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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda dXTD8 )&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V*n$$-5 1-  
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\~k0u  
q(n"r0)=  
,>B11Z}PH  
Fip 5vrD  
  class filler zQ+Mu^|u+  
  { D9+qT<ojN  
public : ]T)N{"&N/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q"I(3 tp9[  
} ; +2iD9X{$MX  
~\am%r>  
 T7nI/y  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: f&CQn.K"  
D?dBm  
yy3x]%KK  
,yC..aI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Rrh6-]A  
WK$\#>T  
~u%$ 9IhM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2OoANiX  
o9}\vN0F  
K/zb6=->  
rN 9qH  
二. 战前分析 JtO}i{A  
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。 +q pW"0[  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ;B@#,6t/  
l,J>[Q`<  
E n7~wKF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .F,l>wUNe  
  /* --------------------------------------------- */ KKsVZ~<6u  
vector < int *> vp( 10 ); }W^@mi  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _>vH%FY  
/* --------------------------------------------- */ f+9eB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6?u`u t  
/* --------------------------------------------- */ (nQm9 M(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); n{N0S^h  
  /* --------------------------------------------- */ Jk%5Fw0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >c_fUX={  
/* --------------------------------------------- */ Y$>NsgQn6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ueJ^Q,-t  
=Fc]mcJ69  
oz=V|7,  
pyV`O[  
看了之后,我们可以思考一些问题: 'o)Y!VYnJF  
1._1, _2是什么? EPJ>@A>;D  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 CJk"yW[,|  
2._1 = 1是在做什么? VLV]e_D6s  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (W#CDw<ja  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ;"cQ)=s9Y  
0uD3a-J  
VHPqEaR  
三. 动工 /ckk qk"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W!$U{=  
K&&T:'=/  
 Y:/p0 o  
WyOav6/*K^  
template < typename T > vLxaZWr  
class assignment AS]8rH  
  { {J)%6eL?  
T value; 9n is8  
public : oUn+tu:  
assignment( const T & v) : value(v) {} C-A? mIC  
template < typename T2 > d`TiY`!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3|!3R'g/ >  
} ; c$,1j%[)  
842v^ 2  
&[{sA;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~ Rk.x +  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment md<^x(h"<  
U]}FA2  
3#'8 S_  
m#_Rv  
  class holder ##BbR  
  { =v^#MU{k?  
public : ,mx\ -lWFy  
template < typename T > q6rkp f,Tl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3O; H&  
  { _cJ)v/]  
  return assignment < T > (t); ML'y`S  
} r'yNc&~  
} ; 7b08Lo7b  
3#$X  
C_>XtcU  
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: '*L6@e#U  
5,p;b  
  static holder _1; OQfFS+6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lCUYE"o  
WPsfl8@D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /0qbRk i  
而不用手动写一个函数对象。 pt"9zkPj  
OnE%D|Tq=  
BFw_T3}zn  
$.C-_L  
四. 问题分析 8#JX#<HEo  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ?R)dx uj  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ?e6>dNw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Uc:NW   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wH!$TAZ:Yw  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "G%</G8M  
g/f6N z  
五. 问题1:一致性 m-azd ~r[  
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?| d/yF}%0QI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `dcz9 *  
mj$Ucql  
struct holder 2<B'PR-??y  
  { v.<mrI#?  
  // xE@/8h  
  template < typename T > }NyQ<,+mq&  
T &   operator ()( const T & r) const (o IGp  
  { Dh8'og)7  
  return (T & )r; =MQ/z#:-P  
} =3(Auchl$Y  
} ; Z[IM\# "  
m=l'9j"D  
这样的话assignment也必须相应改动: DNq(\@x[!  
