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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zUkgG61  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2\A$6N ;_  
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, UUYSFa %  
g|DF[  
N=T<_`$5  
U3ADsdn  
  class filler t9kzw*U9  
  { $k@O`xD,q  
public : ??-[eB.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 25nt14Y 0u  
} ; <y2U3; t  
(^8Y|:Tz  
o]J{{M'E  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: P_dCR  
u<7/0;D#+  
Xk~D$~4<  
Gv!2f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~NrG` D}  
=t#llgi~  
~9a<0Mc?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 I+%[d^,  
x*/t yZg6  
 &=@IzmA  
\+oQd=K@  
二. 战前分析 $B 2J T9  
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。 o8V5w!+#  
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 ="1Ind@w!  
GfxZ'VIn  
fa jGZyd0:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tzWSA-Li  
  /* --------------------------------------------- */ .;y.]Z/;  
vector < int *> vp( 10 ); Z, zWuE3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #vz7y(v  
/* --------------------------------------------- */ Q 04al=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e8>})  
/* --------------------------------------------- */ lLX4Gq1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d\&U*=  
  /* --------------------------------------------- */ X[-xowE-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); KB3Htw%W[+  
/* --------------------------------------------- */ :T ^a&)aL%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;V:i!u u  
O W_{$9U  
OZb-:!m*  
a5dLQx b  
看了之后,我们可以思考一些问题: -P(efYk  
1._1, _2是什么? j nkR}wAA  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 L4@K~8j7  
2._1 = 1是在做什么? 6+#Ydii9E  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 =m]v8`g  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2prU  
-V*R\,>  
9@SC}AF.  
三. 动工  R~TTL  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m<<+  
a{L%7  
fbyd"(V 8r  
~dyTVJ$  
template < typename T > bbDZ#DK"  
class assignment 8 `v-<J  
  { n2"a{Ofhlf  
T value; !4ocZmj\  
public : KaLzg5is  
assignment( const T & v) : value(v) {} Z\(q@3C  
template < typename T2 > +r�  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } SpIv#?  
} ; [$ubNk;!z  
lB8-Z ow  
W- $Z(Z XL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $H2u.U<ip  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *l(7D(#  
WJ]T\DI  
*[Imn\hu  
`Y0%c Xi3  
  class holder R)?*N@.s  
  { 0gu_yg!R  
public : [CTnXb  
template < typename T > /m!BY}4W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B5,N7z34F  
  { <X#C)-.  
  return assignment < T > (t); ^7`BP%6  
} OW&!at  
} ; ~V:\ _{mE  
dUD[e,?  
WSP I|#Xr%  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 8$] 1M,$r  
n.}ZkG0`  
  static holder _1; 7RQR)DG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "-E\[@/  
&.F4 b~A7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `{8K.(])s!  
而不用手动写一个函数对象。 nd`1m[7MNu  
FBG4pb9=~  
B5`EoZ  
`C,n0'PL.  
四. 问题分析 x[| }.Ew  
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。  > ^O7  
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。 \Zb;'eDv  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ImA @}:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2/U.| *mH  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qRu~$K  
b;L\EB  
五. 问题1:一致性 Q@=Q0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zWnX*2>b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xPdG*OcX!  
\wmN  
struct holder .w:DFk^E]b  
  { M+oHtX$  
  // XjBW9a  
  template < typename T > ,S\CC{!  
T &   operator ()( const T & r) const )|cc X  
  { MnmVl"(/  
  return (T & )r; hy9\57_#  
} 1l9 G[o *  
} ; Oz.HH  
UklUw  
这样的话assignment也必须相应改动: _OYasJUMG  
l#&8x  
template < typename Left, typename Right > j<upRS,$  
class assignment v6|RJt?  
