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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K}5 $;W#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 RP@idz  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, xBI"{nGoN  
E~Up\f  
aIt 0;D  
Am=PUQF$  
  class filler P #2TM  
  { #Mem2cz  
public : 1:{O RX[;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jXDzjt94J  
} ; zk 'e6  
7dg 5HH  
nxh/&%  
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: G`9F.T_Z^)  
%`T^qh_dE  
h&)vdCCk  
:jKXKY+T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #u=O 5%.  
M4hN#0("4  
fN*4(yw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ubCJZ"!  
k#=leu"I  
7quwc'!  
r+#V{oE_  
二. 战前分析 = cI\OsV&?  
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。 Y`O}]*{>8R  
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 1\608~ZH  
k}0  
={i&F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M"$RtS|h  
  /* --------------------------------------------- */ ]MA)=' ~  
vector < int *> vp( 10 ); bQN4ozSi  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f+*2K^B  
/* --------------------------------------------- */ O"-PNF,J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x]J-q5  
/* --------------------------------------------- */ &\]f!'jV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); lSbM)gL  
  /* --------------------------------------------- */ z Q|x>3   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); U/&qV"Ih  
/* --------------------------------------------- */ B oj{+rE0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); owY_cDzrH  
cSs/XJZ  
0!'M#'m  
7/OOq=z  
看了之后,我们可以思考一些问题: o(SJuZC/U  
1._1, _2是什么? U#1yl6e\I  
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。 &lfF!   
2._1 = 1是在做什么? Pymh^i  
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。 l'{goyf  
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。 Y)5uK:)^  
rnBeL _8C  
3^-)gK  
三. 动工 /G{3p&9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: NCM{OAjS5U  
!zJ67-G  
.Zt/e>K&  
0JRB Nh  
template < typename T > WT {Cjn  
class assignment Vq7 kA "  
  { A`/7>'k/q[  
T value; BMj&*p8R  
public : ]<_!@J6k  
assignment( const T & v) : value(v) {} %C][E^9  
template < typename T2 > _ktSTzH0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?d#(ian  
} ; +4p ;4/=  
U)%u`C0  
Pk]9.e1_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ay6rUN1ef  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?# c@Ag %  
qmyZbo|8&  
@dKf]&h%%  
}N9a!,{P=b  
  class holder gV44PI6h  
  { ]{U*+K%,J  
public : 6)<oO(  
template < typename T > -Izg&u &  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tJ_@AcF  
  { n$0)gKN7  
  return assignment < T > (t); -^ ayJ73  
} $I0a2Z=dP  
} ; W2(=m!:U  
z}N^`_ *  
~4` ec   
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: CKt~#$ I%  
XN%D`tbvJ  
  static holder _1;  F%$Ws>l  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 128 rly  
m/B9)JzY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZS>/ 5  
而不用手动写一个函数对象。 +hhbp'%  
I%*Z j,>  
I}0 -  
I,?LZ_pK  
四. 问题分析 ][qA@3^Tw  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Ip\g ^ia  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ;ypO'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l>P~M50D?{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 = |zLr"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9JeGjkG,  
2qR@: ^  
五. 问题1:一致性 TEyPlSGG  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| #{`NJ2DU]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {"(|oIo{  
BU\NBvX$  
struct holder -;.fU44O[#  
  { dM.Ow!j  
  // '~=xP  
  template < typename T > ky"7 ^  
T &   operator ()( const T & r) const fb=vO U  
  { l{ { #tW  
  return (T & )r; 4[j) $!l`  
} w8Vzx8  
} ; cwU6}*_zn  
p)] ^>-L  
这样的话assignment也必须相应改动: [o6<aE-  
uV\#J{'*  
template < typename Left, typename Right > 3VgH* vAU}  
class assignment I`lH6hHp  
  { \srOU|  
Left l; <"9Z7" >  
Right r; P9~kN|  
public : L )"w-,zy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2a}_|#*  
template < typename T2 > _\]UA?0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } cl8Mv  
} ; ~t$VzL1  
J sdEA  
同时,holder的operator=也需要改动: #f@53Pxb  
9K y,oB  
template < typename T > 1x 8]&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :udZfA\sW  
  { "q8 'tN><  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tjL#?j  
} wQ95tN  
yZ6X$I:C  
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。 bJvRQrj*3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cZi&L p  