Jf?6y~X>Y  
template < typename Left, typename Right > R6(:l; W  
class assignment l~;>KjZg  
  { 1b1Ab zN  
Left l; xA(z/%  
Right r; HuTtp|zM>  
public : <7Pp98si,u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @T\n@M]  
template < typename T2 > GqRXNs!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } kd^H}k  
} ; ?MRY*[$  
Cty#|6 k  
同时,holder的operator=也需要改动: _|GbU1Hz  
=J]WVA,GqA  
template < typename T > K{ar)_V/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const J;obh.}u"{  
  { u5A?; a  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \PE;R.v_:  
} ia'z9  
* HKu%g  
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。 d:';s~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 HGGq;Nbm  
:/|"db&`  
return l(rhs) = r; uTR^K=Ve  
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。 nFn!6,>E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7tcadXk0  
W\kli';jyC  
template < typename Tp > lNL=Yu2p_  
class constant_t iwJ_~   
  { D|9+:Y  
  const Tp t; Y}c/wF7o  
public : J |q(HpB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~'_cBJ 'XD  
template < typename T > hX{,P:d=f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Kn~Rck| ]  
  { tz@MZs09  
  return t; Eu?z!  
} |EE1S{!24m  
} ; +%W8Juu  
>u$8Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yc](  
下面就可以修改holder的operator=了 C[^V\?3ly:  
1Nt &+o  
template < typename T > '{d@Gc6.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /WTEz\k  
  { 0\%g@j-aD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^AP8T8v  
} .hat!Tt9  
OT{"C"%5t  
同时也要修改assignment的operator() KG'i#(u[  
+Y%6y]8  
template < typename T2 > ]b4IO4T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } lgOAc,  
现在代码看起来就很一致了。 GI%&.Vd  
I/f\m}}ba  
六. 问题2:链式操作 }g}Eh>U  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <sH}X$/  
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。 @RoZd?  
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。 D4=*yP  
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。 L^+rsxR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [*',pG  
.9jKD*U|  
template < typename T > x)::^'74  
struct result_1 W:d p(,L  
  { &3Zq1o  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sl]< A[jR  
} ; Zl9@E;|=  
WTvUz.Et  
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: -R`{]7V  
"D(Lp*3hj&  
template < typename T > ":Wq<Z'  
struct   ref vi,hWz8WB  
  { ~e{ @5.g  
typedef T & reference; GShxPH{_j  
} ; ||$&o!;/L  
template < typename T > AcH-TIgM/  
struct   ref < T &> !/zRw-q3B  
  { = S&`~+  
typedef T & reference; y?$DDD  
} ; +hxG!o?O  
jj5S+ >4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }47h0 i  
2B,O/3y  
template < typename T > TQa}Ps  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const AJPvwu}D  
  { P6:C/B  
  return l(t) = r(t); `Fy-"Uf  
} #z `W ,^C  
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。 h@:K=gg K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %ByPwu:f  
`9~ %6N?7#  
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 + ?1GscJ   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +EETo):  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 OZ[YB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7},A. q  
最后的布局是: u^80NR  
                Add @AsJnf$y  
              /   \ Cm}2>eH  
            Divide   5 o5 L^  
            /   \ J$dwy$n  
          _1     3 3*b5V<}'|  
似乎一切都解决了?不。 HgI!q<)  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ]-fkmnmWX  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 [|}IS@  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: {z#2gc'Q  
"}4%vZz  
template < typename Right > 'D\Q$q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bx@l6bpQ  
Right & rt) const TJ|Jv8j<s  
  { 0#q=-M/?`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VtreOJ+  
} #(8|9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qUe _B  
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。 7e/+C{3v  
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。 [K!9xM6  
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。 Gr"CHz/  
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。 ?1e{\XW  
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? ;JW_4;-  
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: .])prp8  
NFK`,  
template < class Action > eI #Gx_mg  
class picker : public Action APQq F/  
  { =OVDJ0ozZ  
public : G#M)5'Q]U  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  C0rf  
  // all the operator overloaded !40>LpL[  
} ; !3ggQG!e  
d[ N1zQW  
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。 ~%TWF+  
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: nla6QlFYn*  
[}RoZB&I  
template < typename Right > GK(CuwJe  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const U)S=JT~h  
  { :!ya&o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gL;Kie6Z  
} 4E'9;tA3l  
2iAC_"n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5E:$\z;  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 5of3&  
zM0NRERi  
template < typename T >   struct picker_maker I<SgKva;c  
  { k$EVr([  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K|& f5w  
} ; zmMc*|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /r}L_wI  
  { q2GW3t  
typedef picker < T > result; D7Q+w  
} ; En5oi  
[3%mNNk  
下面总的结构就有了: M>Q]{/V7T  
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。 lOIk$"Ne  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 >4 OXG7.&f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  ao(T81  
至此链式操作完美实现。 ~MpikBf  
;"3B,Yj  
jYsAL=oh,*  
七. 问题3 c/{FDN  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >.h:Y5  
,Z. sGv  
template < typename T1, typename T2 > Rx%S<i;9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^5mc$~1`  
  { L9x-90'q,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v gN!9  
} n,la<N]  
{Gxe%gu6K  
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: 7  ,Rg~L  
t6+m` Kq  
template < typename T1, typename T2 > )?n'ZhsX  
struct result_2 "Fz.# U  
  { "gM^o  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >rnVT K  
} ; Z$oy;j99y  
h}bfZL  
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? E?m~DYnU  
这个差事就留给了holder自己。 q76POytV|  
     cby#  
i`,FXF)  
template < int Order >  ;C]Ufk  
class holder; h}b:-a  
template <> xNz(LZ.c  
class holder < 1 > #-hO\ QdC  
  {  *kr/,_K  
public : >rG>Bz^Pu  
template < typename T > Io6/Fv>!  
