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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda rj2r#{[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1WUFk?p  
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, %vf2||a$BS  
zbIwH6  
O?j98H Sya  
Z!]U&Ax`Z  
  class filler 5I8FD".i  
  { s% L" c  
public : S1H47<)UF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I9:G9  
} ; )MD*)O  
68'-1}  
P xP?hk  
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: #czyr@  
UALg!M#  
c5B_WqjJ  
T}w*K[z $  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @Q$ /eL  
9?g]qy,1)  
MUCJ/GF*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |L.~Am d  
(Qx-KRH  
/,rF$5G,  
aV?}+Y{#  
二. 战前分析 2#n$x*CY  
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。 q5I4'6NF  
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 /v bO/Mr  
RK~FT/  
K)h"G#NZM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Cb@S </b  
  /* --------------------------------------------- */ (}~eD  
vector < int *> vp( 10 ); _A)_K;cz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); < ;%q  
/* --------------------------------------------- */ XC$+ `?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0>~6Z  
/* --------------------------------------------- */ 5QL9 w3L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qh)!|B  
  /* --------------------------------------------- */ +}(B856+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2W"cTm  
/* --------------------------------------------- */ q*RaX 4V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,syA()  
/ie3H,2  
y1\^v_.^  
cP#]n)<  
看了之后,我们可以思考一些问题: pZ_FVID  
1._1, _2是什么? G7_"^r%c9;  
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。 2,XqslB)  
2._1 = 1是在做什么? ,$6MM6W;-F  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 *v:,rh  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ?^yh5   
5cNzG4z  
K&D}!.~/  
三. 动工 !(ux.T0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]!tYrSM!  
Za:BJ:  
Z'EO   
)(ZPSg$/F  
template < typename T > Pu%>j'A  
class assignment $MJDB  
  { >e$^# \D  
T value; &W!d}, ;  
public : <k-@R!K~JC  
assignment( const T & v) : value(v) {} li_pM!dWU_  
template < typename T2 > $NGtxZp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S9"y@F <  
} ; 3R=3\;  
P"PeL B9K  
S4:\`Lo-;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1M~:]}*<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b1,T!xL  
]g-qWSKU  
w7t"&=pF7  
6m{$rBR  
  class holder z7Rcnr;  
  { w`#0 Y9O  
public : 9y|&T  
template < typename T > xZ'` _x9l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g 2 { ?EP  
  { HH~  du  
  return assignment < T > (t); (+Kof  
} ^a#&wW  
} ; H'h4@S  
zju,#%  
(Q]Y> '  
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: iQ}sp64  
7@y!R   
  static holder _1; sv{0XVn+^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :Ye#NPOI  
6$vh qg}f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z.9FDQLp  
而不用手动写一个函数对象。 OD/P*CQ_  
(zYSSf!I  
teS0F  
i!}nGJGg  
四. 问题分析 gK#fuQ$hH  
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。 ZNC?Ntw  
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。 CT:eV7<>s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 gZ >orZL'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -^xKG'uth  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L"du"-  
ND9>`I 5  
五. 问题1:一致性 Y <i}"eI*  
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?| [[r3fEr$!p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j!_^5d#d  
K\E]X\:  
struct holder H- qP>:  
  { |&RX>UW$W  
  // @?cXa: tX  
  template < typename T > ~Ow23N  
T &   operator ()( const T & r) const qH$rvD!]  
  { -0IFPL8  
  return (T & )r; W;g+R-  
} dVtLYx  
} ; DHNii_w4v  
SU}oKii /  
这样的话assignment也必须相应改动: ,lS-;.  
ihY^~  
template < typename Left, typename Right > f5qHBQ  
class assignment ,<j5i?  
