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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Cj/!m  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SEE:v+3|  
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, i 8%@4U/ J  
.*z$vl  
\c!e_rZ  
#CW{y?=  
  class filler #<#-Bv  
  { w?Cho</Xu  
public : V0%a/Hi v  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J5z\e@?.0\  
} ; >X=VPh8  
/Kd'!lMuz  
Y)#,6\=U  
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: a :cfr*IsK  
YtXd>@7  
Oh,Xjel  
#5iwDAw:|r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $Yw~v36`t/  
8>xd  
Lg7dJnf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 p1T0FBV L  
%MCS_'N J  
,F+,A].wG  
>\3N#S"PF  
二. 战前分析 j9-.bGtm?.  
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。 BA8!NR|  
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 =F5zU5`i  
Tr;&bX5]H  
7g%\+%F I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nHU}OGzW  
  /* --------------------------------------------- */ E!>MJlA:k6  
vector < int *> vp( 10 ); \!%~( FM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %MEWw  
/* --------------------------------------------- */ +"|TPKas  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <)"i'v $  
/* --------------------------------------------- */ ^),;`YXZ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _ x$\E  
  /* --------------------------------------------- */ }FX:sa?5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .B'ws/%5\  
/* --------------------------------------------- */ m/< @Qw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  lsgZ  
z f >(Y7M  
o|_9%o52'  
_B vGEM`o  
看了之后,我们可以思考一些问题: $bN_0s0:'  
1._1, _2是什么? Xo6zeLHO  
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。 -U\s.FI.AR  
2._1 = 1是在做什么? $+,kibk*R  
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。 R3.8Dr 0f  
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。 42:,*4t(  
RVF<l?EI4R  
/2Ok;!.  
三. 动工 def\=WyK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x&$8;2&.  
Digx#'#jf  
!FvL2L  
G+\&8fi0  
template < typename T > i?|u$[^=+  
class assignment m @)Ya*=<  
  { =GiN~$d  
T value; phwBil-vUU  
public : Fc|N6I'o  
assignment( const T & v) : value(v) {} #eF k  
template < typename T2 > #T8PgmR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `3z6y& dmx  
} ; ]?NiY:v  
 xS="o  
G'wyH[ d/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $J0o%9K   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !LsIHDs4  
R~;8v1>K  
7&(h_}Z  
tqL2' (=  
  class holder ,pUB[w\  
  { }*vE/W  
public : +,)Iv_Xl$  
template < typename T > JZJb&q){  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JM53sx4&  
  { V@\u<LO0G  
  return assignment < T > (t); c<{~j~+  
} cs[nFfM  
} ; h dqr~9  
$8Z4jo  
S7@/d HN  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: R_vK^Da  
E/gfX   
  static holder _1; o?I`n*u"X  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j{/5i`5m  
V}FH5z |  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4{0vdpo3F  
而不用手动写一个函数对象。 Fu[GQ6{f  
&<cP{aBa  
d^0-|sx  
29&F_  
四. 问题分析 Bp4#"y2  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 l-SVI9|<0  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 9Fg:   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .Y }k@T40a  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +6L.a3&(b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 cs4IO O$  
}|j#C[  
五. 问题1:一致性 3~LNz8Z*  
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?| G)gb5VW k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -oY8]HrXfK  
cmY `$=  
struct holder 'L^M"f^I  
  { &M=15 uCK  
  // 'vKae  
  template < typename T > J8[aVG  
T &   operator ()( const T & r) const ]1I-e2Q-J  
  { >A}ra^gU  
  return (T & )r; ?q y*`  
} }|RL6p-/'  
} ; (aB:P03  
l(}l([rdQ  
这样的话assignment也必须相应改动: K1o&(;l8G  
"5<YN#  
template < typename Left, typename Right > z$VVt ?K  
class assignment GY"c1 KE$  
  { :J+ANIRI  
Left l; jV<5GWq  
Right r; +^.xLTX`$  
public : Wxi;Tq9C@_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L\"eE'A  
template < typename T2 > {#&D=7LP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JtF)jRB0,  
} ; { 3 "jn  
}Q-Tw,j  
同时,holder的operator=也需要改动: c57`mOe/b  
lGJ&\Lv:  
template < typename T > v2YU2-X[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V3/OKI\o  
  { X @7:FzU9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =r&i`L{]  
} X3y28 %R   
!"ydl2  
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。 _Ecs{'k  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~W3t(\B'  
u=0161g  
return l(rhs) = r; ~$1g"jIw  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 T7(d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: msOE#QL6a  
Q*8 x Bi1  
template < typename Tp > v(,YqT>q@U  
class constant_t {RD9j1  
  { "J `#  
  const Tp t; BiZYGq  
public : gmOP8.g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ia:M+20n  
template < typename T > CU/Id`"tW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1`Uu;mz  
  { WISK-z  
  return t; {9~3y2:  
} vpdT2/F  
} ; I~-sBMm(w  
 p.,`3"C1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .{(gku>g(  
下面就可以修改holder的operator=了 d-I=xpB  
D8b9 T.[(  
template < typename T > Ze?H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }xgs]\^,73  
  { dX-j3lM:#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); FQ/z,it_i  
} K'[kl'  
)W1[{?  