  { g%o(+d  
Left l; OU E (I3_  
Right r; REQ\>UO_  
public : x exaQuK  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )',R[|<  
template < typename T2 > Q;Ak4 [  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $Ph|e)p  
} ; 2 'l'8  
pR<`H'  
同时,holder的operator=也需要改动: SV4E0c>  
p;a,#IJu  
template < typename T > WpDSg*fk=Y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const aNsBcov3O  
  { W@>% {eE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &{5,:%PXw  
} UJUEYG  
KV91)U  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 \eTwXe]Pv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G+9,,`2  
0mp/Le5  
return l(rhs) = r; qyb?49I  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 t[HE6ea  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XE RUo  
"37lx;CH  
template < typename Tp > _=r6=.  
class constant_t /*~EO{o  
  { Brw@g8w-X  
  const Tp t; t}a: p6D]  
public : kb%;=t2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A.F%Ycq  
template < typename T > IuDS*/Sx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  l03B=$  
  { rE7G{WII  
  return t; !"AvY y9  
} m~BAyk^jo3  
} ; TJd)K$O>  
Xxj- 6i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z9f-.72"X  
下面就可以修改holder的operator=了 1}+3dB_s  
]2A^1Del  
template < typename T > ;7*[Bcj.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >fG3K`  
  { 6{K,c@VFd  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _`$qBw.Nx  
} U)TUOwF  
299H$$WS,Z  
同时也要修改assignment的operator() g @Z))M+  
>dXGee>'M  
template < typename T2 > e)IzQ7Zex  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >IafUy  
现在代码看起来就很一致了。 _rMg}F"  
AF{\6<m  
六. 问题2:链式操作 u~N?N W Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iO$8:mxm0?  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Cl.x'v  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [|wZ77\  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 sfH_5 #w  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5&g@3j]  
BU)U/A8iS  
template < typename T > wVXS%4|v  
struct result_1 &<g|gsG`  
  { Jumgb  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &;6`)M{*}  
} ; 1UgEI"#a6g  
`cn#B BV  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 2ACCh4(/P  
k8yEdi`  
template < typename T > Eh`7X=Z7E  
struct   ref Ufj`euY  
  { ,^r9n[M4M  
typedef T & reference; )iX~}7  
} ; KM0ru  
template < typename T >  'c&Ed  
struct   ref < T &> qAr M|\l1  
  { *U-4Sy  
typedef T & reference; ~G p [_ %K  
} ; .<?GS{6 N  
*"2+B&Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sjTZF-  
S>+|OCl";  
template < typename T > hNiE\x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^#-l q)  
  { @s>Czm5  
  return l(t) = r(t);  N];NAMp  
} dbLZc$vPj  
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。 >=lC4Tu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )* :gqN  
]#<4vl\  
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 ]EbM9Fo-U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^0 )g/`H^>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 NX.6px17  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GKqm&/M*=  
最后的布局是: ;O5zUl-`  
                Add Ty\R=y}}  
              /   \ ;C#F>SG\S  
            Divide   5 HWAdhDZ  
            /   \ ,pfG  
          _1     3 M^Yh|%M  
似乎一切都解决了?不。 ja'T+!k  
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。 CkC^'V)  
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。 Po;W'7"Po`  
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: "Y.tht H  
!TH) +zi  
template < typename Right > Kn{4;Xk\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const QZwNw;$k*  
Right & rt) const hag$GX'2k  
  { c ]-<vkpV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Gu,wF(x7A  
} o[4}h:> dq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l4YbKnp]  
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。 c]<5zyl"j1  
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。 0o4XUW   
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。 ]mq|w  
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。 m~ABC#,2  
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? wm@@$  
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: qo~O|~  
EWt[z.`T1  
template < class Action > //MUeTxR  
class picker : public Action  dFc':|  
  { h4}84}5d  
public : %0?KMRr  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xu%k~4cB,  
  // all the operator overloaded zk+9'r`-D  
} ; P;no?  