  { [tK:y[nk  
Left l; @C [|'[xQ  
Right r; I)%jPH:ua  
public : c^)E:J/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P<JkRX  
template < typename T2 > u.4vp]eU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |afK"N  
} ; _3G)S+ 7#  
PEn^.v@  
同时,holder的operator=也需要改动: BRzWZq%r3  
qg:I+"u  
template < typename T >  p6l@O3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s=Q*|  
  { +C;#Qf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }' 0Xz9/ l  
} ~Q 9)Q  
MkGq%AE`Y  
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。 R9-JjG2v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8 ]MzOGB8  
pV|?dQ  
return l(rhs) = r; !vp!\Zj7o  
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。 jh](s U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v.v%k2;  
:#htOsP  
template < typename Tp > s /q5o@b{  
class constant_t (U(x[Df)  
  { K2 K6  
  const Tp t; A.x}%v,E  
public : }w^ T9OC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >MY.Fr#.m  
template < typename T > WB [G!'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const LtWU"42  
  { EI+/%.,  
  return t; 29657k8  
} 5@A=, GPUn  
} ; xt0j9{p  
z\d2T%^:g(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gH55c aF<  
下面就可以修改holder的operator=了 ;C3?Ic  
`+;oo B  
template < typename T > SWd[iD  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^J~4~!  
  { QLU; .&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); NG!Q< !Y  
} Vzm+Ew _  
D\*_ulc]  
同时也要修改assignment的operator() 6="&K_Q7  
+p<R'/  
template < typename T2 > #LgoKiP!Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q=i<vcw  
现在代码看起来就很一致了。 j6(IF5MqP  
H{zuIN/.1  
六. 问题2:链式操作 'c{]#E1}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JP*mQzZL  
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。 Y[?Wt/O;  
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。 iB`]Z@ZC  
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|dzd<kE6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct eaP$/U D?  
[4rMUS7-m"  
template < typename T > L([>yQZ  
struct result_1 pAmI ](  
  { e`1s[ ^B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6mpUk.M"  
} ; =U`c }dhS  
i3j jPN!  
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: E9-'!I!  
3g:+p  
template < typename T > e-=PT 1T`  
struct   ref =:8=5tj  
  { }AYSQ~:  
typedef T & reference; () ;7+  
} ; !$# 4D&T  
template < typename T > FY*0gp  
struct   ref < T &> $_5v^QL  
  { A|Gqjy^;@  
typedef T & reference; &\[J  
} ; o e"ShhT  
nDw9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: u Aa>6R  
ofCP>Z-  
template < typename T > #eyx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R)Fl@ Tn  
  { &r!>2$B\  
  return l(t) = r(t); )!72^rl  
} kcUt!PL  
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。 h1)\.F4G  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 OXV@LYP@  
XX6)(  
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 OAOmd 4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: t}l<#X5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z# B) b5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ooy96M~_G  
最后的布局是: x%&V!L  
                Add -v@^6bQVp  
              /   \ c7wgjQ[   
            Divide   5 {v(|_j&:o  
            /   \ epm|pA*  
          _1     3 3i~{x[Jc  
似乎一切都解决了?不。 I =pdjD  
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。 +?tNly`  
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。 J1t?Qj;f3  
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: R!CUR~F  
6V/mR~F1r  
template < typename Right > ~VF,qspO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *A`^ C  
Right & rt) const XW:(FzF  
  { GssoT<Y)Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g'E^@1{  
} 9x< 8(]\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 uESHTX/[  
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。 2c]O Mtk  
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。 E;0"1 P|S  
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。 0@;E8^pa  
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。 c7_b^7h1  
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? ,3u19>2  
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: :;QLoZh^  
4r$t}t gX  
template < class Action > [$X(i|6  
class picker : public Action F!8425oAw  
  { -xlI'gNg7  
public :  .~']gih#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ` (<>`  
  // all the operator overloaded 9AaixI  
} ; ~Tolz H!  
