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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda '.r_6X$7Jt  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %{WS7(si  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, qR/~a  
DpH+lpC  
GSIRZJl  
oW3j|V  
  class filler I{U7BZy  
  { m-4P*P$X  
public : kHygif !I4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} FCnOvF65  
} ;  eme7y  
nj$TdwZbK  
kAA1+rG  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: :*Lr(-N-  
7)tkqfb]  
]1h W/!  
"`qmeZ$rg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); D^8]+2r  
S=B?bD_,c  
FD:3;nUY7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GX?R# cf  
z{Z4{&M  
(3~h)vaJ  
jR[VPm=  
二. 战前分析 82l$]W4  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 lKWe=xY\B  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 \9j +ejGf  
(Ild>_Tdb`  
2CcUClP$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f]%:.N~1w  
  /* --------------------------------------------- */ =jXBF.  
vector < int *> vp( 10 ); #@FMH*?xX6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m:&go2Y  
/* --------------------------------------------- */ =?]H`T:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); BdBwfH%:  
/* --------------------------------------------- */ yuIy?K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Cw6\'p%l-\  
  /* --------------------------------------------- */ B;x5os  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ybNo`:8 A;  
/* --------------------------------------------- */ T%74JRQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q@k/"ee*?  
}z%fQbw  
tQ=3Oa[u  
K!W7a~ @  
看了之后,我们可以思考一些问题: q:h7Jik  
1._1, _2是什么? )!z4LE  
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%4u/  
2._1 = 1是在做什么? E2dl}S zp  
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。 6S K;1Bp-{  
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。 ymH>] cUm  
m1bkY#\ U|  
[g )HoR=&  
三. 动工 j.=&qYc0"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: h</,p49gM  
]R%[cr  
XhEZTg;  
Ckd j|  
template < typename T > 6z`l}<q  
class assignment ^m0nInH  
  { \f~m6j$D_  
T value; u@&e{w~0  
public : <pA%|]  
assignment( const T & v) : value(v) {} U{1%ldOJ%  
template < typename T2 > 2{U5*\FhVX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } co^bS;r  
} ; `qoRnG  
5&)T[Q X`  
B&fH FyK1n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?D>%+rK8c  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l4Au{%j\  
1t+uMhy*y  
O>R@Xj)M  
K HyVI6N[  
  class holder CFK{.{d]B  
  { \_io:{M  
public : ^VI\:<\{  
template < typename T > d1jg3{pwA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z  FIy  
  { ":v^Y 9  
  return assignment < T > (t); q@i>)nC R  
} zv .#9^/y  
} ; DpCe_Vb%M  
J497 >w[  
t,NE`LC  
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: L"8Z5VHA&&  
rX(Ol,&oP  
  static holder _1; c T21  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 V36u%zdX5n  
Six2{b)p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~"J7=u1o  
而不用手动写一个函数对象。 FPb4VJ|xm  
`y3*\l  
nt:ZO,C:R  
4Sz2 9\X  
四. 问题分析 73j\!x  
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。 n  +v(t  
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。 |zbM$37 ?k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *j~ObE_y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 + L [a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 B/Js>R  
7Y?59 [  
五. 问题1:一致性 _U|rTil  
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?| Ddh  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %MCJ%Ph  
42f\]R,  
struct holder T O&^%d  
  { QsX`IYk  
  // {3T&6LA  
  template < typename T > z? Iu;X  
T &   operator ()( const T & r) const s .@Szq  
  { v65]$%F?  
  return (T & )r; lFp:F5  
} vYybQ&E/  
} ; FwE<_hq//  
v4qpE!W27~  
这样的话assignment也必须相应改动: #/"Tb ^c9  
C>Q|"Vf2  
template < typename Left, typename Right > WN $KS"b6}  
class assignment V~_6t{L  
  { Alv"D  
Left l; c!kzwc(  
Right r; %x./>-[t  
public : 00LL&ot  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tUksIUYD\  
template < typename T2 > ba tXj]:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >u\'k +=  
} ; ,Yn$X  
>Qqxn*O  
同时,holder的operator=也需要改动: !'C8sNs  
SB|Cr:wM  
template < typename T > ! o?E.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ta@fNS4  
  { Sim$:5P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8Ow#W5_3|  
} [F!h&M0z  
#nQboTB@  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 } rX)A\ g6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +y_V$q$G  
usNq]  
return l(rhs) = r; I^)_rOgM  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Rzyaicj^c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .NJ Ne  
th{ie2$  
template < typename Tp > E9w"?_A)  
class constant_t WOeG3jMz?  
