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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K{cbn1\,H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ybg- "w  
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, u-DK_^v4M  
( 0Naf  
J?n<ydZSH  
Zt@Z=r:&  
  class filler Gzt=u"FV  
  { f+Dn9t  
public : w7-WUvxl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =y%rG :!  
} ; ] c}91  
!asqr1/  
5IqQ|/m<6  
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: fT Y/4(  
wk\L*\@Y}  
{SG>'KXZ  
o%y;(|4t >  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); U3#dT2U  
b X)|MiWI  
~!+ _[uJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ulqh@CE)  
$_j1kx$  
ujgLJ77  
qJ8-9^E,L  
二. 战前分析 oP,9#FC|(  
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。 R9r+kj_  
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 `_ (~ Ud  
PI|`vC|yy&  
VY'Q|[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ; !$m1  
  /* --------------------------------------------- */ x:5dC I  
vector < int *> vp( 10 );  ?RD *1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tSv0" L  
/* --------------------------------------------- */ +=c am/A  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); We`'>'W0  
/* --------------------------------------------- */ IS]{}Y\3H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); gbOCR1PBg  
  /* --------------------------------------------- */ L2-^! '  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); mog9jw  
/* --------------------------------------------- */ (TSqc5^H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~!+h?[miV  
V`fL%du,3  
5)+F(  
$W!]fcZlB  
看了之后,我们可以思考一些问题: A%ywj'|z  
1._1, _2是什么? *,#q'!Hq  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 IftxSaP  
2._1 = 1是在做什么? 0^_MN~s(X  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 C|z%P}u#p  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 [{F%LRCo-  
%!.M~5mCd  
t 6u-G+}  
三. 动工 oL *n>dH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _|n=cC4Qu  
U6WG?$x  
c<qe[iyt/  
VEh]p5D  
template < typename T > PHR#>ZD  
class assignment N&;\PfG  
  { JmWR{du  
T value; UR>_)*  
public : sp8[cO=  
assignment( const T & v) : value(v) {} qw:9zYG}qW  
template < typename T2 > T_L6 t66I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !p% @Deu  
} ; 0#|7U_n  
t*+! n.p  
=Nl5{qYz^&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kEK[\f VE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ."JzDs   
B 1w0cS%%:  
c2b6B.4  
_:,.yRez  
  class holder w yD%x(  
  { I #l;~a<9z  
public : >_#)3K1y8  
template < typename T > +rQg7a}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oMTY)`me  
  { Ve:&'~F2 s  
  return assignment < T > (t); |(%AM*n  
} Z% Z"VoxH  
} ; 0_V*B[V  
u[`v&e  
my[,w$YM  
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: 'jbMTI  
RV]a%mVlM  
  static holder _1; BD1K H;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7&t~R}&|  
&|,s{?z2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %<S7  
而不用手动写一个函数对象。 -><QFJ  
O|(o8 VS  
ZKsQ2"8{M  
tMG@K  
四. 问题分析 JTkCk~bX[z  
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。 {F)E\)$G  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^fZGX<fH   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D5[VK `4Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 n `#+L~X  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z\h, SX<U  
W8uVd zQ   
五. 问题1:一致性 77_g}N  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;zm ks]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b7f0#*(?  
0Q*-g}wXfS  
struct holder j/`Up  
  { US]"4=Zm  
  // 49y *xMn  
  template < typename T > Bb_}YU2#  
T &   operator ()( const T & r) const Uk"Y/Ddm  
  { 6 <r2*`  
  return (T & )r; YZ{jP?x  
} :>ZzP:QD  
} ; zK /f$}  
^OjvL6 A/p  
这样的话assignment也必须相应改动: %d-`71|lG^  
<dJIq"){  
template < typename Left, typename Right > CMKhS,,o  
class assignment 9M0d+:YJ  
  { +QQ YPEx+  
Left l; 1[[TB .xF  
Right r; hC|KH}aCR)  
public : IKtiR8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~e+0c'n\  
template < typename T2 > rkP4<E-M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q'fPNQg  
} ; Kd TE{].d  
B{N=0 cSi  
同时,holder的operator=也需要改动: afV P-m4L  
&Ky3Jb<:Gt  
template < typename T > ax;{MfsK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T!&jFy*W  
  { @?j@yRe  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )MMhlcNC  
} <Q\H  
g!.Ut:8L9  
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。 ,Os7T 1>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Yo@m50s$  
]zy~@,\  
return l(rhs) = r; U"/yB8!W  
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。 \&# p1K(H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {4o\S  
g8rp|MOH  
template < typename Tp > Kyyih|{  
class constant_t 3[,wMy"  
  { K]%N-F>r  
  const Tp t; \kfcv  
public : $]Rl__;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %zRiLcAT  
template < typename T > '?z9,oW{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nP5d?  