@P/{x@J  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 UQ y+ &;#5  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: `SWK(='  
#=rI[KI  
template < typename Right > -v] 0@jNe  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const WJWhx4Hk  
  { 7 m%|TwJN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U*t `hn-xs  
} TkykI  
?(N(8)G1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]up:pddIh  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~QXNOtVsN  
-xXM/3g1u  
template < typename T >   struct picker_maker XUWza=BR"  
  { _G42|lA$/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3[$VW+YV  
} ; IiL?@pIq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [@)|j=:i:  
  { }v{F9dv  
typedef picker < T > result; l6RJour  
} ; =y ff.3mW\  
DE tq]|80m  
下面总的结构就有了: {^v50d  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 uG<+IT|x  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 -95 `.o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /D~:Ufw  
至此链式操作完美实现。 cuHs`{u@P  
^,50]uX_  
6Dch+*4*@  
七. 问题3 %PQC9{hUy$  
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。 ITTC}  
> 2$M~to"1  
template < typename T1, typename T2 > 9r!%PjNvE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $W)FpN;CW/  
  { /[mCK3_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )pJzw-m"  
} }9'rTLM  
<[*s%9)'9  
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: p?%G|Q  
eL],\\q  
template < typename T1, typename T2 > *fx<>aK  
struct result_2 M@.1P<:h  
  { IV\@GM:ait  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5s0H4?S  
} ; edm&,ph]  
X|b~,X%N  
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? h/X),aK3  
这个差事就留给了holder自己。 sUA)I%Q!  
    a/_ `1  
B^oXUEOImq  
template < int Order > }/6jom9U?  
class holder; 6(wpf^br2  
template <> H|Eu,eq-E  
class holder < 1 > L3&NGcd  
  { ^LZU><{';  
public : he/FtkU  
template < typename T > &9'6hMu  
  struct result_1 ")TI,a`  
  {  B} :[~R'  
  typedef T & result; #<)u%)`  
} ; q4VOK 'N  
template < typename T1, typename T2 > Yx,  
  struct result_2 e-Eoe_k  
  { @o8\`G  
  typedef T1 & result; idV4hMF9  
} ; Pocm.  
template < typename T > hD;[}8qN{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m]V5}-?al  
  { xl s_g/Q  
  return (T & )r; &a O3N  
} {>Zc#U'  
template < typename T1, typename T2 > 7Rq;V=2YV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BK,= (;d3  
  { D=e&"V a  
  return (T1 & )r1; ,1od]]>(O  
} "=HCP,  
} ; 4"0`J  
!\CoJ.5=  
template <> <s  $~h  
class holder < 2 > c 8#A^q}  
  { +DksWb D  
public : ]^"*Fdn  
template < typename T > dqnxhN+&  
  struct result_1 ,xNuc$8Jd  
  { [CJ&Yz Ji  
  typedef T & result; 8LB+}N(8f  
} ; ) =sm{R%T  
template < typename T1, typename T2 > (@mvNlc:  
  struct result_2 F.K7w  
  { 1)vdM(y3j  
  typedef T2 & result; kpcIU7|e  
} ; 5|";L&`  
template < typename T > <1>\?$)D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const crUt8L-B4  
  { Em-88=X O  
  return (T & )r; Ydh]EO0'  
} J)6f"{} &  
template < typename T1, typename T2 > nUD)G<v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g*TAaUs|n  
  { {!@Pho)Q  
  return (T2 & )r2; l}># p'$  
} V07e29w  
} ; nxw]B"Eg  
\XD&0inv  
zaf%%  
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> >。 ul1#_xp  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $xJVUV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y]Td+ Zi  
!0{":4 \  
return l(i, j) = r(i, j); aovRm|aOo'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1 ^TOTY  
PSNfh7g  
  return ( int & )i; q0,Diouq  
  return ( int & )j; _py%L+&{  
最后执行i = j; 43^%f-J 5  
可见,参数被正确的选择了。 F_$eu-y  
-=I*{dzly  
iZ yhj%#  
y".uu+hL`  
:D`ghXj  
八. 中期总结 17 Hdj  
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`|&rggN  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "X=l7{c/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [/.o>R#J(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor % V/J6  
3V>2N)3`A  
9l5l"Wj&  
LxC*{t/>8  
0.Pd,L(  
?kMG!stgp}  
九. 简化 a=>PGriL  
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。 s~W:N .}*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `}Ssc-A  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: =yJJq=!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e p* (  
  +-*/&|^等 n$i}r\ so  
2. 返回引用。 (sSMH6iCif  
  =,各种复合赋值等 *_ {w0U)  
3. 返回固定类型。 4 IuQQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }D-h=,];  
4. 原样返回。 Y5M>&}N  
  operator, 481J=8H  
5. 返回解引用的类型。 f^\qDvPur  
  operator*(单目) `Hld#+R  
6. 返回地址。 dt%waM!  
  operator&(单目) L?T%;VdG'>  
7. 下表访问返回类型。 o*& D;  
  operator[] $)t ]av  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 g&I/b/A  
  operator<<和operator>> ^dj avJ  
\x\_I1|  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 3eX;T +|o  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %9Br  
AC :cV='  
template < typename Left > m08:EX P  
struct value_return B/u0^!  