  struct result_1 f| RmAP;X,  
  { *Cy54Z#  
  typedef T & result; +A9~h/"kt  
} ; $ /VQsb  
template < typename T1, typename T2 >  %Bq~b$  
  struct result_2 DM.lQ0xk  
  { 8^mE<  
  typedef T1 & result; |rmelQ-  
} ; 4=PjS<Lu8  
template < typename T > CB@7XUR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :qYp%Ub  
  { ~zp8%lEe  
  return (T & )r; "TRS(d|3  
} E&[5b4D@<  
template < typename T1, typename T2 > Ts iJK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |diI(2w  
  { qY_qS=H^  
  return (T1 & )r1; yzK;  
}  vSzpx  
} ; t0)1;aBZ  
VK}4 <u  
template <> 8&<:(mAP  
class holder < 2 > rTD+7 )E  
  { ?vXgHDs^T  
public : gLiJ&H  
template < typename T > 6W1GvM\e  
  struct result_1 dBWny&  
  { b F=MQ  
  typedef T & result; tRjv  -  
} ; ] 5Cr$%H=  
template < typename T1, typename T2 > ,5DJ54B!  
  struct result_2 b|#=kPVgL}  
  { A^U84kV=  
  typedef T2 & result; OV>& `puL  
} ; sEhvx +(  
template < typename T > Mk! Fy]3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hU)t5/h;K  
  { %Ymi,o>  
  return (T & )r; HB07 n4 |  
} Y$'j9bUJ  
template < typename T1, typename T2 > CEy\1D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f@*69a8  
  { ;p`1Y<d-O  
  return (T2 & )r2; AGhenDN V  
} )'shpRB;1  
} ;  Spm 0`  
1ni+)p>]  
)ycI.[C  
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> >。 gF6> /  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0b&# w  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'u,|*o  
Mw[3711v  
return l(i, j) = r(i, j); j,n:%5P\v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Xfiwblg  
]HKt7 %,  
  return ( int & )i; jP@ @<dt  
  return ( int & )j; {QG.> lB  
最后执行i = j; a`O'ZY  
可见,参数被正确的选择了。 .jrNi=BP*  
.#EU@Hc  
\S}/2]* 1  
zAgX{$/Fg  
R >xd*A  
八. 中期总结 Y;'<u\^M"  
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 0Xl`0"'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 p1N}2]e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 IQqUFP$8g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -jH|L{Iyq}  
dPUe5k)G_  
1M ?BSH{  
-cqE^qAdX  
z?/_b  
a~}q]o?j  
九. 简化 $4bc!  
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。 F:j@JMpQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 osC?2.  