  { //6^+-he  
  return t; $:PF9pY(  
} ./'; P <)  
} ; pqkcf \  
- a   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 CL EpB2_  
下面就可以修改holder的operator=了 )#)nBM2\  
;K>{_k f  
template < typename T > )A"ZV[eOoQ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const XX*'N+  
  { 8H&_,;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y>(ZsHu  
} ^l&nB.  
-qs(2^  
同时也要修改assignment的operator() ,*q#qW!!  
:,urb*  
template < typename T2 > :~WPY9i`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ],H1  
现在代码看起来就很一致了。 NW }>pb9  
#>MO]  
六. 问题2:链式操作 h85 (N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 FLi(#9  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 t5I^1u6  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 rSM$E  
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。 kQqBHA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2Px$0&VN  
XhQw+j~1.  
template < typename T > z"G`o"4 V  
struct result_1 NvEm,E\|  
  { }C_G0'"F  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }R7sj  
} ; j` [#Ij  
/UEV8 1  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: BUcaj.S  
h9tB''ePE  
template < typename T > oV%( 37W9=  
struct   ref =)mXCA^  
  { # Nu%]  
typedef T & reference; ?ZSXoy-kr  
} ; .Z(S4wV  
template < typename T > Xtu:  
struct   ref < T &> ^4y(pcD  
  { B"pFJ"XR  
typedef T & reference; I}6DoLbV  
} ; |V5$'/Y  
q[PD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2P;%P]~H  
d,h~u{  
template < typename T > j|^-1X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Qs}/x[I  
  { :t2 9`x  
  return l(t) = r(t); Z;|0"K  
} vjOG?-  
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。 %igFHh?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GInZ53cQ  
*F26}q  
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 .g6PrhzFbk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Pg!;o= { M  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 n"^/UQ|#j  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 CT$& zEIm  
最后的布局是: wGov|[X  
                Add M<SbVP|V "  
              /   \ el2*\(XT  
            Divide   5 t 1Ir4  
            /   \ U}A|]vi@  
          _1     3 u7<qaOzs?  
似乎一切都解决了?不。 Sleu#]-  
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。 *G2)@0 {  
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。 (>!]A6^L~  
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: BR&Qw'O%  
:Y}Y&mA4  
template < typename Right > }[=xe(4]D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Mp^OL7p^^  
Right & rt) const 7/p J6>  
  { j#Ky0+@V  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SIaUrC  
} '%n<MTL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 avHD'zU}N  
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。 T!^?d5uW#  
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。 RpmBP[  
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。 y(bt56 | z  
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。 hX>VVeIZ  
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? ${E[pT  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 0gwm gc/#  
?d>P+).  
template < class Action > "2#-xOCO  
class picker : public Action n!l./>N  
  { \GbHS*\+  
public : tpNtoqg_$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `PQ?8z|  
  // all the operator overloaded E&s'uE=w+  
} ; 4BduUH  
/A[oj2un  
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。 *D09P%  
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: HX /GLnY/X  
NSxPN:  
template < typename Right > $tt0D?$4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const oqd N5+xt  
  { M3jv aI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E1{:z"  
} H/p-YtY  
O#Zs3k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xZ S\#{  
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。 iXG>j.w{79  
M0Kh>u  
template < typename T >   struct picker_maker fzkCI  
  { :EQme0OW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dm/\uE'l  
} ; Hl3XqR  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j J`Zz  
  { .5KC'?  