同时也要修改assignment的operator() wid  
q%XjJ -s:  
template < typename T2 > @J6V ,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]@l;;Sp  
现在代码看起来就很一致了。 9q2x}  
Seq ^o=  
六. 问题2:链式操作 ]DZ~"+LaG  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 WqHp23  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 D$`$4mX@hP  
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。 _znpzr9H  
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。 M0]J `fL@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XFi9qL^  
2l~qzT-  
template < typename T > 8w~X4A,  
struct result_1 31p7oRzr  
  { .pblI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )t,efg  
} ; ]zI*}(adu  
;NGSJfn  
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: ~^o YPd52*  
m;vm7]5  
template < typename T > l_ LH!Tu  
struct   ref HUel  
  { Q@C  y\l  
typedef T & reference; ! z5Ozm+}  
} ; I"D}amuv  
template < typename T > ;20sh^~  
struct   ref < T &> JRDIGS_~  
  { ^+Vf*YY 8  
typedef T & reference; /^`d o3a}  
} ; g? C<@  
$Ut1vp1$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0aYoc-( A  
e )]  
template < typename T > =b Q\BY#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^KQZ;[B  
  { :=K+~?  
  return l(t) = r(t); \{o<-S;h  
} 1Q$/L+uJ5  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ^fbzlu?G4-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6Zv-kG  
ra1_XR}  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 {G=|fgz  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?%b#FXA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r$,Xv+}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U bh)}G,Mg  
最后的布局是: $8Gj9mw4e'  
                Add 35fj-J$8  
              /   \ 2>xEE  
            Divide   5 Qgq VbJP"  
            /   \ |sAl k,8s  
          _1     3 !@FzP@  
似乎一切都解决了?不。 X6r3$2!  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ,oJ$m$(Lj  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 2rM/kF >g  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: IG!(q%Gf  
AzSmfEaU0  
template < typename Right > {7EpljH@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w%%*3[--X  
Right & rt) const ?4_ME3$t  
  { $WsyAUl  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3k:`7E.  
} 1#|qT7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ixB"6O  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 'lOpoWDL  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 M|UCV_omN  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 IJLuu@kRm,  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ZU l-&P_X  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ye4GHAm,p  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 4?c0rC<  
/LG}nY  
template < class Action > ziv*4  
class picker : public Action p,3}A( >  
  { 352RJC  
public : Dp?lgw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M'@  
  // all the operator overloaded 4!-/m7%eF  
} ; -.5R.~@  
w$jSlgUHy)  
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。 GFvLd:p` [  
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: [*r=u[67F  
,9$|"e&  
template < typename Right > ?',GRaD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^g"%:4zO  
  { ZSLvr-,D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zOYG`:/'  
} {gB9EGY  
K#R|GEwr  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6U1_Wk?   
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 &3\3wcZ,q  
((6?b5[  
template < typename T >   struct picker_maker {v2[x W  
  { Ys<z%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `KieN/d%  
} ; s@*i  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X#ud_+6x  
  { B_"PFWwg  
typedef picker < T > result; |J~A )Bw?  