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: .7iRV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 i_qY=*a?y  
  +-*/&|^等 \w9}O2lL  
2. 返回引用。 WfPb7T  
  =,各种复合赋值等 J[/WBVFDf  
3. 返回固定类型。 mhbczVw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `}X3f#eO&  
4. 原样返回。 f*k7 @[rSv  
  operator, IjI'Hx  
5. 返回解引用的类型。 dsTX?E<R  
  operator*(单目) 3%v)!dTa<^  
6. 返回地址。 }[0nTd  
  operator&(单目) N0 {e7M  
7. 下表访问返回类型。 W>3S%2d  
  operator[] -^&=I3bp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 hSehJjEoM  
  operator<<和operator>> :{u`qi  
0`/G(ukO  
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。 ,dC.|P' `  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: x $uhkP  
7# AIX],  
template < typename Left > ^*.[b  
struct value_return v h,(]t  
  { d/_D|ivZ=  
template < typename T > GRZz@bAO?$  
  struct result_1 Dka,v  
  { C-M_:kQ[U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +p 6Ty2rz  
} ; xHgC':l(0  
(p]FI#y  
template < typename T1, typename T2 > ?Y"%BS+pt  
  struct result_2 pBtO1x6x/  
  { `[H^ `   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :7e*- '  
} ; gt{kjrTv&  
} ; _CD~5EA:  
WD5J2EePT  
(MGg r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait J[lC$X[  
Hq.rG-,p  
下面我们来剥离functor中的operator() eV7;#w<]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Vr2A7kq  
gP_N|LuF"  
return l(t) op r(t)  : (UK'i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) uFr12ZFgK  
return op l(t) 0/HFLz'  
return op l(t1, t2) M9)4ihK  
return l(t) op Wf c/?{  
return l(t1, t2) op v[L+PD U  
return l(t)[r(t)] a (U52dO,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [?K>s>it  
[>ghs_?dZ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 77\+V 0cF  
单目: return f(l(t), r(t)); u\LNJo| B  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1$Hou   
双目: return f(l(t)); Q4XlYgIV2A  
return f(l(t1, t2)); oh5'Isb$  
下面就是f的实现,以operator/为例 sL@\,]Y  
SZGR9/* ^  
struct meta_divide ]_ C"A  
  { Pe`mZCd^  
template < typename T1, typename T2 > s;A7:_z#7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) a1pp=3Pd?~  
  { @i ~A7L0/  
  return t1 / t2; +4yre^gC  
} `v -[&  
} ; ~'M<S=W  
=lAjQt  
这个工作可以让宏来做: IfmQP s+f  
=g+}4P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ LR=Ji7  
template < typename T1, typename T2 > \ $RDlM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /LFuf`bXV  
以后可以直接用 vyZ&%?{*R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dN5{W0_  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 8N&' n  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) oAO{4xP  
XG|N$~N+2  
} =OE.cf@  
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 B*tYp  
c64^u9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @)>Z+g  
class unary_op : public Rettype h,c*:  
  { @c^ Dl  
    Left l; (dlp5:lQz  
public : 88HqP!m%P:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <::lfPP  
jG>W+lq  
template < typename T > 9#9 UzKX#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @gN"Q\;F  
      { O2fq9%lk  
      return FuncType::execute(l(t)); ^ ]9K>}  
    } _}R9!R0O  
Vn5T Jw  
    template < typename T1, typename T2 > 7y$\|WG?!r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ((ebSu2-?$  
      { A}ZZQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :k\#=u(  
    } ULiRuN0 6  
} ; pGD@R=8  
V'9.l6l   
WEwa<%Ss  
同样还可以申明一个binary_op a``|sn9  
m-t: ' B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?^voA.Bv<  
class binary_op : public Rettype MtkU]XKGT  
  { 9FDu{4:  
    Left l; vRe{B7}p;  
Right r; F! =l r  
public : +W4}&S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OZ\6qMH3e  
#Hrzk!&9   
template < typename T > L/"MRQ"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HAjl[c  
      { j n^X{R\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %,bD| NKp  
    } >!Yuef <P  
Cd*h4Q]S  
    template < typename T1, typename T2 > UDEGQ^)Xz|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t@!n?j I  
      { ?%5VaxWJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,D{7=mDVm  
    } X,Na4~JO(  
} ; {KgA V  
2 GRI<M  
Ay(p~U;gN*  
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 CM?:\$ 4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n^nE&'[?0g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x3ZF6)@  
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。 B@F@,?K4%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! FJeh=\  
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。。。 @jn&Wf?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Gd!-fqNa'x  
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) 'dwW~4|B  
下面是修改过的unary_op %jHm9{|X  
#I=EYl=Vvi  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > CNN9a7  
class unary_op AYnPxiW|  
  { ?I=1T.  