  { aUUr&yf_L  
template < typename T > ASME~]]?  
  struct result_1 6fV%[.RR  
  { 7)aitDD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'S]7:/CI  
} ; |>(d^<nR^v  
#Ux*":  
template < typename T1, typename T2 > !.9pV.~  
  struct result_2 c]3% wL  
  { DdJ>1504  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {YnR]|0&  
} ; S3EM6`q'  
} ; t-7^deG'/n  
WxwSb`U|  
m!{Xuy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait FrXFm+8 F  
=8FV&|fP  
下面我们来剥离functor中的operator() g$+u;ER5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3{OY&   
)*< =:  
return l(t) op r(t) k/[*Wz$W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) baJ(Iy$XT  
return op l(t) r,F~Vwa}  
return op l(t1, t2) >; a_i>[  
return l(t) op WrWJ!   
return l(t1, t2) op n-iy;L^b  
return l(t)[r(t)] k+Ew+j1_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P5 f p!YF  
F|.,lb |L  
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: W+N9~.q\^  
单目: return f(l(t), r(t)); K6"#&0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ucnj7>+"  
双目: return f(l(t)); []B9Me  
return f(l(t1, t2)); %@JNX}Y'  
下面就是f的实现,以operator/为例 f`Km ctI  
&%3$zgvR  
struct meta_divide  Z|zyO-  
  { oS3}xT" U  
template < typename T1, typename T2 > V^Gz7`^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m=;0NLs4  
  { %J)n#\  
  return t1 / t2; N$#518  
} %tx~CD  
} ;  -)  
* ]uo/g  
这个工作可以让宏来做: }<?1\k  
+bC-_xGuh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xRu m q  
template < typename T1, typename T2 > \ =apcMW(zn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7kDX_,i  
以后可以直接用 5:[<pY!s#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ki/xo^Y2<  
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 -"*UICd  
(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。。。) 8Q $fXB  
/JaCbT?*T  
nsO!   
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 We7~tkl(  
k&Z3v.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wk @-O}W  
class unary_op : public Rettype _3_d;j#G U  
  { QiDf,$t|,  
    Left l; B I9~% dm  
public : NpS*]vSO  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -9Iz$ (>a  
9rhIDA(wc  
template < typename T > WH`E=p^x4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ym*,X@Qg^  
      { LR:Qb]|"  
      return FuncType::execute(l(t)); G01J1Ll}  
    } 3&*_5<t\X  
Z+jgFl 4  
    template < typename T1, typename T2 > ?_Sf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'EsN{.l?  
      { %<^B\|d'?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); UsT+o  
    } Z<7FF}i  
} ; \etuIFQ#U  
"T>74bj_|Q  
OyTEd5\3  
同样还可以申明一个binary_op 1.+w&Y5   
iTb k]$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;Od;q]G7L  
class binary_op : public Rettype P(z#Wk  
  { :Ja]Vt  
    Left l; uXxc2}  
Right r; -b1VY4m-  
public : >3R%GNw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +APf[ZpU  
&[]0yNG  
template < typename T > eUiJl6^x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +qz"+g  
      { Q~/TqG U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); VUfV=&D-*g  
    } h-"c )?p  
3$YgGum  
    template < typename T1, typename T2 > d,"?tip/SX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .gmNE$d  
      { P%Fkd3e+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @S3G>i  
    } x50,4J%J'r  
} ; _O!)aD  
 ZzDE  
PA5_  
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 zbL!q_wO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fX)C8J^=G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3`9H  
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。 c*+yJNm3>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9S"c-"y\#  
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。。。 zB6u%uWR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fV[(s7vW  
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) Y6(I %hE`  
下面是修改过的unary_op + V:P-D  
8= jl]q$<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YyR)2j1O  
class unary_op 'qRK6}"T  
  { bv&A)h"S  
Left l; 0>#or$:6E  
  0Xmp)_vba  
public : ,X Zo0 !  