c9K\K~bk  
return l(rhs) = r; @XJv9aq  
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。 M QI=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: VAz+J  
E$baQU hKS  
template < typename Tp > uu#+|ZD  
class constant_t SxyFFt  
  { %|||M=akk  
  const Tp t; 7] H4E.(l  
public : Va:jMN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} J#^M   
template < typename T > 3KZ h?~B  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o{eG6  
  { 7wiu%zfa:=  
  return t; riQ?'!a7  
} V!4E(sX  
} ; ;">hCM7  
Oms`i&}"}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~'Hwszp b  
下面就可以修改holder的operator=了 8A=(,)`}9  
gNBI?xs`p  
template < typename T > EyiM`)!5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 34:=A0z  
  { Z%{2/mQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); '1IH^<b  
} i;7jJ(#V  
QX/`s3N  
同时也要修改assignment的operator() Y"U&3e,  
3J{'|3x  
template < typename T2 > Z$gY}Bz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P#]jPW  
现在代码看起来就很一致了。 8;@eY`0(  
=^{+h>#s@  
六. 问题2:链式操作 {M5IJt"{4b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dzap]RpB  
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。 (["u"m%  
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。 uhLW/?q.  
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。 UJ+JVj   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p<NgT1"{  
2I5@zm ea  
template < typename T > $1F9TfA  
struct result_1 4O'ho0w7  
  { k3w#^ "i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1F-L( \oKm  
} ; C$ 5x*`y  
n1V*VQV  
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: < XU]%}o  
"O{sdVS  
template < typename T > <7+.5iB3  
struct   ref e wR0e.g  
  { jA'+>`@  
typedef T & reference; sP#5l @  
} ; *HUqW}_r  
template < typename T > i+6/ g  
struct   ref < T &> USY^ [@o[f  
  { iQQJ`  
typedef T & reference; >3/<goXk7  
} ; nDfDpP&  
#';r 0?|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Tbw8#[6AX  
1{qg@xlj  
template < typename T > Y2fs$emv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const A}o1I1+  
  { H3b`)k sFr  
  return l(t) = r(t); "7d_$.Z  
} K} @q+  
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。 n$8A"'.M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ] N8V?.|:  
%vI]"a@  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 &+p07  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d #su  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8^~]Ym:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Cq=c'(cX  
最后的布局是: Yi3DoaS;"  
                Add kBkhuKd)V  
              /   \ += QboUN  
            Divide   5 yWy9IWI["  
            /   \ }_S]!AWz  
          _1     3 E^G=  
似乎一切都解决了?不。 Zv_<*uzKZ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 x$t=6@<]  
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。 8w4.|h5FP  
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: 9 (Z)c  
QGa"HG5NF  
template < typename Right > -3C~}~$>`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const I[/u5V_b'  
Right & rt) const H Zc;.jJ  
  { iD9GAe}x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kE1u-EA  
} R[6&{&E:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !Wk "a7  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ay2.C BF  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 *@< jJP4  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 jw H)x  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 p("do1:  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? W/+0gh7`,(  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: }5|uA/B  
.nnAI@7E  
template < class Action > _nF_RpS  
class picker : public Action JL1Whf  
  { S; >_9  
public : IcN|e4t^J+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} N 6eY-`4y  
  // all the operator overloaded Lgy}Gm8u5  
} ; }6\p7n  
iqpy5  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 gs'( px  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: V@F~Cx  
n#iL[ &/Aw  
template < typename Right > F C"dQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y,{Xv  
  { K-/fq=z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |o`TRqs  
} P+JYs  
;G ?_^ 0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z^b1i`v  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 R lv|DED$  
!,]_tw>R  
template < typename T >   struct picker_maker |&7l*j(\  
  { G'%mmA\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <7qM;) g  
} ; $8b/"Qm  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k;]&`c^5  
  { F"_SCA?9?  