typedef picker < T > result; xM'S ;Sg  
} ; guUr1Ij  
xT=kxyu  
下面总的结构就有了: eF8 aB?&"  
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。 z|DA _dG  
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。 8[`^(O#\E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +/~\b/  
至此链式操作完美实现。 ].<sAmL^  
#<tWYE  
jL7MmR#y5"  
七. 问题3 $!l2=^\3  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 eUKl Co  
rjpafGCp  
template < typename T1, typename T2 > OFQi&/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0r$hPmvv8  
  { 4xAlaOw5M  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); TOPPa?=vk  
} F~Z 0  
[K)1!KK,L  
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: R26tQbwE  
,@'){V  
template < typename T1, typename T2 > LD~uI  
struct result_2 x@ s`;qz  
  { n6!Ihip$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ssr)f8R#,#  
} ; X!+Mgh6  
5%Fn^u:  
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? SX?$H~A  
这个差事就留给了holder自己。 ^;k _  
    l5y#i7q  
DKVt8/vq  
template < int Order > hRy }G'0  
class holder; 4 _U,-%/  
template <> z$BnEd.y=:  
class holder < 1 > HsgTHe  
  { k>0cTBY&  
public : +|"n4iZ!)  
template < typename T > :D+ SY  
  struct result_1 >ya-  
  { i{FC1tVeL_  
  typedef T & result; CU>K  
} ; hv:Z%D |S  
template < typename T1, typename T2 > /L|}Y242  
  struct result_2 e>zk3\D!  
  { ? -F'0-t4%  
  typedef T1 & result; ]qza*ba  
} ; ?jn6Op  
template < typename T > 2#:]%y;\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7}1Kafs  
  { zkMO3w>  
  return (T & )r; ' bw,K*  
} JdYF&~  
template < typename T1, typename T2 > v3JIUdU=P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5Kw?SRFH/  
  { ]ifHA# z`~  
  return (T1 & )r1; |p4OlUq  
} OI}HvgV^!  
} ; vlN. OQ  
"A1yqK  
template <> !6/IKh`J  
class holder < 2 > =]xk-MY"|R  
  { gcCYXPZp  
public : .@3u3i64'  
template < typename T > boOw K?  
  struct result_1 S 2 h  
  { dDn4nwH  
  typedef T & result; BG8)bh k;/  
} ; IC-xCzR  
template < typename T1, typename T2 > dVt@D&  
  struct result_2 {uM{5GSL  
  { g5|\G%dOt  
  typedef T2 & result; Xsn- +e  
} ; Iy4M MU  
template < typename T > ~kJpBt7M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3 <lhoD  
  { WI!z92qq[  
  return (T & )r; 2y7q x1$C  
} M)pi)$&c  
template < typename T1, typename T2 > p33GKg0i+(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o4f9EJY   
  { Odtck9L  
  return (T2 & )r2; RF2XJJ  
} }3_G|  
} ; zwrZ ^  
S^VV^O5 ^  
KdpJ[[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> >。 9qy 9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (*Q|;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: y]Tn#4 ,/  
~%K(ou=2  
return l(i, j) = r(i, j); 5nq-b@?L  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E d/O\v@  
HU+H0S~g  
  return ( int & )i; `gs,JJ6N  
  return ( int & )j;  +5mkMZ  
最后执行i = j; DmPsltpzQ  
可见,参数被正确的选择了。 2^M+s\p  
G ]By_  
h1o+7  
3'e 4{  
$rYu4^  
八. 中期总结 hD"~ ^  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: BD#;3?|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9d}nyJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 GZX!iT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]LOtwY  
8HA=O ?Cg  
B :.;:AEbT  
.Awq(  
|?=1tS{iT  
ClZyQ=UAD  
九. 简化 X}Z%@tL  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 P`9A?aG.Z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P`"DepeD  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: !|c5@0Wr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -- FtFo  
  +-*/&|^等 (Fd4Gw<sq  
2. 返回引用。 GTNTx5H  
  =,各种复合赋值等 }rZ=j6Z  
3. 返回固定类型。 a8aqcDs>O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) R\amcQ 9  
4. 原样返回。 r=aQ S5  
  operator, O_Q,!&*6  
5. 返回解引用的类型。 <);u]0  
  operator*(单目) 1dsxqN(:  
6. 返回地址。 d6&tz!f  
  operator&(单目) 59 Y=VS  
7. 下表访问返回类型。 GqxK|G1  
  operator[] \ y",Qq?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 iL1so+di  
  operator<<和operator>> yqI|BF`  
nHjwT5Q+Q  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 uu.Nq*3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y%@'a~  
xII!2.  