Yh%a7K   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )wU.|9o]M  
FI,>v`  
template < typename T > XW!a?aLNX  
  struct result_1 & i,on6  
  { Vmj7`w&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <I.anIB:U  
} ; N 3IF j  
(;1FhIi&  
template < typename T1, typename T2 > imcq H  
  struct result_2 voRr9E*n  
  { Y 9rW_m@B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Eq>3|(UT  
} ; !;'. mMO&%  
x\qS|q\N  
template < typename T1, typename T2 > & [)1LRt_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w9D<^(_}/  
  { J(*QtF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x\ieWF1  
} 2ye^mJ17  
tB"amv  
template < typename T > $~UQKv>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .k5 TQt  
  { G #.(% ,  
  return OpClass::execute(lt(t)); \Q.Qos  
} oY@4G)5  
j-2`yR  
} ; wN,DTmtD  
jg8j>" Vj>  
@fR^":.h  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ajIgL<x  
好啦,现在才真正完美了。 9g3J{pKcZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: J{$+\  
^p#f B4z  
template < typename Right > %OWLM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y=y=W5#;77  
  { tjZ.p.IlG  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f(.@]eu X  
} k 8^!5n  
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。 5p6Kq=jhb  
et";*EZJX  
+(/?$dRH  
ND[u$N+5x"  
}J}a;P4  
十. bind 4`@]jm  
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。 eCB(!Y|  
先来分析一下一段例子 q0Fq7rWP  
]@OGp:Hz  
mIVnc`3s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} a~YFJAkg9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7sECbbJT  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1Sox@Ko  
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。 ?29zcuRaru  
我们来写个简单的。 ")|3ZB7>*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: CC 1\0$ /  
对于函数对象类的版本: Zd@'s.,J  
0wZ_;FN*-  
template < typename Func > hNB;29r~  
struct functor_trait P;[5#-e  
  { {GDMix  
typedef typename Func::result_type result_type; )@.bkzW  
} ; .+3= H@8h  
对于无参数函数的版本: GSg|Gz""J0  
w)-@?jN  
template < typename Ret > 03?TT,y$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > q+XL,E  
  { ,j wU\xo`C  
typedef Ret result_type; IdTeue  
} ; Z!Sv/ 5xx  
对于单参数函数的版本: a5WVDh, cR  
24{!j[,q@  
template < typename Ret, typename V1 > V-a/%_D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J 2%^%5&0  
  { bHcb+TR3  
typedef Ret result_type; <tK 6+isc  
} ; LXj2gsURu%  
对于双参数函数的版本: .58>KBj(  
uEQH6~\{Nl  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a9z|ef  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > E> Ukxi1  
  { X0 &1ICZ  
typedef Ret result_type; V x1C4  
} ; Db\.D/ 76  
等等。。。 {snLiCl  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy GL&ri!,  
?RGL0`Lg  
template < typename Func > j Efrxlj  
struct func_return XNwY\y  
  { P\;lH"9  
template < typename T > F7J-@T<  
  struct result_1 c38RE,4U  
  { P8!Vcy938  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S!8eY `C.  