typedef picker < T > result; -Y YQnN  
} ; z5?xmffB  
Vki3D'.7N  
下面总的结构就有了: UGIyNMY  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ;Q ]bV52  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 [/I4Pe1Yj%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `5 bHZ  
至此链式操作完美实现。 6g)21Mh#  
E[ ,Ur`>:  
n-uoY<;hp  
七. 问题3 yB&s2J  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 #P1k5!u  
cxVnlgq1  
template < typename T1, typename T2 > l =#uy  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kZeb^Q+,  
  { ~"8b\oLW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z.FO6y6L  
} 7JjTm^bu  
~G"5!,J  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Rc @p!Xi  
rZ<@MV|d  
template < typename T1, typename T2 > rB-&'#3%  
struct result_2 4]B(2FR[8  
  { XB2[{XH,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .(D-vkz'  
} ; +Bgy@.a?  
((#|>W\&  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? , j7&(V~  
这个差事就留给了holder自己。 ZPHB$]ri  
    ><%z~s  
)jvYJ9s  
template < int Order > PXWBc\  
class holder; 0P z"[  
template <> N,L$+wm  
class holder < 1 > C/!kMMh>vV  
  { ? 3Td>x  
public : so1% MV  
template < typename T > .,I^)8c  
  struct result_1 W2s6!_AN  
  { "??$yMW  
  typedef T & result; a=Pl3Uo  
} ; re:=fC:t5A  
template < typename T1, typename T2 > U2seD5I  
  struct result_2 xwq {0jY  
  { /g@!#Dt  
  typedef T1 & result; ar }F^8Ku  
} ; +TL5yuA  
template < typename T > (U4]d`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~m'PAC"Q$  
  { dL!PpLR$2  
  return (T & )r; >yiK&LW^?  
} :T.j;~  
template < typename T1, typename T2 > e2~&I`ct  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N2WQrTA:S+  
  { "6o}g.  
  return (T1 & )r1; <;G.(CK@n  
} [5yLg  
} ; w,n&K6<  
r Z%l?(  
template <> ~"xc 3(h  
class holder < 2 > [jU.58*  
  { ]hRCB=G  
public : qXcHf6  
template < typename T > J sde+G,N  
  struct result_1 -pvF~P?8U  
  { llN#4D9s  
  typedef T & result; 0e-M 24,C  
} ; 7M9Ey29f  
template < typename T1, typename T2 > j&~`H:=E  
  struct result_2 =f4>vo}@k  
  {  [,JUC<  
  typedef T2 & result; 8`M) r'5  
} ; DvhJkdLB>  
template < typename T > }f45>@uMW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8iQ8s;@S&>  
  { jOV,q%)^,:  
  return (T & )r; EdR1W~JZ  
} KPTp91  
template < typename T1, typename T2 > ,NB?_\$c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [M?'N w/[S  
  { :@K 1pAh4  
  return (T2 & )r2; zg>4/10P1q  
} O7vJ`K(!  
} ; h'%iY6!fA  
a*/%EP3  
2"~|k_  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 e*K1";  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: l1 Nr5PT  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2z#gn9Wb  
oy{ {d  
return l(i, j) = r(i, j); (@X].oM^y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TuR.'kE@  
`,~8(rIM  
  return ( int & )i; "0Ca;hSLM2  
  return ( int & )j; IHC {2 ^  
最后执行i = j; cqXP}5  
可见,参数被正确的选择了。 &RF*pU>  
lfTDpKz3D  
[ H|ifi  
Oc A;+}>  
A43 mX !g\  
八. 中期总结 'wA4}f  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: @ (4$<><  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P~xP@? I%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ZE393FnE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3FetyW l'  
xWR<>Og.  