template < typename Left > #JucOWxjY  
struct value_return R&xd ic!  
  { _4Pi>  
template < typename T > mJ7kOQ-.$  
  struct result_1 3om-,gfZ  
  { +8I0.,'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E}2[P b)e  
} ; s. [${S6O  
IA `  
template < typename T1, typename T2 > h%S#+t(Bf  
  struct result_2 $@;[K \  
  { iSlVe~ef  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; UUq9UV-h  
} ; 1| DI'e[X  
} ; E@KK\m \e  
{o`5&EoM  
"(qO}&b>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 17d$gZ1O:  
t:7jlD!d  
下面我们来剥离functor中的operator() b87o6"j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: CuNHDYQ&3  
M(f'qFY=K  
return l(t) op r(t) nE84W$\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n3\vq3^?  
return op l(t) yK^k*)2N  
return op l(t1, t2) ,P+&-}gn9  
return l(t) op 04t_  
return l(t1, t2) op Nfh(2g K+  
return l(t)[r(t)] 7Wu2gky3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] NYeg,{q  
~@;7}Aag  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Z# 04 ]  
单目: return f(l(t), r(t)); N}= - +E|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]\U'_G2]  
双目: return f(l(t)); m/AN*` V  
return f(l(t1, t2)); Pt+_0OsR  
下面就是f的实现,以operator/为例 edQ><lz  
V*~5*OwB  
struct meta_divide X1"nq]chGy  
  { {ex]_V>  
template < typename T1, typename T2 > SEmD's  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ghl9gFFj  
  { \q>,c49a{  
  return t1 / t2; B|&<  
} ` g~-5Z~J  
} ; mq L+W  
vY6|V$  
这个工作可以让宏来做: Lnzhs;7L  
:`K;0`C +  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X)~-MY*p  
template < typename T1, typename T2 > \ o&zV8DE_v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4/4IZfznX  
以后可以直接用 {`LV{ !  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *))|ZE6jI  
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 809-p_)B  
(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。。。) C1J'. !  
Xqy{=:0  
:vjbuqN]  
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 `xSXGI  
RUEU n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fOJyY[  
class unary_op : public Rettype &V"&SV>}  
  { };*5+XY^  
    Left l; ":Q^/;D}U  
public : [o~w>,a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} waC%o%fD  
8c9_=8vw  
template < typename T > epnDvz\   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8HzEH-J   
      { G9 !1Wzs  
      return FuncType::execute(l(t)); Wg[`H=)Q  
    } ,oC r6 ]  
&Wba2fD  
    template < typename T1, typename T2 > nT>?}/S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^%L$$V nG  
      { SG~R!kN}Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <1y%ch;  
    } ;23F8M%wH  
} ; mUjA9[@   
l6&R g-  
L{42?d  
同样还可以申明一个binary_op 8wBns)wy@  
"Xm'(c(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6jn<YR E-  
class binary_op : public Rettype D526X0  
  { /<})+=>6f  
    Left l; f /jN$p  
Right r; GcKJpI\sB  
public : Z'EZPuZ!'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K46\Rm_:B;  
*"#>Ov>  
template < typename T > = *sP, 6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aAX 8m  
      { 3y@'p(}Az  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z#F2<*+Pe  
    } y]/{W}D  
@g{=f55  
    template < typename T1, typename T2 > ;{>z\6N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^x q%P2s0  
      { '{J!5x?L^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?Z;knX\?J  
    } E_h9y  
} ; #i~.wQ $1  
Jzr(A^vwo  
z_zr3XR9  
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 X1+Wb9P  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6rRPqO j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t+vn.X+&  
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。 6Up,B=sX0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %1#5 7-  
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。。。 j"c"sF\q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VQX#P<  
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) kcQ |Zg  
下面是修改过的unary_op %DiZ&}^Ck  
nOOA5Gz   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #fa~^]EM]  
class unary_op aeSXHd?+(  
  { _$1W:!f4  
Left l; qD%Jf4.0j  
  M'*  Y  
public : *iYs,4  
0`_Gj{:L  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} byd[pnI$H  
[/#;u*n  
template < typename T > Yh4e\]ql~N  
  struct result_1 )'nGuL-w!i  
  { >V NMQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; iA=9Lel  
} ; #A?U_32z/2  
8on2 BC2  
template < typename T1, typename T2 > YT#" HYO  
  struct result_2 `57ffQR9  
  { st pa2z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [t,7H  
} ; 3pm;?6i6  
sHKT]^7  
template < typename T1, typename T2 > AWGeK-^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -p9|l%W  
  { J5IQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U2!9Tl9".  