} ; &pH XSU  
 8(}cbW  
下面总的结构就有了: 4p>,  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 -v9x tNg  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 H?;@r1ZAn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E*L5D4Kw  
至此链式操作完美实现。 Wp^ A.  
af&P;#U  
O ]t)`+%q  
七. 问题3 5m?9O7Pg  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 #r@>.S=U]  
.i1|U8"X  
template < typename T1, typename T2 > J$S*QCo  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qa"4^s  
  { /mK]O7O7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `~ h8D9G  
} 8(* ze+8  
Ba76~-gK$  
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: 8o466m6/  
,v#3A7"yW  
template < typename T1, typename T2 > cea e~  
struct result_2 e4;h*IQK  
  { ;ao <{i?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -~ Dn^B1^  
} ; I:YE6${k!  
!4$-.L)#  
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? 'K|F{K  
这个差事就留给了holder自己。 4Dasj8GsV  
    Gyc _B  
<,J O  
template < int Order > u`pw'3hY  
class holder; GYV%RD#  
template <> rfV{+^T;  
class holder < 1 > fH% C&xj'&  
  { ,W>-MPJn[8  
public : -'Z-8  
template < typename T > fBKN?]BdN  
  struct result_1 Z*.rv t  
  { Q>TNzh  
  typedef T & result; jV#1d8qm  
} ; R  xc  
template < typename T1, typename T2 > G9CL}=lJ,  
  struct result_2 6dYa07  
  { iAXF;'|W  
  typedef T1 & result; 0<nW nD,z  
} ; tZ:fh  p  
template < typename T > z\Z+>A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2c3/iYCKP  
  { =27ZY Z  
  return (T & )r; ' ?EG+o8  
} )2R]KU_=g  
template < typename T1, typename T2 > srH.$Y;~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Bd[H@oKru  
  { Kj:'Ei7  
  return (T1 & )r1; NFI~vkk'G  
} 7Kt i&T  
} ; '<AE%i,  
(mx}6A  
template <> !ozHS_  
class holder < 2 > 9 $zx<O  
  { vyT-!mC  
public : $LtCI  
template < typename T > >n%ckL|rG  
  struct result_1 Kp6%=JjO  
  { 3Q_)Xs r`  
  typedef T & result; )b,FE}YX  
} ; hO(A_Bw  
template < typename T1, typename T2 > ZC)m&V 1  
  struct result_2 `-5gsJ  
  { 35YDP|XZb  
  typedef T2 & result; _SQ]\Z  
} ; $Y%,?>AL<  
template < typename T > 3H%bbFy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S~GS:E#  
  { ?Xq kf>  
  return (T & )r; 'N/u< `)  
} cgR8+o  
template < typename T1, typename T2 > LqS_%6^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z/i&Lpr:  
  { }L>0}H  
  return (T2 & )r2; Q1x=@lXR  
} 3&B- w  
} ; (>gb9n  
BuS[(  
3*eS<n[uG  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 E-#C#B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b3q&CJ4|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /=KEM gI?  