Left l; 2|;|C8C  
  ZPZh6^cc  
public : os5$(  
Vg'R=+Wb  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &Ym):pc  
<IR#W$[  
template < typename T > (~DW_+?]'  
  struct result_1 9w-\K]  
  { *s4|'KS2o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [Vs\r&qL  
} ; ,)`_?^ \$f  
%}@iz(*}>  
template < typename T1, typename T2 > i >3`V6  
  struct result_2 ?W'z5'|  
  { nkHl;;WJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !R8%C!=a  
} ; R&|.Lvmc/  
MtJ-pa~n  
template < typename T1, typename T2 > :{a< ~n`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pyhXET '  
  { |mt W)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZxvH1qx8  
} es7;eH*O9  
8$NVVw]2,  
template < typename T > YNBM\Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =2&\<Q_Fi  
  { :UdW4N-  
  return OpClass::execute(lt(t)); S# ]] h/  
} ^BF}wQb :j  
&ZD@-"@  
} ; 8xB-cE  
u[)X="-e#  
m4m-JD|v  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 58Ibje  
好啦,现在才真正完美了。 ?"@Fq2xgB4  
现在在picker里面就可以这么添加了: v*.R<- X:  
)=f}vHg$  
template < typename Right > O?OAXPK2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jq H)o2"/  
  { hJM& rM7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); L62'Amml  
} IRbyW?/Xv  
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。 kQ>2W5o-d-  
QYbB\Y  
Ovt]3`U9J  
qe.QF."y  
F>\,`wP  
十. bind fAJyD`]Z  
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。 Kxr{Nx  
先来分析一下一段例子 w Q[|D2;  
"5N4 of 8  
y11^q*}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z 7@'I0;A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2_pF#M9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #czI nXTTx  
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。 jz f~n~  
我们来写个简单的。 Vq3NjN!+5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <.)=CK  
对于函数对象类的版本: c';~bYZ  
d~8U1}dP  
template < typename Func > =>'8<"M5z  
struct functor_trait `sm Cfh}j6  
  { ]\yB,  
typedef typename Func::result_type result_type; THwM',6  
} ; CzV;{[?~;  
对于无参数函数的版本: z#+WK| a  
[h-6;.e  
template < typename Ret > XKGiw 2 C  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {v*4mT  
  { |V5BL<4  
typedef Ret result_type; !EIH"`>!  
} ; P"NI> HM  
对于单参数函数的版本: o'lG9ePM|  
`p\%ha!,w  
template < typename Ret, typename V1 > /D"T\KNWr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > im*sSz 0 (  
  { 7=fM}sk  
typedef Ret result_type; "\*)KH`C  
} ; hp)>Nzdx  
对于双参数函数的版本: }#1.$a  
 Z`*V9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $+PioSq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > XtO..{qU  
  { SGl|{+(A  
typedef Ret result_type; U)kyq  
} ; mH,s!6j?Vp  
等等。。。 4>(K~v5;N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Mg\588cI  
#m|el@)  
template < typename Func > 9,fV  
struct func_return I~l_ky|a !  
  { MNs<yQ9I'  
template < typename T > |6d:k~p  
  struct result_1 l]|&j`'O  
  { bpsyO>lx/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q3>qT84  
} ; r^"o!,H9q  
:fmV||Q  
template < typename T1, typename T2 > MLr L"I"  
  struct result_2 .g/!u(iy  
  { VQ!4( <XD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m LajiZ Bf  
} ; o2(w  
} ; AkW,Fp1e  
ANPG3^w  
:G#%+,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y#lAG@$  
X)SUFhP\  
template < typename Func, typename aPicker > 8GxT!  
class binder_1 O#igH  
  { n^QDMyC;I  
Func fn; m@nGXl'!  
aPicker pk; !& c%!*  
public : > X  AB#  
(NUXK  
template < typename T > f]1 $`  
  struct result_1 o,k#ft<  
  { Ty b_'|?rW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; leHKBu'd  
} ; IO #)r[JZ  
{$N\@q@v~  
template < typename T1, typename T2 > <=uO*s>%  
  struct result_2 ruqE]Hx9(  
  { e~QLzZ3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j 1'H|4  
} ; NHZMH!=4:n  
crd|r."  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yYOV:3!"  
akw:3+`  
template < typename T > :8n?G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CWs;1`aP  
  { yq3"VFh3d  
  return fn(pk(t)); ?_pd#W=!  