2;b\9R^>A  
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。 2.y-48Nz  
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: dQX6(J j  
:= V[7n])  
template < typename Right > v~C Czg  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :4w ?#  
  { U>SShpmZA  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3&4(ZH=  
} }6~hEc*/"  
M0"_^?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > y<3-?}.aZ  
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。 e{H=dIa+  
Zl!kJ:0  
template < typename T >   struct picker_maker MJ)RvNF  
  { 8W7J3{d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I][*j  
} ; v/plpNVp >  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >6-`}G+|  
  { hfB%`x#akQ  
typedef picker < T > result; .V<+v-h  
} ; $wa{~'  
E&w7GZNt  
下面总的结构就有了: nFCC St$  
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。 BOX2O.Pm  
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。 6|=f$a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2[yd> (`  
至此链式操作完美实现。 pllGB6X  
W@IQ^ }E  
,qwuLBW  
七. 问题3 MN>b7O \.?  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 9=tIz  
d-ko ^Y0  
template < typename T1, typename T2 > G*MUO#_iuh  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7A7?GDW  
  { 8Fh)eha9f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >'$Mp<  
} Y@iS_lR  
&-w Cvp7  
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: tOD6&<  
3}1u\(Mf  
template < typename T1, typename T2 > (9 d&  
struct result_2 %;' s4ly  
  { .{^5X)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^\% (,KNo  
} ; 9FR5Jw>t  
N"R]Yp;j  
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? ;(%QD 3>  
这个差事就留给了holder自己。 Ax@$+/Z!  
    ~~P5k:  
kTB 0b*V  
template < int Order > Zx@a/jLO[n  
class holder; 5DZ#9m/  
template <> gD?l-RT>  
class holder < 1 > uW{l(}0N  
  { .<FH>NW)  
public : X?',n 1  
template < typename T > j$:~Rek  
  struct result_1 bJ%h53  
  { 3"e,q Y  
  typedef T & result; *^4"5X@  
} ; n>XdU%&  
template < typename T1, typename T2 > ^ @5QP$.  
  struct result_2 V!=,0zy~Z  
  { *&W"bOMH*  
  typedef T1 & result; `w Vyb>T  
} ; &z3o7rif$  
template < typename T > J@'wf8Ub  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "S]TP$O D  
  { SfyQ$$Z  
  return (T & )r; CRE3icXbQ  
} 'H!Uh]!  
template < typename T1, typename T2 > EVSX.'&f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tk`v:t!6U  
  { _{KG 4+5\X  
  return (T1 & )r1; ND;#7/$>  
} cI*;k.KU  
} ; p2](_}PK  
Fxz"DZY6  
template <> fr3d  
class holder < 2 > y%T_pTcU  
  { kevrsV]/$  
public : /3T1U  
template < typename T > Gd=RyoJl  
  struct result_1 KpGhQdR#  
  { niyV8v  
  typedef T & result; tWRC$  
} ; >GRxHK@G  
template < typename T1, typename T2 > RrB&\9=  
  struct result_2 t~XN}gMxw  
  { yf+)6D -9n  
  typedef T2 & result; oPM96 (  
} ; PZ9I`P! C  
template < typename T > tsjrRMR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cwg"c4V  
  { z:*|a+cy  
  return (T & )r; D,feF9  
} ,qxu|9L  
template < typename T1, typename T2 > bn5 Su=]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 25?6gu*Z  
  { ~>|ziHx  
  return (T2 & )r2; .q>iXE_c  
} Lf&kv7Wj  
} ; bAMdI 5Zk?  
e"<OELA  
L0o\J` :  
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> >。 GTd,n=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .k !{*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: MTn{d  
(<9u-HF#  
return l(i, j) = r(i, j); ]=BB#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [W&T(%(W-  
S9.o/mr  
  return ( int & )i; 4pvMd  
  return ( int & )j; hgq;`_;1,  
最后执行i = j; ZECfR>`x  
可见,参数被正确的选择了。 e^voW"?%  
zDG b7S{  
z03K=aZ  
9'B `]/L  
WyiQoN'q  
八. 中期总结 Zh~'9 JH  
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: 9* M,R,y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @yYkti;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。 zb3t IRH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =s6 opL)  
59u }W 0  
l/5 hp.  
[/r(__.  
`a/`,N  
^2rN>k,?  
九. 简化 yG{TH0tq  
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。 E1 2uZ$X  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FSO).=#  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: F== p<lrs  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 XiWmV  ?  
