _1 <<   " , " !6<2JNf  
] ^N Et{]x  
.while_( -- _1), aM?7'8/  
cout << var( " \n " ) L$@RSKYp  
) q#sMew\{  
); UfcM2OmbK  
6EX:qp^`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: cty~dzX^  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %l: %c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v~uwQ&AH  
那么我们就照着这个思路来实现吧: JEJ] '3  
!S(jT?'w  
Bu!Gy8\  
template < typename Cond, typename Actor > CoJaVLl  
class do_while dP)8T  
  { pVbX#3  
Cond cd; h3@mN\=h'  
Actor act; n=rPFp RLF  
public : *%Gy-5hM  
template < typename T > fM S-  
  struct result_1 0pkU1t~9  
  { Mv4JF(,S  
  typedef int result_type; Qt>yRt  
} ; 8VMq>-  
.V/TVz!b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^o?.Rph|i]  
ctt5t  
template < typename T > ;C{ 2*0"H|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m} Yf6:cr  
  { u{6*}6@fi  
  do OY"{XnPZ  
    { /jj}.X7yH  
  act(t); [&+wW  
  } p' /$)klt  
  while (cd(t)); >2VB.f  
  return   0 ; d8]6<\g  
} 6"_FjS3Sl  
} ; o`RTvG Xk  
l[\[)X3$  
0dIJgKanGP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |&RdOjw$u  
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。 BIcE3}dS8  
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。 b GwLfU  
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。 /tt  
下面就是产生这个functor的类: aK1|b=gVj  
!(SaE'  
xZ,g6s2o  
template < typename Actor > B*D`KA  
class do_while_actor x]a>Q),  
  {  Nu9mK  
Actor act; ?c>j^}A/N  
public : uv_*E`pN~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,HMB`vF  
eKStt|M'  
template < typename Cond > M5%u>$2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1Ete;r%5=  
} ; 7sLs+ |<"  
G e~&Ble  
p( Qm\g<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /3+7a\|mKr  
最后,是那个do_ nH T2M{R  
}GGFJ"  
dAAE2}e  
class do_while_invoker dnNc,l&g  
  { cm7aL%D$c  
public : -} Z  
template < typename Actor > umls=iz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;TaT=%  
  { z@iY(;Qo  
  return do_while_actor < Actor > (act); Sm,%>  
} IS!B$  
} do_; -{L[Wt{1  
:5CwRg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rcQ?E=V2O  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Sf*VkH  
最后来说说怎么处理break和continue 0c:CA>F  
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。 I{1w8m4O6  
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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