A-S!Z2m\  
 a>6@1liT  
mLGbwm'K  
S1SsJo2\  
九. 简化 5|:t$  
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。 4 s&9A/&pC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $OGTHJA  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: s\/$`fuhx  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J A!?vs  
  +-*/&|^等 >/J!:Htk+K  
2. 返回引用。 0*y|k1  
  =,各种复合赋值等 _|1m]2'9  
3. 返回固定类型。 Wy:xiP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) MVDEVq0  
4. 原样返回。 6Z ,GD  
  operator, ?R#?=<VkG  
5. 返回解引用的类型。 ^p7g[E&  
  operator*(单目) U]Pl` =SL  
6. 返回地址。 `%@| sK2  
  operator&(单目) 2,T^L (]  
7. 下表访问返回类型。 @3g$H[}  
  operator[] 9lU"m_ QT4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &GKtD)  
  operator<<和operator>> V =9  
jt5:rWB  
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。 a|Yry  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: CQ;.}=j ,  
|g)/6jG<-  
template < typename Left > 6O@/Y;5i  
struct value_return DWXxB  
  { @a~GHG[x  
template < typename T > QtSJ9;eP  
  struct result_1 ZkA05wPZ#  
  { 0cF +4,5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; P[L] S7FTr  
} ; zqJ0pDS  
+5<]s+4T  
template < typename T1, typename T2 >  X<p'&  
  struct result_2 x9Oo.[  
  { hAi`2GP.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; CO5>Q o  
} ; K+P:g%M  
} ; a]]>(Txc  
myq:~^L ;  
_]aA58,j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait AhA4IOG`.  
hH.X_X?d%  
下面我们来剥离functor中的operator() ,'}qLor  
首先operator里面的代码全是下面的形式: N0mP EF2  
#0uD&95<  
return l(t) op r(t) $-*E   
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  "o{o9.w  
return op l(t) yH<a;@C  
return op l(t1, t2) 4+1aW BJ2  
return l(t) op X6Wj,a  
return l(t1, t2) op 0r/pZ3/  
return l(t)[r(t)] kklM"Av  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n-)Xs;`2  
31*0b|Z  
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: Kf>]M|G c  
单目: return f(l(t), r(t)); u6#FG9W7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $>*TO1gb+  
双目: return f(l(t)); Y;I>rC (  
return f(l(t1, t2)); P(|+1$#[  
下面就是f的实现,以operator/为例 n`TXm g  
Pbo759q 1  
struct meta_divide N3U.62  
  { Xg^9k00C  
template < typename T1, typename T2 > ^1 U<,<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5JvrQGvL  
  { L `6 R  
  return t1 / t2; #)7THx/=  
} "I}]]?y  
} ; +=o?&  
-1z<,IN+  
这个工作可以让宏来做: )}|b6{{<  
vw5f|Q92  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ l =`?Im  
template < typename T1, typename T2 > \ tgpg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %HWebZ-yY  
以后可以直接用 4Rv.m* ^B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) drkY~!a  
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 bw[s<z|LKA  
(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。。。) ZNN^  
sgxD5xj}4  
zQ>|`0&8   
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 a`t <R  
*wu:fb2[(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !ma%Zk  
class unary_op : public Rettype 8~@?cy1j!  
  { 'Z{_w s  
    Left l; }#D+}Mo!,  
public : G\4*6iw:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l2|[  
T=~D>2C  
template < typename T > _Yqog/sG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SSH 1Ge5|  
      { @4FG & >kQ  
      return FuncType::execute(l(t)); Ro:DAxi @L  
    } %xuJQuCqf  
knb 9s`wR  
    template < typename T1, typename T2 > UD6:X&Un  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I/vQP+w O  
      { Hsl0|jy(/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /$Ca }>  
    } e]Q bC "  
} ; ?y`we6~\1  
S?BI)shmg  
B3 NDx+%m  
同样还可以申明一个binary_op #fQ}8UxU,  
[5T{`&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e0 &x?U*/  
class binary_op : public Rettype Wm#F~<$  
  { 6-6ha7]s  
    Left l; *kM^l!<g  
Right r; <>?7veN92  
public : |%~Zo:Q<$>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l'm\ *=3  
Z^_-LX:%  
template < typename T > *k^'xL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T P#Hq  
      { _7=LSf,9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); WH^^.^(i  
    } vDit&Lh{T  
2^f6@;=M  
    template < typename T1, typename T2 > *{fL t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JK=0juv<E  
      { L,7+26XV"B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); o >Faq+@  
    } s"-gnW  
} ; mLb>*xt$b@  
MIx,#]C&  
ziXZJ^(FI  
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 Y)*:'&~2e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X Z4q{^o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7^<{aE:  
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。 Nay&cOz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3-6Lbe9H  
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。。。 XFmTr@\M  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 40$- ]i  
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) vp2s)W8W  
下面是修改过的unary_op ,SB5"  
=,w(D~ps  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bZf}m=C!  