  +-*/&|^等 K&-"d/QuLg  
2. 返回引用。 !N^@4*  
  =,各种复合赋值等 m&3xJuKih  
3. 返回固定类型。 ~} ~4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) R;LP:,)  
4. 原样返回。 OyIw>Wfv  
  operator, "AqB$^S9t  
5. 返回解引用的类型。 tH4B:Bgj!  
  operator*(单目) #'`{Qv0,  
6. 返回地址。 AbM'3Mkz  
  operator&(单目) HoAy_7-5  
7. 下表访问返回类型。 2=}FBA,2  
  operator[] [-w%/D%@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 y~V(aih}D  
  operator<<和operator>> *-X[u:  
%BODkc Zh  
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。 UiNP3TJ'L  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "[N!m1i:{  
;tf=gdX;  
template < typename Left > DY*N|OnqJ  
struct value_return EU#^7  
  { |7~<Is~ *  
template < typename T > Fr-SvsNFB  
  struct result_1 7tp36TE  
  { l[J8!u2Xp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; i6Gu@( 8Q  
} ; XjBD{m(  
7_t'( /yu  
template < typename T1, typename T2 > zQ PQ  
  struct result_2 #-J>NWdt  
  { fP1! )po  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; e3\T)x &=  
} ; !,PWb3S  
} ; j>kqz>3  
y();tsW qc  
i XN1I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  \=o-  
wd6owr  
下面我们来剥离functor中的operator() &^nGtW%a 9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vDvFL<`vmD  
nk:)j:fr  
return l(t) op r(t) hbn([+xY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \M-OC5fQv  
return op l(t) O/LXdz0B  
return op l(t1, t2) G~m<;  
return l(t) op 2<3K3uz  
return l(t1, t2) op !R$`+wZ62  
return l(t)[r(t)] \)e'`29;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6LhTBV  
v:#tWEbo-  
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: [F7hu7zY8  
单目: return f(l(t), r(t)); Bw yx c  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -\MG}5?!  
双目: return f(l(t)); I1J-)R+  
return f(l(t1, t2)); "N#Y gSr  
下面就是f的实现,以operator/为例 2 E= L8<  
+C)~bb*  
struct meta_divide D_MmW  
  { 'ga/  
template < typename T1, typename T2 > VU#7%ufu&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jiGTA:v  
  { y7<|_:00  
  return t1 / t2; p7 ~!z.)o  
} +[ZY:ZQ  
} ; .)3<Q}>  
TqQ[_RKg2  
这个工作可以让宏来做: Ort(AfW  
+7a6*;\ y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 76SXJ9@x  
template < typename T1, typename T2 > \ !IR6 ,A\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @VI@fN  
以后可以直接用 "M0z(N kH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qgB_=Q#E  
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 9H~n _   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) $VR{q6[0S?  
i~72bMwsA  
XP}<N&j  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 A}w/OA97RO  
?A0)L27UE&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E`J@h l$N  
class unary_op : public Rettype 6~+e mlD  
  { 4e  
    Left l; (At$3b6  
public : @+DX.9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9JwPSAo;  
MfkZ  
template < typename T > T>>c2$ x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xc.`-J~Il  
      { 1mJ Hued=6  
      return FuncType::execute(l(t)); sRfcF`7  
    } }a/Cro.~4  
8EY:t zw  
    template < typename T1, typename T2 > q\)-BXw:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5R7DDJk  
      { ( 5~h"s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D'4\*4is  
    } HT@=evV  
} ; #E]59_  
4K74=r),i  
*ui</+  
同样还可以申明一个binary_op vSh`&w^*  
JtZ7ti  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =M-p/uB]  
class binary_op : public Rettype (sj,[  
  { [-&Zl(9&  
    Left l; ]^]wP]R_  
Right r; kVL.PY\K  
public : }WV:erg`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^Dx&|UwiZa  
_cwpA#x`}  
template < typename T > ;kK/_%gN-G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jdBLsy@  
      { Pz^544\~ou  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4P0}+  
    } 11lsf/IP  
D{!IW!w  
    template < typename T1, typename T2 > xC?h2hIt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Gsu Z  
      { &{i{XcqH'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _*zt=zn>  
    } vv7I_nK?  