} ; 3:jKuOX  
zR h1  
template < typename T1, typename T2 > h4H~;Wl0  
  struct result_2 r/=v;4.W  
  { \1D~4Gz6}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  Py\xN  
} ; I=l() ET=  
} ; rz+G]J  
)c5 M;/s  
!zLd ,`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 UK+;/Mtg  
o%h"gbvMY!  
template < typename Func, typename aPicker > JC`|GaUy  
class binder_1 ]O',Ei^  
  { 6FG h=~{3,  
Func fn; )hK5_]"lmj  
aPicker pk;  CJg &  
public : iZ#dS}VlJ  
:bwdEni1P  
template < typename T > /S1EQ%_  
  struct result_1 w=d#y )1  
  { uS bOGhP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; m8$6FN  
} ; +o(t5O[G  
X!&DKE  
template < typename T1, typename T2 > ,e( |,u  
  struct result_2 3v;o`Em&  
  { <`5>;Xn=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; eS fT +UL  
} ; ('Wo#3b$  
k:s}`h _n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YQ X+lE  
{"!V&}  
template < typename T > ~1wAk0G`n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jVL<7@_*  
  { r4dG83qg  
  return fn(pk(t)); ,)'!E^n  
} Dk|S`3  
template < typename T1, typename T2 > \+fP&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j(F%uUpN  
  { 6=A2Y:8  
  return fn(pk(t1, t2)); %d($\R-*O  
} lG>rf*ei~  
} ; Z!G_" 3  
[' R2$z  
vmJ1-<G4*  
一目了然不是么? n|lXBCY7K  
最后实现bind 2/=CrK  
y;Q_8|,F  
Ttn=VX{ \  
template < typename Func, typename aPicker > VE4!=4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]8ua>1XS  
  { W*;~(hDz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O7ceSz  
} }|H]>U&  
n9gj{]%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uljd)kLy4O  
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。 9X,dV7 yW  
U4%d #  
十一. phoenix VF!?B>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \hQ[5>  
]kbmbO?M  
for_each(v.begin(), v.end(), tvP_LNMF  
( Qc\JUm]  
do_ X3(:)zUL  
[ y`:}~nUdT  
  cout << _1 <<   " , " * gr{{c  
] vrm[sP  
.while_( -- _1), ?(Dkh${@  
cout << var( " \n " ) \E9Z H3;  
) eHF#ME  
); QUb#;L@okn  
D#x D-c  
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: + htTrHjt  
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 %*e6@Hm  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E:4`x_~qQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N/DcaHFYo  
p&B98c  
Y4 ){{bEp  
template < typename Cond, typename Actor > )^ R]3!v  
class do_while !Y!Cv %  
  { z!)_'A  
Cond cd; !e&ZhtTuC  
Actor act; Z*.fSmT8)  
public : m;WUp{'  
template < typename T > {\ P$5O{%  
  struct result_1 { > {|3  
  { <oI{:KH  
  typedef int result_type; *I`Sc|A  
} ; UAnq|NJO  
Zn1+} Z@I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /'QNlP[L;  
`^9 Zbwq  
template < typename T > \o?zL7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ED"@!M`1  
  { ?Vb=W)Es  
  do N)lzX X  
    { oR5hMu;j+  
  act(t); sDK lbb  
  } +G"=1sxJ  
  while (cd(t)); Kw3fpNd  
  return   0 ; ^ox^gw)  
} nj!)\U  
} ; >J[g)$,  
R/waWz\D  
Id *Gs>4U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >{~W"  
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。 i^ G/)bq  
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。 |0U"#xkf  
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。 G`ZpFg0Y  
下面就是产生这个functor的类: A5!j rSyv  
wA+J49  
bEV 9l  
template < typename Actor > CCDoiTu!4  
class do_while_actor 3uwu}aw  
  { k sJz44  
Actor act; m( C7Fa  
public : Nb>|9nu O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R@5jEf  
>T%Jlj3ZG  
template < typename Cond > @X>k@M  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; i5?)E7-  
} ; Ox8dnPcx  
$)mq  
5z~Ji77!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p/:)Z_  
最后,是那个do_ VQZ3&]o  
N6c']!aM@  
=   
class do_while_invoker ;DL|%-%;$r  
  { 5@tpJ8E8$  
public : f~jx2?W  
template < typename Actor > l$z[Vh^UU<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ge`)sB,  
  { GxLoNVr  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1.o-2:]E  
} VCiJ]$`M  
} do_; 4};!nYey!  
qBpv[m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c,Zs. kC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vz) A~"E  
最后来说说怎么处理break和continue u'd+:uH  
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。 hQ i[7r($8  
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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