  { (Z0.H3  
  const Tp t; S\ K[l/  
public : z%]3`_I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M96Nt&P`  
template < typename T > qYPgn _  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L'$({  
  { Zbr1e5?  
  return t; ac,<+y7A  
} j*FpQiBoT  
} ; i!G<sfL  
E<p<"UjcCJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sZwa#CQKq  
下面就可以修改holder的operator=了 Ld'3uM/  
6o^O%:0g  
template < typename T > v5I5tzt*%H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const UhXVeGO  
  { NA YwuE-`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C,8@V`  
} mqBX1D`e2  
pf#R]  
同时也要修改assignment的operator() BwYR"  
l}FA&c"  
template < typename T2 > 8/}S/$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gF]IAZCi  
现在代码看起来就很一致了。 KkJE-k*D+w  
; m:I  
六. 问题2:链式操作 ZSB;4 ?:h  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 fc<,kRp  
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。 #bb$Icmtk  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 rW)}$|-Z  
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。 BA9;=orx  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lrgvY>E0  
/GA-1cS_(  
template < typename T > "Z"`X3,-z  
struct result_1  "2 }n(8  
  { AY]rQ:I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )LL.fPic  
} ; S,s") )A1  
(9)uZ-BF,  
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: C@MJn)$4  
D7v.Xq|  
template < typename T > wh3Wuh?x  
struct   ref h  m(  
  { BO 3z$c1yU  
typedef T & reference; ^C8f(  
} ; TrVQ]9;jWk  
template < typename T > 6f J5Y iQ  
struct   ref < T &> 08$l=  
  { "-Uqv@  
typedef T & reference; >BjZ{7?Ok  
} ; hAB:;r XlI  
d 8z9_C-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L @8[.  
c- [IgX e  
template < typename T > UFE~6"t(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?osYs<k \  
  { 'fIG$tr9X  
  return l(t) = r(t); =/N0^  
} ?o(Y\YJf  
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。 I -XkxDw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,`(Qs7)Xx  
zENo2#{_N  
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 /j:-GJb*!u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]r1Lr{7^S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tTe:Oq  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k")3R}mX  
最后的布局是: )1&,khd/u  
                Add FFc?Av?_  
              /   \ Z.0mX#  
            Divide   5 zQtx!k=  
            /   \ peU1 t:k?  
          _1     3 d`KW]HJw  
似乎一切都解决了?不。 ={nuz-3  
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。 -:V2Dsr6;  
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。 {Yt i  
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|=0EWo4U  
WoWBZ;+U  
template < typename Right > T) cbpkH4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gk"J+uM  
Right & rt) const `"|u NVn  
  { ="[6Z$R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?tYc2R9x6"  
} R(A"6a8*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;hPo5uZQ  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ,,(BW7(  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 -KCQ!0\F  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 QsPL^ Ny  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 <V*M%YWs  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ;<v9i#K5  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: oFS)3.  