} ; OJxl<Q=z  
}\LQ3y"[  
8ipez/  
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 Debv4Gr;^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r :dTz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /<3UQLMa  
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。 1&2>LE/P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fR|A(u#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。。。 r=4eP(w=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @WB@]-+J T  
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) nP$9CA  
下面是修改过的unary_op ZB{EmB0W  
HTtnXBJ)*H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > saAF+H/=  
class unary_op YS ][n_  
  { qWw=8Bq  
Left l; o(HbGHIP  
  <QvOs@i*  
public :  @8 6f  
OKV8zO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3sk9`=[{$  
$J2Gf(RU  
template < typename T > n*$ g]G$  
  struct result_1 xkn;,`t^lJ  
  { v2?ZQeHr_(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h$*!8=M  
} ; U~8g_*  
`2snz1>!j  
template < typename T1, typename T2 > u&NV,6Fj2[  
  struct result_2 *] (iS  
  { 7Ix973^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _j3fAr(V  
} ; |{8Pb3#U  
626r^c=  
template < typename T1, typename T2 > rGO8!X 3d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :-'qC8C  
  { ]{iQ21`a-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $C\BcKlmv  
} :%.D78&  
?8$Q-1=  
template < typename T > z@Y;r=v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oQ#8nu{k  
  { m2o0y++TjW  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]tD]Wx%  
} v1[29t<I!  
=fbWz  
} ; :r[`.`  
wbHb;]  
TNth   
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 +0~YP*I`/  
好啦,现在才真正完美了。 grYe&(`X  
现在在picker里面就可以这么添加了: G?ZXWu.  
;fJ.8C  
template < typename Right > Ib`XT0k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ! z**y}<T  
  { P'2Qen*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E3i4=!Y  
} Zh,71Umz  
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。 g ?k=^C  
IU[ [ H#  
#jk_5W  
TO_e^A#  
`g,..Ns-r  
十. bind ZEQEx]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。 s>en  
先来分析一下一段例子 H.c7Nle  
/mMV{[  
:svq E+2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} g{Rd=1SK]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;r8X.>P*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n ;Ei\\p!  
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。 g :OI  
我们来写个简单的。 TJN4k@\$2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Si7*& dw=  
对于函数对象类的版本: aYeR{Y]  
JLYi]nZ  
template < typename Func > %RVZD#zr  
struct functor_trait y(&Ac[foS}  
  { \lY_~*J  
typedef typename Func::result_type result_type; VQs5"K"  
} ; C}X\|J  
对于无参数函数的版本: #QPjk R|\  
qLCR] _*  
template < typename Ret > 2|,VqVb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > DqPw#<"H  
  { =vPj%oLp'a  
typedef Ret result_type; lk!@?  
} ; =-T]3!   
对于单参数函数的版本: fox6)Uot  
yX5\gO6G  
template < typename Ret, typename V1 > FlQGg VN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @c#(.=  
  { >usL*b0%  
typedef Ret result_type; =v\.h=~~  
} ; ':q p05t  
对于双参数函数的版本: *R"/|Ka  
9$Y=orpWxr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fOHxtHM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5N]"~w*  
  { jylD6IT  
typedef Ret result_type; [?gP;,  
} ; B:<VA=  
等等。。。 5^cCY'I  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5xBbrU;  
=%7-ZH9  
template < typename Func > Q/?$x*\>  
struct func_return [KQi.u  
  { Kq!3wb;  
template < typename T > }b}m3i1  
  struct result_1 yVfC-Z   
  { vX>)je5#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {I ((p_  
} ; _GPe<H  
<%^&2UMg  
template < typename T1, typename T2 > FwK] $4*  
  struct result_2 [ )F<V!  