} =eYrz@,  
Dk8" H >*  
template < typename T > <0pBu7a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kyz_r6  
  { 3%'$AM}+s  
  return OpClass::execute(lt(t)); y1f&+y9e  
} r\a9<nZ{  
/O+,vRw\A  
} ; 2{g~6 U.  
r=<,`_@Y  
}7k+tJ<   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug >OmY  
好啦,现在才真正完美了。 |no '^  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8D)2/$NsY}  
zR">'bM:  
template < typename Right > r0}Z&>]66N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^#p S u  
  { #%Uk}5;-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?< mSEgvu  
} pzHN:9r  
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。 C%0|o/Wi  
/N]?>[<NW  
 g&#.zJ[-  
~M2w&g;1  
u-yQP@^H  
十. bind zuwCN.  
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。 O8r9&Nv  
先来分析一下一段例子 +hqsIx  
c{7!:hi`x  
},e f(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} CFkM}`v0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 D*I%=);B_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &U*=D8!0  
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。 vn9_tL&  
我们来写个简单的。 98x]x:mgI_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |#Z:v1]"  
对于函数对象类的版本: 7ae8nZ3&  
+K])&}Dw  
template < typename Func > &ScADmZP^d  
struct functor_trait 7kp$C?7K  
  { S1.w^Ccy  
typedef typename Func::result_type result_type; 5\A[ra  
} ; bO^#RVH  
对于无参数函数的版本: ,nD:W  
RU|{'zC\v  
template < typename Ret > HY4X;^hF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !U/iY%NE  
  { uhz:G~x!  
typedef Ret result_type; pdX%TrM+[:  
} ; PF+v[h;,  
对于单参数函数的版本: lU`]yL  
Q-k{Lqa-  
template < typename Ret, typename V1 > \cP\I5IW:s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W9D]s~bO;  
  { ,|,DXw  
typedef Ret result_type; `L/kwVl  
} ; . T6fPEb  
对于双参数函数的版本: ( 6|S42  
7aUk?Hf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wws)**]J8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u=JI 1  
  { B{^o}:e  
typedef Ret result_type; Dm?>U1{   
} ; 9=p^E#d  
等等。。。 eLXG _Qb"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (vMC.y5  
~3< Li}W  
template < typename Func > 9tvLj5~  
struct func_return X YO09#>&  
  { g!;k$`@{E'  
template < typename T > x2(!r3a  
  struct result_1 -`x$a&}  
  { v<c~ '?YzO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; # Y/ .%ch.  
} ; L8("1_  
zA4m !l*eM  
template < typename T1, typename T2 > =X6WK7^0  
  struct result_2 I?nj_ as  
  { /R7qR#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =LEKFXqM  
} ; WD c2Qt  
} ; O) NEt  
&"]Uh   
HQlhT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 chv0\k"'  
teh$W<C  
template < typename Func, typename aPicker > G?e"A0,  
class binder_1 ,&[2z!  