o(5 ( ]bJ  
template < class Action > mvBUm-X  
class picker : public Action 7A>glZ/x  
  { -MeO|HWm  
public : 0Yc#fD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6H!"oC&  
  // all the operator overloaded 9/50+2F  
} ;  TGozoPV  
86f/R c  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 yl~h `b4  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: J_ `\}55n  
B ? D|B  
template < typename Right > t/:]\|]WB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b~m|mb$  
  { %-[U;pJe;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T8J[B( )L  
} V: ivnx*  
y :8Oc?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > z,=k F I  
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。 mdIa`OZr  
`@i! 'h  
template < typename T >   struct picker_maker @&]%%o+  
  { ' |K408i   
typedef picker < constant_t < T >   > result; <7sGA{  
} ; !4 G9`>n  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nK|WzUtp  
  { sMAu*  
typedef picker < T > result; =ZN~*HLl}  
} ; L-(.v*  
vh^,8pPy  
下面总的结构就有了: VBI~U?0  
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。 fwi( qx1=}  
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。 u:D,\`;)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W%cJ#R[o  
至此链式操作完美实现。 g"L$}#iTsl  
fRd^@@,[  
XqTDLM&  
七. 问题3 |0/~7l  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 = eDi8A*~  
]Syr{|  
template < typename T1, typename T2 > / L/hR4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /0qLMlL$  
  { B@2VI 1%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); TwXqk>J  
} )F) (Hg  
yPza  
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: IPT\d^|f  
.`K<Iug1  
template < typename T1, typename T2 > |Ptv)D  
struct result_2 o Kfm=TbY  
  { [Dq!t1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k),.  
} ; J-g<-!>RM  
myeez+@ m  
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? BSB;0OM  
这个差事就留给了holder自己。 G\ht)7SGgf  
    ~1v5H]T{  
F"Y.'my8  
template < int Order > Sq,x57-  
class holder; Q)s[ls  
template <> ^p 4 33  
class holder < 1 > 6vQCghI  
  { !nkjp[p  
public : 5L4{8X0X8  
template < typename T > G>);8T%l  
  struct result_1 nuip  
  { L^0s  
  typedef T & result; X) peY  
} ; U6@Hgi>  
template < typename T1, typename T2 > B#T4m]E/  
  struct result_2 9I;d>%  
  { .`3O4]N[  
  typedef T1 & result; ==\Qj{ 7`  
} ; e$3{URg  
template < typename T > yy%'9E ldc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]FNqNZ  
  { 54%@q[-  
  return (T & )r; 'dstAlt?  
} [Q2"OG@Q  
template < typename T1, typename T2 > E9IU,P6a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >qBQfz:U>  
  { hY@rt,! 8  
  return (T1 & )r1; U\ Et  
} xQ=sZv^M  
} ; |99/?T-QW  
B~RVFc +  
template <> jLRh/pbz4  
class holder < 2 > [Grd?mc#  
  { %|:Gn)8  
public : OJGEX}3'  
template < typename T > D 1Q@4  g  
  struct result_1 TUQ+?[  
  { #Jo#[-r  
  typedef T & result; uoM;p'  
} ; 8i=c|k,GL.  
template < typename T1, typename T2 > 1webk;IM  
  struct result_2 <n)J~B^  
  { Az}.Z'LJ  
  typedef T2 & result; 5mxYzu;#]  
} ; u._B7R&>  
template < typename T > `EUufTYi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #MyR:V*a  
  { ,u1Yn}  
  return (T & )r; W/3,vf1  
} Nj<}t/e  
template < typename T1, typename T2 > +M"Fv9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2+7r Lf`l  
  { em+dQ15  
  return (T2 & )r2; s^{hdCCl67  
} 9BJP|L%q  
} ; LK}Ih@ f  
&G)I|mv  
?~vVSY  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 0GtL6M@pP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^}+qd1r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: iz&$q]P8  
zF9SZ#{a  
return l(i, j) = r(i, j); 4' ym vR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L"|~,SVF  
 jIMT&5k  
  return ( int & )i; -_bnGY%,  
  return ( int & )j; *f[nge&.  
最后执行i = j; G^`IfF-j  
可见,参数被正确的选择了。 kPm{tc  
ETw7/S${  
hGPo{>xR  
mIK-a{?G  
i|]Kw9  
八. 中期总结 !\ IgTt,  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: QUPZe~G>L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Nq`@ >Ml  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 eD4qh4|u.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B^;P:S<yG  
G234UjN%  
M7O5uW`  
^usZ&9"@P  
xpJ6M<O{8  
ZPktZ  
九. 简化 6`>WO_<z  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Z`UwXp_s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |\?mX=a.y  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: s#%$aQ|Fp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >tUi ;!cQ  
  +-*/&|^等 F3-<F_4.w  
2. 返回引用。 \(ygdZ{R  
  =,各种复合赋值等 S_E-H.d"  
3. 返回固定类型。 0Jz5i4B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) oNyVRH ZH  
4. 原样返回。 7,MDFO{n  
  operator, [g bYIwL.  
