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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda vC~];!^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |RwpIe8~  
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, & Sy0Of  
9)l-5o: D  
%Rv&VFg  
d{&+xl^ll  
  class filler qgrRH'  
  { i+T#z  
public : 6gwjrGje\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e/lfT?J\  
} ; %lz\w{  
b!SGQv(^M  
Fh& ` v0  
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: W3* BdpTw  
P{5p'g ,  
A/RHb^N  
O_0|Q@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /%}+FMj  
E-_)w  
mbv\Gn#>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7CYu"+Ea  
sR,]eo<p&  
!y$H r[v  
hXM8`iFW5  
二. 战前分析 zkn K2e,$  
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。 l_iucN  
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 %Fq"4%  
\k0%7i[nZ/  
B)/X:[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <(`dU&&%"}  
  /* --------------------------------------------- */ pl Ii  
vector < int *> vp( 10 ); =$Sf]L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -"u}lCz>  
/* --------------------------------------------- */ LgRx\*[C*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); l"o@.C} f/  
/* --------------------------------------------- */ W+BM|'%}|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4ao oBY$  
  /* --------------------------------------------- */ [Ua4{3#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *$/7;CLq  
/* --------------------------------------------- */ "UKX~}8T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ur={+0 y  
&tw.]3  
Smo^/K`f9  
\2-!%i,  
看了之后,我们可以思考一些问题: [Av87!kJ!X  
1._1, _2是什么? H)t YxW  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \6)l(b;  
2._1 = 1是在做什么? Y oNg3  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 AOWX=`J8V  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 jC ,foqL  
 rmUT l  
{5 -4^|!  
三. 动工 !tCw)cou  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /u!I2DF  
;5=J'8f  
3m#v|52oj  
YoGnk^$  
template < typename T > D^=_408\  
class assignment +c/am``  
  { c?CwxI_b8  
T value; ?,%vndI  
public : x8.7])?w  
assignment( const T & v) : value(v) {} 15r,_Gp8  
template < typename T2 > A|CW4f,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5,I'6$J  
} ; ylLQKdcL  
PH9MB  
A`Z!=og=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 BZQ98"Fz*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Yb%H9A  
cE/7B'cR  
<(6@l@J|6  
kwMuL>5  
  class holder ^6#FqK+{u  
  { SWD v\Vr  
public : <>A:Oi3^  
template < typename T > N)lzX X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jRm:9`.Q  
  { P_j ?V"i<  
  return assignment < T > (t); <wFR%Y/j  
} 7e/Uc!&*  
} ; sVZb[|zSri  
NOP~?p  
jx!)N>  
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: i^ G/)bq  
; @ h{-@  
  static holder _1; ve.iyr  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 P1vr}J  
_ YWw7q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $R2T)  
而不用手动写一个函数对象。 mk~i (Ee  
0J_ AX  
 02Ur'|  
::g"dRS<v  
四. 问题分析 v!E0/ gD  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 LZMdW #,[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 t LdBnf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /u<lh. hPW  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v'a]SpE5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p^&' C_?  
YPDc /  
五. 问题1:一致性 DifRpj I-0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| fGcAkEstT!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rFM`ne<zh  
1.o-2:]E  
struct holder V5i_\A  
  { *#+d j"  
  // RV.z xPw>>  
  template < typename T > U> (5J,G  
T &   operator ()( const T & r) const |b;}' *  
  { yc+#LZ~(a  
  return (T & )r; N:)`+}  
} !w[<?+%%n  
} ; Bg-C:Ok 2'  
U)zd~ug?m  
这样的话assignment也必须相应改动: #-'=)l}i1A  
1(gb-u0  
template < typename Left, typename Right > ?|%^'(U}  
class assignment U_ V0  
  { rnIv|q6@  
Left l; r9uY ?M  
Right r; T73oW/.0X?  
public : P~#!-9?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \_!FOUPz(  
template < typename T2 > 0Q;T <% U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~{n_rKYV  
} ; 6^ wg'u]c  
j23OgbI  
同时,holder的operator=也需要改动: Gu V -[  
""^9WLH4g-  
template < typename T > %{yr#F=t#]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V(L~t=k$  
  { (iP,F]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1HN_  
} V{HZ/p_Y  
y`E2IE2o  
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。 l'W?X '  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ynw^nmM  
=P'=P0G  
return l(rhs) = r; 8.o[K  
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。 +DF<o U~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9K#.0  
BC(f1  
template < typename Tp > K>RL  
class constant_t K *{C:Y  
  { C0 .Xp  
  const Tp t; [dk|lkj@u\  
public : KAgiY4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '&?47+W  
template < typename T > ,T|iA/c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k|BY 7C  
  { r4J4|&ym  
  return t; ,G"?fQ7zR  
} xE9^4-Px*  
} ; 9`{Mq9J  
 *X*D, VY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cC"7Vt9b  
下面就可以修改holder的operator=了 j+_g37$:  
a+A/l  
template < typename T > d;D^<-[i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #@2`^1  
  { 4yQ4lU,r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); mrFMdpaHl%  
} mTZlrkT  
aFyNm@a  
同时也要修改assignment的operator() t^8#~o!%  
@a%,0Wn  
template < typename T2 > 5w}xjOYIjV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0Yfk/}5  
现在代码看起来就很一致了。 dam.D.o"  
#xYkG5`lm  
六. 问题2:链式操作 MMhd-B1O&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 gJs~kQU  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 eFsku8$<  
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。 IdzF<>;W  
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。 /I[cj3}{+f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5:ir il  
tHJ1MDw'  
template < typename T > rp=?4^(u  
struct result_1 pNVao{::5  
  { :JW~$4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~{2@-qcm  
} ; C$ZY=UXz!T  
E+E5`-V  
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: AuO%F YKY  
|7|mnOBdDf  
template < typename T > o<V-gS  
struct   ref _NA]= #J  
  { c^Wm~"r  
typedef T & reference; YI%S)$  
} ; qn+mlduU  
template < typename T > N|[a<ut<  
struct   ref < T &> Bm~>w`1wK  
  { }d6g{`  
typedef T & reference; uVp R^  
} ; s-8>AW ep  
0n(Q@O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z,2m7C  
]^ RgzK  
template < typename T > @B&hR} 4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b~#rUOXb8?  