  { bkk1_X  
Func fn; 9|#YKO\\i  
aPicker pk; HH =sq  
public : &(a#I]`9M  
oxT..=-  
template < typename T > ~Vq<nkWS  
  struct result_1 ^c",!Lp}{  
  { [!9 dA.tF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; foY=?mbL  
} ; Ba==Ri8$  
aN9#ATE  
template < typename T1, typename T2 > U%oh ?g  
  struct result_2 s6Ox!)&  
  { 2K?~)q&t*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j. UQLi&`  
} ; f@U\2r  
,Y 1&[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} d3Dw[4  
q2v:lSFY  
template < typename T > <X9  T}g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^wesuW@=  
  { #>~<rcE(  
  return fn(pk(t)); +%vBDcf  
} #Hm*<s.  
template < typename T1, typename T2 > jM`)N d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *=UxX ] 0y  
  { ).aQ}G wx^  
  return fn(pk(t1, t2)); 9$[I~I#z  
} l !VPk"s  
} ; .KiJq:$H  
Bx R% \  
;M,u,KH)/  
一目了然不是么? |GPR3%9  
最后实现bind -"J6 |Y#8  
x:'M\c7  
~x<nz/^  
template < typename Func, typename aPicker > OU)~ 02|\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (eX9O4  
  { w`Q"mx*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6u-@_/O5R3  
} Wn;B~  
~AbnksR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [e1kfw  
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。 D(3\m)  
dre@V(\;hQ  
十一. phoenix Nxk3uF^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RQ?T~ASs  
a[TR_ uR  
for_each(v.begin(), v.end(), rMDo5Z2  
( 3L2@C%  
do_ R Wa4O#  
[ en\shc{R]`  
  cout << _1 <<   " , " mNcoR^(VN  
] -QH[gi{%`  
.while_( -- _1), 4%l @   
cout << var( " \n " ) -[-LR }u  
) s|3@\9\  
); 3Cq/ o'  
$'$#Xn,hU  
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: D>& ;K{!  
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 .<`W2*1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )9_jr(s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F\m  
y'sy]Q~  
;K[ G]8  
template < typename Cond, typename Actor > L||_Jsu  
class do_while HnvE\t9`  
  { SB5DL_q  
Cond cd; Lo, z7"8  
Actor act; ?3 :OPP`s  
public : QusEWq)}<  
template < typename T > bDdJh}Vz  
  struct result_1 p%304oP6  
  { ; n2|pC^  
  typedef int result_type; a/@<KnT  
} ; U^_'e_)  
>M.?qs4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j!r 4p,  
Ks&~VU  
template < typename T > YxMOr\B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3Rid 1;L0U  
  { 1j*I`xZ  
  do aubmA0 w  
    { QZufQRfr{  
  act(t); !O$*/7  
  } $)| l#'r  
  while (cd(t)); $[VeZ-  
  return   0 ; 7^k`:Z  
} :"ZH  
} ; TQ&%SMCn  
RVN"lDGA  
LV:oNK(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `Rj<qz^7  
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。 (_ov _3  
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。 &fYx0JT  
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。 "Kk3#  
下面就是产生这个functor的类: ZTG*|  
lo:]r.lX{  
kr7f<;rmJ  
template < typename Actor > <!:,(V>F(C  
class do_while_actor *BVkviqxz  
  { woZ'T  
Actor act; {+f@7^/i.  
public : =Mq=\T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} cHK)e2 r  
rtDm<aUh  
template < typename Cond > \()\pp~4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; M;W{A)0i1  
} ; k ]x64hgm  
Vn1kC  
P ]2M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 VL"ZC:n)-  
最后,是那个do_ } oJ+2OepN  
IoNZ'g?d  
0 TSj]{[  
class do_while_invoker _jef{j  
  { +3vK=d_Va  
public : q /|<>s  
template < typename Actor > xZFha=#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g'Ft5fQ"o/  
  { mKZ?H$E%%  
  return do_while_actor < Actor > (act); >82Q!HaH  
} !.L%kw7z  
} do_; sCaw"{5qc  
.CI]8O"3y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %'`Dd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D>c%5h  
最后来说说怎么处理break和continue qsFA~{o.  
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。 (|ga#%iI  
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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