  { N#] ypl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @CoIaUVP  
} ; lYIH/:T  
} ; `XKLU  
iCoX& "lb  
"tZe>>I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K:M8h{Ua  
=D(j)<9$A  
template < typename Func, typename aPicker > h( 4v8ae  
class binder_1 pYg/Zm Jd  
  { h1RSVp+?n  
Func fn; "4Nt\WQ  
aPicker pk; )+^+s d  
public : ~Ei<Z`3}7"  
+3gp%`c4  
template < typename T > =wJX 0A|  
  struct result_1 @WhHUd4s  
  { =M1I>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {:s f7  
} ; sA~]$A;DM!  
mq l Z?-  
template < typename T1, typename T2 > Ef\ -VKh  
  struct result_2 hP h-+Hb  
  { im8CmQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #tHK"20  
} ; c L]1f  
~u{uZ(~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} SM '|+ d  
bcyzhK=  
template < typename T > v19-./H^ j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e.C)jv6qr  
  { x2EUr,7  
  return fn(pk(t)); F [M,]?   
} K9[UB  
template < typename T1, typename T2 > "Q0@/bYq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wY#E?,  
  { txpgO1  
  return fn(pk(t1, t2)); b}f~il  
} SBpL6~NW  
} ; \zY!qpX<  
|4JEU3\$  
4 5e~6",  
一目了然不是么? sB</DS  
最后实现bind XSDpRo  
' %qr.T %  
Ri{=]$  
template < typename Func, typename aPicker > oRFq @g  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |>Vb9:q9Po  
  { ok[i<zl; '  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ixFi{_  
} .8R@2c`}Cs  
D- c4EV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 PsYpxNr  
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。 9p/Bh$vJ  
=(Mch~  
十一. phoenix -~0^P,yQ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hrn+UL:d  
P?\6@_ Z  
for_each(v.begin(), v.end(), @- xjfC\d  
( ]'}L 1r  
do_ )UR7i8]!0  
[ VRMXtQ*1Dm  
  cout << _1 <<   " , " E.TAbD&5(  
] ,2q-D&)\Z  
.while_( -- _1),  &HW9Jn  
cout << var( " \n " ) Ie_wHcM<  
) +R&gqja  
); paK2 xX8E  
*T/']t  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: #4PN"o@  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor w}KkvP^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 wz%-%39q%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qna8|3eP  
Nc`L;CP  
L_T5nD^D  
template < typename Cond, typename Actor >  )2.Si#  
class do_while M-71 1|eGI  
  { # ] QZ  
Cond cd; wj,=$RX  
Actor act; +whDU2 "  
public : q 1,~  
template < typename T > <YY14p  
  struct result_1 #a6iuO0I  
  { ?  t|[?  
  typedef int result_type; J zl6eo[;  
} ; ,F|f. 7;  
p2eGm-Erq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }tz7b#  
[WmM6UEVS  
template < typename T > ueudRb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G[=c Ss,  
  { pP_LR ks}  
  do O-^Ma- }  
    { _XBd3JN@  
  act(t); C]6O!Pb0  
  } )e{aN+  
  while (cd(t)); Hka2  
  return   0 ; L,\Iasv  
} \hXDO_U  
} ; KoT\pY^7\  
g#bRT*,L  
^W ^OfY  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @dK Tx#gZ  
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。 s<Ziegmw|g  
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。 +>,I1{u%&  
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。 m`XHKRp  
下面就是产生这个functor的类: 3BI1fXT4=j  
s!J9|]o  
R_C)  
template < typename Actor >  R&&4y 7  
class do_while_actor A^g(k5M*  
  { Nb\4 /;#  
Actor act; &~CI<\o P  
public :  ];m_4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LVGe]lD  
Xvu(vA  
template < typename Cond > tw;}jh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1Mzmg[L8  
} ; [JiH\+XLPs  
5! {D!  
6Mf0`K  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  ?9/G[[(  
最后,是那个do_ sRs>"zAg  
dV_G1'  
?`s8 pPc4  
class do_while_invoker e6*8K@LHB  
  { _>+Ld6.T6  
public : lxx2H1([  
template < typename Actor > RZLq]8pM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FrS]|=LJhX  
  { Ui~>SN>s  
  return do_while_actor < Actor > (act); @"A4$`Xi3  
} iS^QTuk3%  
} do_; uRvP hkqm  
';CNGv -  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0mE 0 j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ud?Q%) X  
最后来说说怎么处理break和continue ^qs $v06  
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。 tQ)qCk07  
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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