5. 返回解引用的类型。 0zQ^ 6@  
  operator*(单目) ne]P-50  
6. 返回地址。 {t.5cX"[  
  operator&(单目) k`l={f8C  
7. 下表访问返回类型。 9{D u)k  
  operator[]  ZA u=m  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 O%g Q  
  operator<<和operator>> a'T8U1  
`&\jOve   
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。 7# ~v<M6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0rt@4"~~w  
7$;#-l  
template < typename Left > y$ L@!r/s  
struct value_return :~I^ni  
  { {X85  
template < typename T > tx,_0[hZi  
  struct result_1 UZ5O%SF  
  { R cZg/{[{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -B`Nkc  
} ; scf.> K2  
`D44I;e^1;  
template < typename T1, typename T2 > q*L>MV  
  struct result_2 )\S3Q  
  { o!]muO*Rm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; QKW\z aG  
} ; 5r&bk`  
} ; }Y}f7 3-|  
HE;}B!>  
PykVXZ7j;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;6 ?a8t@  
@q98ac*{  
下面我们来剥离functor中的operator() 9nM_LV  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /|<Pn!}J  
,Wv@D"4?  
return l(t) op r(t) (yx^zW7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S!Alno  
return op l(t) q9e(YX>  
return op l(t1, t2) /C[Q?  
return l(t) op q,i&%  
return l(t1, t2) op *^ZJ&.  
return l(t)[r(t)] J!{t/_aw  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] eD|p1+76  
YiO3.+H  
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: ,4Q1[K35B  
单目: return f(l(t), r(t)); 3WVH8Sb  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Fy; sVB  
双目: return f(l(t)); ,Y:ET1:  
return f(l(t1, t2)); fY4I(~Q  
下面就是f的实现,以operator/为例 r}**^"mFy  
Qe[ejj1o:  
struct meta_divide &RJ*DAmL  
  { Fb!Ew`;QT  
template < typename T1, typename T2 > i,H(6NL.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i/C`]1R/  
  { V< Ib#rd'  
  return t1 / t2; *:5S*E&}V  
} K2XRKoG  
} ; :17Pc\:DS  
~WjK'N4n5  
这个工作可以让宏来做: t)4><22of  
D-/q-=zd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vGCvJ*4!  
template < typename T1, typename T2 > \ 0P 5s'2w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  )>=!</@  
以后可以直接用 oimM)Yo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u ?-|sv*  
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 C`@gsF"<7  
(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。。。) 9\zasa  
khc1<BBsT  
n5DS  
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 fN_qJm#:$y  
P=[_W;->}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E/3i _R  
class unary_op : public Rettype _qxBjB4t"a  
  { S8j!?$`  
    Left l; C09rgEB\B  
public : {;L,|(o^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^ Fnag]qQ  
Ka_g3  
template < typename T > ^Q\Hy\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 57K\sT4[  
      { BXb=N E  
      return FuncType::execute(l(t)); :R{pV7<O  
    } kR+7JUq]  
68?> #o865  
    template < typename T1, typename T2 > +SB>>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YMU2^,3  
      { %/4_|.8u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]vflx^<?  
    } xZ]QT3U+  
} ; Yyr qO^9m  
k-N}tk/5  
y;if+  
同样还可以申明一个binary_op IAHQT < ]  
Hl#?#A5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ri`;   
class binary_op : public Rettype uq2C|=M-x\  
  { kz*6%Cg*~  
    Left l; P;G]qV%  
Right r; :O'QL,  
public : Dr)jB*yK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .OpG2P  
.6LlkM6[g  
template < typename T > _-T^YeQ/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]$,3vYBf  
      { 7w<e^H?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <}p]0iA  
    } 8og8;#mnyr  
q@^^jlHP  
    template < typename T1, typename T2 > !,^y!+,Qy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x*sDp3f[*  
      { <N:)Xf9`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S,s#D9NU  
    } M2$Hb_S{  
} ; 8B(=Y;w  
?Dl;DE1  
v:P=t2q  
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 }1DzWS-hh  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /iEQ}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) QHr'r/0  
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。 1l'JoU.<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! o%,?v 9  
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。。。 y`i?Qo3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D<`M<:nq  
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) drxCjuz"  
下面是修改过的unary_op g%V#Z`*|  
k. NJ+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [4hi/6 0  
class unary_op *10qP?0H  
  { Om*(dK]zHQ  
Left l; RrT`]1".  