} ,S(_YS^m  
template < typename T1, typename T2 > w}}+8mk[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9F,XjPK=  
  { yMNOjs'c {  
  return fn(pk(t1, t2)); FIn)O-<  
} $.DD^ "9  
} ; RW>F %P  
m$Tt y[0  
)P1NX"A  
一目了然不是么? ivdPF dJ  
最后实现bind }J5iY0  
p38s&\-kEN  
L%9yFg%u  
template < typename Func, typename aPicker > |q o3 E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UL7%6v{'*  
  { 5}N O~Xd<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Cyv_(Oh?dv  
} 'iYaA-9j  
uJ*|SSN~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ku^2K   
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。 C~iFFh6:  
b(ryk./ogx  
十一. phoenix VAxk?P0j6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _}Gs9sHr0K  
RkdAzv!Y7  
for_each(v.begin(), v.end(), :Z ]E:f0P  
( 7Ph+Vs+h  
do_ `Geq,  
[ d\z':d .Tt  
  cout << _1 <<   " , " ,Ur~DXY  
] {iq{<;)U?U  
.while_( -- _1), HSl$ U0  
cout << var( " \n " ) ]*S_fme  
) ,/L_9wV-\  
); 1_W5@)  
Qe/=(P<  
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: Hi{!<e2  
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 hG'2(Y!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _Q;M$.[zyR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: CQY/q@7  
a-TsD}'X  
zGFW?|o<  
template < typename Cond, typename Actor > "ZVBn!  
class do_while 8<^6<c  
  { ^_ZQf  
Cond cd; :kI x?cc  
Actor act; .uagD[${  
public : d>4e9M "  
template < typename T > **YNR:#Y  
  struct result_1 RZE:WE;5  
  { PZA;10z  
  typedef int result_type; $j}sxxTT  
} ; e$(i!G)  
*DoEDw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~h[lu^ZSi  
G@Zi3 5  
template < typename T > S+OI?QS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ")M.p_b[Z=  
  { 8CSvg{B  
  do !c`Q?aGV)  
    { Y=rW.yK8  
  act(t); Iei4yDv ;  
  } l1_X5DI  
  while (cd(t)); s_h <  
  return   0 ; &akMj@4;R  
} lB\j>.c  
} ; ?y45#Tk]  
Q}Vho.N@=  
!%M-w0vC9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :U[_V4? 7  
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。 E 0pF; P5  
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。 0Rk'sEX,  
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。 01q7n`o#zf  
下面就是产生这个functor的类: @%cJjZ5y  
"RX?"pB  
{}^ELw  
template < typename Actor > LA@}{hU  
class do_while_actor x}>tX  
  { Tx_(^K  
Actor act; (1} Ndo^;w  
public : /7"1\s0U  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?H c A&  
246lFx G.  
template < typename Cond > /+1Fa):  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Oc'z?6axWv  
} ; SCH![Amq  
D\l.?<C  
_0j}(Q>|H#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S+>]8ZY  
最后,是那个do_ x)yf!Dv5$  
|f}NO~CA  
&lS0"`J=  
class do_while_invoker tx1jBh:e=  
  { z|?R=;,u`  
public : coFg69\^  
template < typename Actor > O`0$pn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const DVcu*UVw  
  { ry]7$MQyV  
  return do_while_actor < Actor > (act); v#+w<gRq  
} :d2u?+F  
} do_; t(rU6miN  
G-^ccdT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W=\dsdnu*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _TXV{<E6  
最后来说说怎么处理break和continue omA*XXUx=8  
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。 Y#Vy:x[  
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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