class unary_op efUa[XO  
  {  {,Z-GJ  
Left l; @{LD_>R  
  NR9=V  
public : l)K8.(2  
O+ghw1/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <4%cKW0  
;,7/>Vt  
template < typename T > K|V<e[X[V  
  struct result_1 +DwE~l  
  { rjWn>M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W"[Q=$2<<  
} ; RTQtXv6mD  
h*B7UzCg  
template < typename T1, typename T2 > {"WfA  
  struct result_2 hRaX!QcG3  
  { D\0q lCAs  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zbgH}6b  
} ; Mv_-JE9#>o  
~/l5ys  
template < typename T1, typename T2 > Y DWV=/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `x:8m?q05  
  { Z(wj5;[G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); HF;$Wf+=J  
} MfG8=H2#|  
PW QRy  
template < typename T > MiN|u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C.N#y`g  
  { LCMZw6p  
  return OpClass::execute(lt(t)); <Gw>}/-^  
} reI4!,x  
+"GBuNh  
} ; bx._,G  
'4e, e|r  
Boj#r ,x  
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 >hv8zHOO:  
好啦,现在才真正完美了。 ?)V|L~/  
现在在picker里面就可以这么添加了: M'5PPBSR  
kK%@cIXS3  
template < typename Right > CAbR+ y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vp&N)t_  
  { m bZn[D_zi  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (U([T-H  
} Lc! t  
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。 cTa$t :K@  
6R#.AD\  
b-?d(-  
~jD~_JGp  
GWW#\0*Bn  
十. bind a%*W( 4=Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 sa w  
先来分析一下一段例子 |*> s%nF|  
#I}w$j i  
Wf{&D>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} awU&{<,=g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <TEDqQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9][A1 +"  
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。 d A>6  
我们来写个简单的。 ',m!L@7M5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bR*} s/  
对于函数对象类的版本: %G/(7l[W  
pF<KhE*V  
template < typename Func > `dJ?j[P,p  
struct functor_trait S5/p3;O\c  
  { qlm7eS"sy  
typedef typename Func::result_type result_type; o7kQ&w   
} ; oCSJ<+[(C  
对于无参数函数的版本: &6&$vF65c  
l&{+3aC:  
template < typename Ret > @B9O*x+n:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Pj ^O8  
  { ->r udRQ  
typedef Ret result_type; mt\pndTy7!  
} ; "?S> }G\  
对于单参数函数的版本: Rc(E';uc  
7;@o]9W  
template < typename Ret, typename V1 > <tgfbY^nL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nj=nSD  
  { v9MliD'  
typedef Ret result_type; D:0?u_[W  
} ; +ux170Cd3  
对于双参数函数的版本: gQ$0 |0O  
6QePrf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > FV\$M6 _  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > oD 3Q{ e  
  { ZmaGp* Wj  
typedef Ret result_type; 3B5 `Y  
} ; iD) P6"  
等等。。。 g:2\S=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Cig! 3  
'<1Q;3Ho  
template < typename Func > 6F; |x  
struct func_return KvmXRf*z  
  { HE@P<  
template < typename T > U"OA m}  
  struct result_1 i?n#ge  
  { <(_${zR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Gdv{SCV  
} ; QRHM#v S  
# B@*-  
template < typename T1, typename T2 > |vY|jaV}  
  struct result_2 IPk"{T3  
  { \4Z"s[8}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EfqC_,J*3  
} ; &uXu$)IZ  
} ; N4w&g-  
Dpkc9~z  
g-<[* nF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5@EX,$h  
wpa^]l  
template < typename Func, typename aPicker > VWW(=j  
class binder_1 u"-."_  
  { ,B$e'KQ  
Func fn; 1i}p?sU  
aPicker pk; pykRi#[UrX  
public : nmoC(| r  
&24>9  
template < typename T > S#l)|c_~  
  struct result_1 -~_;9[uV  
  { $: qrh66  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Idr|-s%l6'  
} ; ;fB!/u  
w"AO~LF  
template < typename T1, typename T2 > {jo"@&2S  
  struct result_2 H iEQs|""'  
  { ni-4 ~k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ew1bb K>  
} ; &?M'(` ~  
=' &TqiIv"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l-M .C8N  
<^"0A  
template < typename T > b ix}#M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SOeRQb'  
  { ZqfoO!Ta  
  return fn(pk(t)); (5>IF,}!L  
} 2YpJ4.  