  D4N(FZ0~  
public : 73_=CP" t  
!rF1Remw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (hBph+  
o`Af6C;Q  
template < typename T > {r~=mQ  
  struct result_1 ?t<g|H/|6  
  { Na4O( d`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }H<Z`3_U%  
} ; yk'L_M(=  
N4z[=b>  
template < typename T1, typename T2 > Peo-t*-06  
  struct result_2 L]%!YP\<T  
  { JeN]sK)8x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; % H<@Y$r  
} ; A0Q`Aqs  
DK?Z   
template < typename T1, typename T2 >  .^2.h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZXN`8!]&  
  { `-e9#diQe  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^s#+`Y05/  
} P3IBi_YyG1  
kl[(!"p  
template < typename T > | TG6-e_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m[%':^vSr  
  { ?6\N&MTF  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]imVIu   
} d'&OEGb<  
jhPbh5E  
} ; 3d]~e  
xC9{hXg!  
lU%oU&P/"S  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug TFm[sO0RZ  
好啦,现在才真正完美了。 k& uh  
现在在picker里面就可以这么添加了: gKcBx6G Q  
j{'_sI{{  
template < typename Right > JS/ChoU  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const KxD/{0F  
  { EP"Z58&$R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); op/_ :#&'  
} ^eyVEN  
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。 )o~/yB7  
$f _C~O  
9XYm8g'X  
ce#Iu#qT  
Zoc4@% n  
十. bind 4x&Dz0[[S  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 @/?i|!6  
先来分析一下一段例子 b`$qKO  
B'Jf&v  
{* :^K\-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} SSCs96  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0g6sGz=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OjAdY\ ]1  
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。 n.qT7d(  
我们来写个简单的。 !*L)v  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rM^2yr7H  
对于函数对象类的版本: ';Q8x?BS  
+ue1+#  
template < typename Func > ',xUU{5?  
struct functor_trait .>#O'Z&q9  
  { UGd\`*Cj  
typedef typename Func::result_type result_type; BgD3P.;[  
} ; qjhk#\y  
对于无参数函数的版本: Woj5 yr  
& !ds#-  
template < typename Ret > SD:D8"8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b9#(I~}  
  { (_!I2"Q*  
typedef Ret result_type; vb?.`B_>&  
} ; 9od*N$  
对于单参数函数的版本: ~c<8;,cjYR  
S5u$I  
template < typename Ret, typename V1 > kS &>g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > XVqkw@Ia4!  
  { @8>bp#x/1  
typedef Ret result_type; 7M4J{}9  
} ; 9PA<g3z  
对于双参数函数的版本: akNqSZwj  
r180vbN$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L%(NXSfu7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Pzq^x]  
  { 9Q}g Vqn  
typedef Ret result_type; I<CrEL<5}~  
} ; qPD(D{,f$  
等等。。。 qbD 7\%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy EpNN!s=Q  
\/<VJB uV  
template < typename Func > ,b&h Lht  
struct func_return .#bf9JOE  
  { lq"X_M$  
template < typename T > - z+,j(@  
  struct result_1 +B1&bOb  
  { d4BzFGsW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %Z<{CV  
} ; Q&vdBO/  
ZIa,pON  
template < typename T1, typename T2 > MTCfs~}m  
  struct result_2 tB"9%4](  
  { {&>rKCi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2b"DkJj'  
} ; Cs[ d:T  
} ; .l_Nf9=  
p*,T~(A6  
ssx#|InY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B7[d^Y60B  
& nXE?-J  
template < typename Func, typename aPicker > -JF^`hBD-  
class binder_1 {R-o8N  
  { O+|C<;K  
Func fn; n<j+KD#a  
aPicker pk; Pb>/b\&JS  
public : YLQ0UeDN'  
ws5Ue4g|  
template < typename T > z9[TjTH^}T  
  struct result_1 WYTqQqQk  
  { qE[YZ(/f0&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vs=q<Uw)  
} ; "lw|EpQk`  
|&JeJ0k>~  
template < typename T1, typename T2 > }}$@Tij19[  