K%;=i2:  
return l(i, j) = r(i, j); HyIyrUrYW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `Nv7c{M^  
KnUVR!H|  
  return ( int & )i; !Za yN  
  return ( int & )j; "f-HOd\=  
最后执行i = j; HcHwvf6y  
可见,参数被正确的选择了。 vP,$S^7$  
O*c<m,  
l@>@2CB  
iL'j9_w,  
ne=CN!=  
八. 中期总结 Bu4@FIK!C  
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: j_SUR)5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ] m #*4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 v+'*.Iv:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {%6g6?=j  
,j eC7-tX  
<,Jx3y q  
24 RD  
&cy<"y  
Dc0CQGx9b  
九. 简化 eU\_m5xl"  
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。 &PFK0tY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _[N*k"  
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: Y$W)JWMY`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [!`5kI  
  +-*/&|^等 Zl?9ibm;@  
2. 返回引用。 , jCE hb  
  =,各种复合赋值等 kk}_AZ0eK  
3. 返回固定类型。 A1B%<$|pz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E|_}?>{R  
4. 原样返回。 k!d<2Qp W  
  operator, `{Fz  
5. 返回解引用的类型。 igF<].'V  
  operator*(单目) 0*6Q 8`I  
6. 返回地址。 FPu$Nd&\  
  operator&(单目) ^O&&QRH~w  
7. 下表访问返回类型。 ~ F>'+9?Sn  
  operator[] fPG3$<Zr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 h79~d%-  
  operator<<和operator>> h/*@ML+bB8  
dyl1~'K^  
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。 n39EKH rm%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _U Y5  
1+qP7 3a^  
template < typename Left > uz;eY D  
struct value_return l6.&<0pLT  
  { ?3<Y/Vg%c  
template < typename T > Fp>nu_-"  
  struct result_1 LXf|n  
  { 40 zO4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; mcxD#+H 3  
} ; xggF:El3{  
\9]- (j6[H  
template < typename T1, typename T2 > imyfki $B  
  struct result_2 _Zxo <}w}y  
  { >".@;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .>Fpk7  
} ; 877Kv);  
} ; p Moza8  
;&MnPFmq  
`k(m2k ?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait kv<(N  
Nop61zj  
下面我们来剥离functor中的operator() "_:6v64Gx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: yh.WTgcW  
'a>D+A:  
return l(t) op r(t) -0<ZN(?|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) SUD~@]N1  
return op l(t) :)%cL8Nz]$  
return op l(t1, t2) ~w}=Oby'y  
return l(t) op x\YVB',h  
return l(t1, t2) op So4#n7  
return l(t)[r(t)] $dug"[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] dcfwUjp[  
w4l]rH  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 4|DN^F~iut  
单目: return f(l(t), r(t)); @?& i   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (t,mtdD#1  
双目: return f(l(t)); :0Fc E,1  
return f(l(t1, t2)); ;Pvnhy  
下面就是f的实现,以operator/为例 1D%E})B6  
8tzL.P^  
struct meta_divide a>k9& w  
  { yGH')TsjD  
template < typename T1, typename T2 > +P.JiH`\=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l`a_0  
  { "e/"$z'ca  
  return t1 / t2; 7?\r9bD  
} B)rBM  
} ; ovaX_d)cU  
7H4kj7UK  
这个工作可以让宏来做: 3;R`_#t+  
D!i|KI/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,q$2D,dz  
template < typename T1, typename T2 > \ {*nE8+..A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X7?j90tH  
以后可以直接用 TV}=$\D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^=qV)j  
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 O mph(  
(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。。。) z2q!_ ~  
#hXuGBZEI  
@.pr}S/  
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 4I2#L+W  
r>G||/Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R S] N%`]  
class unary_op : public Rettype kD6Iz$tr  
  { wV,=hMTd&\  
    Left l; qJw\<7m  
public : 2FGCf} ,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?i}wm`  
2~h Q   
template < typename T > s:I 8~Cc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JC}T*h>Ee  
      { 6mjD@  
      return FuncType::execute(l(t)); `0-i>>  
    } 5'_:>0}  
kqGydGh*"  
    template < typename T1, typename T2 > u3sr"w&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |V^f}5gd  
      { K] &GSro  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `R*!GHro  
    } jEK{47i v  
} ; 2 S2;LB  
,/[1hhP@  
Ld=6'C8ud  
同样还可以申明一个binary_op x[$ :^5V  
]Nue1xV_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T;i+az{N:V  
class binary_op : public Rettype ?XVox*6K&  
  { m3|l-[!OA"  
    Left l; =UxKa`  
Right r; },#AlShZu  
public : ZT+{8,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8an_s%,AW  
DXK\3vf Ot  
template < typename T > \p)eY#A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h{ eQ\iI  
      { 2-^ ['R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w7~&Xxa/  
    } _HkQv6fXpE  
F0'8n6zj  
    template < typename T1, typename T2 > Hq,znRz~`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;9qwB  
      { !0cb f&^:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xww\L &y  
    } yaAg!mW  
} ; jjg&C9w T  
w# ;t$qz}  
l!IN#|{(  
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 Ub[UB%(T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6>h"Lsww  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) XOEf,"  
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。 kZ!&3G9>-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }mS+%w"j  
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。。。 (R!.=95@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )7WLbj!M  
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) cN)noGkp  
下面是修改过的unary_op H+Q_%%[N  
$-gRD|oY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > VC^QCuSq  
class unary_op &cf_?4  
  { F^Mt}`O  
Left l; h\8bo=  
  j)}TZx4~  
public : M*F`s& vM  
' &Nv|v\V  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $ccCI \  
i^ eDM.#X  
template < typename T > ~Yg+bwh  
  struct result_1 ]jV1/vJ-!  