template < typename T1, typename T2 > e89IT*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6&L8 {P  
  { 7vEZb.~4z  
  return fn(pk(t1, t2)); 79}Qj7  
} 7-c3^5gn{  
} ; X-_0wR  
yTh60U  
+?uZ~VSl  
一目了然不是么? 5mg] su&#  
最后实现bind O>>%lr|  
2x:aMWh  
9On(b|mT  
template < typename Func, typename aPicker > ICUI0/J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;w^{PZBg  
  { Z'_EX7r  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l%v2O'h  
} (z^9 87G  
J(kC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ZCDcf   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 e`;U9Z  
&I?d(Z=:\  
十一. phoenix 5<Y-?23  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E7j9A`  
!\|L(Paf  
for_each(v.begin(), v.end(), ;\gHFG}  
( y-vQ4G5F|  
do_ Te@=8-u-  
[ rNeSg=j  
  cout << _1 <<   " , " Q3aZB*$K  
] Uc5BNk7<=  
.while_( -- _1), -4t!k Aw`  
cout << var( " \n " ) O*PJr[Zou  
) F/U38[  
); GKf%dK L  
HKYJgx  
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: ,dSP%?vV  
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 U\UlQ p?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |oTA $bln  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Fo GSCg%  
z>O=. Ku6  
#<gD@Jybu  
template < typename Cond, typename Actor > nHIW_+<Mf  
class do_while crRYgr  
  { v9l|MI15V  
Cond cd; +t<'{KZ7;  
Actor act; Hb@PQcj  
public : UYsyVY`Fm|  
template < typename T > |H4f&& Wd  
  struct result_1 )r6d3-p1  
  { H1a<&7  
  typedef int result_type; Rx.dM_S  
} ; 0 A6% !h  
S01 Bc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N.|uPq$R  
U-lN-/=l6  
template < typename T > dS~#Lzm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]B9Ut&mF;  
  { uDsof?z  
  do '{:lP"\,L  
    { Bey|f/ <  
  act(t); w$[ck=  
  } LLW xzu!<  
  while (cd(t)); ~"i4"Op&  
  return   0 ; 'A#F< x  
} !&@!:=X,  
} ; ljw>[wNv  
D7OPFN 7`  
0j(/N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;8> TD&]{  
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。 "CF{Mu|Q=  
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。 ,-_\Y hY>  
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。 /\|Behif  
下面就是产生这个functor的类: &l2C-(  
(}&O)3)  
0v'FE35~s  
template < typename Actor > |(O _K(  
class do_while_actor fv?vfI+m  
  { GJbU1k]  
Actor act; 0ZjinWkR[  
public : SKrkB~%z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wEMg~Hh  
7~7_T#dTh  
template < typename Cond > /GMT  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Mh*^@_h?  
} ; GsvB5i  
}^}ep2^  
Jevr.&;O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;-@v1I;  
最后,是那个do_ 4/M~#  
2N[S*#~*e  
"[p-Iy1  
class do_while_invoker @G:aW\Z  
  { N!W2O>VS  
public : 6A*k  
template < typename Actor > vILq5iR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3v7*@(y  
  { @>SirYh  
  return do_while_actor < Actor > (act); o@blvW<v7  
} C J#1j>  
} do_; ^E`SR6_cmj  
|XoW Z,K  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fC^POLn[f  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !;~6nYY  
最后来说说怎么处理break和continue nK;c@!~pS  
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。 EG3?C  
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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