  struct result_2 hBpa"0F  
  { O# ZZ PJ"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QHZ",1F  
} ; o zn&>k  
PjEJ C@n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1J"9Y81   
g ass Od  
template < typename T > eNK +)<PK(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ').) 0;  
  { Rv9jLH  
  return fn(pk(t)); 9D1WUUa  
} E3O^Tg?j  
template < typename T1, typename T2 > }|=/v( D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;\2Z?Kq  
  { 4\&Y;upy+  
  return fn(pk(t1, t2)); F!EiF&[\J  
} QcQ%A%VIV  
} ; |A 'I!Jm  
H,L{N'[Xph  
\(P?=] -  
一目了然不是么? E|f[ #+:+  
最后实现bind N7J?S~x  
8^ f:-5  
{:uv}4Z  
template < typename Func, typename aPicker > BNNM$.ZIQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) rMxIujx  
  { ulIEx~qP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5F~l;zT  
} \6SjJ]o>  
&R<aRE:+R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 NgGMsE\C}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 q%d G>!  
  < v]  
十一. phoenix p 4> ThpX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 70c]|5  
lJu^Bcrv  
for_each(v.begin(), v.end(), {s0%XG1$  
( Y\-xX:n.\  
do_ UrvUt$WO  
[ dz9U.:C  
  cout << _1 <<   " , " 0wv#AT  
] 1}DA| !~  
.while_( -- _1), m g'q-G`\<  
cout << var( " \n " ) c("|xe  
) oM~y8O  
); \s5Uvws  
|g3:+&  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: b/z-W`gw  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ja_8n["z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J/4T=:\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %Gh5!e:$SI  
6*9 wGLE  
\QK@wgu  
template < typename Cond, typename Actor > S"Cz. bv  
class do_while {g%N(2  
  { +r8bGS]ki  
Cond cd; &*<27-x  
Actor act; A ]A{HEX  
public : ^r\ rpSN  
template < typename T > %)JEYH7Z  
  struct result_1 vAUt~ X"  
  { 13!@L bC  
  typedef int result_type; }~I!'J#)  
} ;  lln"c  
z5fE<=<X_W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} njy2pDC@  
:jl*Y-mM  
template < typename T > C:J;'[,S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XA2Ld  
  { NZq-%bE  
  do ccuGM WG*  
    { .c"nDCFVR  
  act(t); y d 97ys  
  } n(F!t,S1i  
  while (cd(t)); r.H`3m.0q  
  return   0 ; )r9 9zdUk  
} 2^WJ1: A  
} ; nHm}^.B*+  
wGArR7r  
LlQsc{ Ddf  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6L<:>55  
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。 3^o(\=-JX  
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。 k6Kc{kY  
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。 fc9;ZX7  
下面就是产生这个functor的类: Ap dXsL  
R{#< NE  
l$;"yVdks  
template < typename Actor > {[o NUzcd  
class do_while_actor ff#7}9_mh  
  { \Z]+j@9  
Actor act; X8|H5Y:  
public : pr0X7 #_E5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .{1$;K @  
<,]:jgX  
template < typename Cond > JtL> mH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; t}q e_c  
} ; ZLkl:'E_  
DK4yAR,g  
1X?ro;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 i1 E|lp)  
最后,是那个do_ #aP#r4$  
4 mX(.6  
_gT65G~z  
class do_while_invoker '$tCAS  
  { jdxHWkQ   
public : TrjyU  
template < typename Actor > =A"Abmx|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \H] |5fp*  
  { uAO!fE}CJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); mk>; 3m*  
} RaJTya^  
} do_; v ccH(T  
t%=7v)IOE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? E=sh^Q(A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 OdzeHpH3g  
最后来说说怎么处理break和continue PF{uaKWk  
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。 FZe/3sY  
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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