  { u<HJFGLzI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [LSs|f  
} ; qtp-w\#S$  
D \boF+^  
template < typename T1, typename T2 > dkZ[~hEQG-  
  struct result_2 Rtai?  
  { }$:ha>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Rz33_ qA  
} ; Fh.Z sPn,m  
`>`{DEDx{5  
template < typename T1, typename T2 > 9A}nZ1Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 83Fmu/(  
  { # twl  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |tO.@+[uqP  
} 7gt%[r M  
$oZV 54  
template < typename T > gn[h:+H&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N0fmC*1-  
  { weIlWxy  
  return OpClass::execute(lt(t)); XMpE|M! c  
} QB7^8O!<  
WQHlf 0]  
} ; m_UzmWF  
SuA`F|7?P  
Gdlx0i  
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 r D|Bj(X8  
好啦,现在才真正完美了。 AaJz3oncJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1@`mpm#Y  
$P Tl{  
template < typename Right > =`wnng5m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \Qz  
  { 7[(<t+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); G3t\2E9S  
} `R:HMO[ow  
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。 9Oc(Gl5az  
!(qaudX{>k  
6CzN[R}  
k7bfgb {  
3 yM!BTlX  
十. bind -)E6{  
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。 +Z/aG k;  
先来分析一下一段例子 $9<P3J 1  
Mj:=$}rs^  
{c=H#- A  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &fwb?Vn4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 u]t#Vf-$u  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y!kM#DC^  
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。 |z.Ov&d4)(  
我们来写个简单的。 zA&]#mc  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: WO{9S%ck  
对于函数对象类的版本: E XQ 3(:&  
$-_@MT~  
template < typename Func > uh~,>~a|  
struct functor_trait $:*/^)L  
  { *iujJ i  
typedef typename Func::result_type result_type; ]q@W(\I  
} ; MJ`BlE,Fmb  
对于无参数函数的版本: UC?i>HsJrX  
(k>I!Z/&2  
template < typename Ret > M!] g36h[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U( "m}^  
  { |?<r  
typedef Ret result_type; !T26#>mV  
} ; 1&JB@F9!  
对于单参数函数的版本: _6MNEoy?  
_<;westq  
template < typename Ret, typename V1 > {@3p^b*E)1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =/qj vY  
  { > 0NDlS%Q:  
typedef Ret result_type; ?L6ACi`9  
} ; qeoj  
对于双参数函数的版本: "z ;ky8  
O.wk*m!9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x '`L( C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mX QVL.P\  
  { iCZ1ARi  
typedef Ret result_type; Z/= HQ8  
} ; k[;(@e@c  
等等。。。 Ih5F\eM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H%`|yUE(  
/mFa*~dj2  
template < typename Func > g+92}$_  
struct func_return vhu5w#]u*  
  { :X ~{,J  
template < typename T > 5SmgE2}  
  struct result_1 1N\-Ku  
  { 9N{"ob Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *6 1G<I  
} ; >PK\bLEo  
D*o[a#2_  
template < typename T1, typename T2 > 8i?h{G IMV  
  struct result_2 h**mAa0fo  
  { FQ6{NMz,h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gIaPS0Q  
} ; =[V  
} ; Z\P&i#  
9x[|75}l  
rD SUhO{V  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 IBe0?F #  
334tg'2]  
template < typename Func, typename aPicker > 00(#_($  
class binder_1 5_ioJ   
  { #u6ZCv7u  
Func fn; 8gI~x.k`  
aPicker pk; 4+_r0  
public : }@S''AA\  
G9i?yd4n=B  
template < typename T > (3M7RpsL@  
  struct result_1 U `<?~Bz  
  { \%011I4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Fl&Z}&5p  
} ; ^\zf8kPti  
Um\_G@  
template < typename T1, typename T2 > A/{0J\pA  
  struct result_2 dk4|*l-  
  { SRf .8j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G%RhNwm  
} ; mBZg(TY  
|Y\BI^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3"J85V%h]n  
8]-c4zK  
template < typename T > u4p){|x7s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gXI8$W>  
  { F),wj8#~>-  
  return fn(pk(t)); 5W=jQ3 C  
} rq>Om MQ67  
template < typename T1, typename T2 > -{'WIGm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wX*F'r"z  
  { F-2&P:sjQ  
  return fn(pk(t1, t2)); WGrG#Kw[  
} z^r  
} ; ~}fQ.F*7R  
q-)Ynp4'  
~)&im.Q4  
一目了然不是么? N3}jLl/  
最后实现bind P_f^gB7  
?h4Rh0rkX  
49m}~J=*  
template < typename Func, typename aPicker > C0@[4a$8f  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B&oP0 jS  
  { d;9F2,k$w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G`" 9/FI7  
} 96$qH{]Ap  
#+,O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m=uW:~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 9!06R-h  
ai,Nx:r   
十一. phoenix 5*W<6ia  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: F ak"u'~  
=`MU*Arcs[  
for_each(v.begin(), v.end(), Lu@'Ee!>G  
( N }tiaL4  
do_ QirS=H+~  
[ ?pJUbZ#J  
  cout << _1 <<   " , " pZv>{=2hOS  
] zU1[+JJY"{  
.while_( -- _1), @ s2<y@  
cout << var( " \n " ) M:? :EJ  
) [C"[#7  
);  H*]B7?S  
hRvj iK\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?nya;Z-~Hc  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor DNN60NX 5Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?g21U97Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Y$SwQ;wl  
y! lEGA7  
_;1H2o2f  
template < typename Cond, typename Actor > C_JDQByfL  
class do_while JM-rz#;1  
  { (?7=$z!h  
Cond cd; M(_1'2  
Actor act; }.j09[<  
public : RC| t-(Z  
template < typename T > {tlt5p!4  
  struct result_1 <!r0[bKz@  
  {  h7h[! >  
  typedef int result_type; yj48GQP]  
} ; )ZA3m _w]  
(f*0Wp;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} jg_##Oha  
Kq*D_Rh2  
template < typename T > ,ruL7|T&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bco_\cpt]z  
  { &>. w*  
  do .s)z?31  
    { jml 4YaGZ  
  act(t); 5|E_ ,d!v  
  } e+t2F |xDh  
  while (cd(t)); gVs8W3GW  
  return   0 ; g}\Yl.  
} oL2 a:\7  
} ; ~A5MzrvIO2  
s$s]D\N  
e viv,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mz~aSbb|  
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。 mar BVFz~  
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。 eaI!}#>R +  
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。 P{-f./(JD  
下面就是产生这个functor的类: UF)4K3X  
#l!Sz247  
KF#,Q  
template < typename Actor > )Bq~1M 2  
class do_while_actor smM*HDK  
  { C)r!;u)AZH  
Actor act; w/`I2uYu  
public : -m.SN>V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f;k'dqlv  
> %~%O`+  
template < typename Cond > A\jX#gg  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RU1+ -   
} ; \v'\ Ea~  
N!fTt,  
1qw*mV;W)_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]i3 1@O  
最后,是那个do_ 3',|HA /x  
$RYsqX\v  
CqRG !J  
class do_while_invoker BN?OvQ  
  { G@O~*k1v  
public : <L1;aNN  
template < typename Actor > 0pSqk/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |G5Me  
  { ].j;d2xT\  
  return do_while_actor < Actor > (act); m&H@f:  
} #sOkD  
} do_; ItZqLUJ m  
86s.qPB0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? CCp8,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #N=!O/Y  
最后来说说怎么处理break和continue u49v,,WGw  
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。 eN/o}<(e  
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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