  { YI\^hP#  
  return l(t) = r(t); n`^</0  
} YVs{\1|'  
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。 q07rWPM "e  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Nc;7KMOIA  
}cS3mJ  
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 mtTJm4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .(`u'G=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 iqOd]H]v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2V~Yb1P  
最后的布局是: 'i`;Frmg  
                Add >6rPDzW`Dx  
              /   \ !PQ@"L)p  
            Divide   5 cuSXv)  
            /   \ [9>1e  
          _1     3 -2Ub'*qK  
似乎一切都解决了?不。 3J:!8Gmk  
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。 $(_i>&d<  
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。 QTP1u  
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: koAc-o  
ap=M$9L'  
template < typename Right > P+Hs6Q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T?% F  
Right & rt) const Yoaz|7LS  
  { Hi|Oeu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `qr[0wM  
} Ag?@fuk$J  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T4Zp5m")  
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。 |'a5n h!  
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。 8-+IcyUza  
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。 f PDnkr  
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。 IJ=~hBI  
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? ))k^7g9M`  
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: 'rz*mR8  
[81k4kU  
template < class Action > u2BVQ<SA  
class picker : public Action @BBqH&<`  
  {  |\,e9U>  
public : Q6DE|qnV  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +F`! Jt  
  // all the operator overloaded Gn&)*qCO  
} ; *<BasP  
:%;K`w  
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。 ~ZL}j+L/  
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: T!J\Dm-  
Imi_}NB+  
template < typename Right > whRc YnJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I`FH^=  
  { \N7 E!82  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +EkZyM~z2  
} 8Zwq:lV Q  
w^P4_Yr  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #  ,GpZ  
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。 .D>%-  
!U*i13  
template < typename T >   struct picker_maker hOw7"'# !  
  { 2<|+h= &  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y%3Yr?]  
} ; "r.pU(uxt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &OWiA;e?f  
  { 1*(^<x+n  
typedef picker < T > result; .Ml}cE$L  
} ; e WcS>N  
pSc<3OI  
下面总的结构就有了: .:$%3#N$(Y  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 /__we[$E  
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。 mp !6MOQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jC<<S  
至此链式操作完美实现。 0xZq?9a  
[V}I34UN  
xZbm,. v  
七. 问题3 k`kmmb>  
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。 StaX~J6=  
^!N_Nx/M  
template < typename T1, typename T2 > nv@$'uQRp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #ZF|5 r +  
  { 7S1 Y)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vU&gFEWg  
} rhwY5FD?  
(fb&5=Wzw  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: w\s$  
ImyB4welo  
template < typename T1, typename T2 > A)s  
struct result_2 M|6 W<y  
  { D_(xhM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mgh,)=2cE(  
} ; %/-Z1Nv*#  
J{\S+O2,*  
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? Z/6B[,V  
这个差事就留给了holder自己。 7*~ rhQ  
    \oLRNr[F  
ub0]nov  
template < int Order > T6%*t#8r  
class holder; =H3 JRRS  
template <> ,8cw jS2E  
class holder < 1 > 0;} 9XZ  
  { f-tjMa /_  
public : d]$z&E  
template < typename T > p!|ok #sW  
  struct result_1 %}x/ fq  
  { /`?i&\C3r  
  typedef T & result; CKmoC0.  
} ; 4:y;<8+j\  
template < typename T1, typename T2 > o5 @ l!NQ  
  struct result_2 srw5&s(3X  
  { H&6lQ30/)  
  typedef T1 & result; W5<1@  
} ; n*{e0,gp`  
template < typename T > |j#x}8 [(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -r_z,h|  
  { =YR/X@&  
  return (T & )r; xT#j-T  
} +8 ]}'6m  
template < typename T1, typename T2 >  # G0jMQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i$?i1z*c}  
  { ~^UQw? ;  
  return (T1 & )r1; Vdjf F&q  
} /Uz2.Ua=  
} ; [Z` q7ddd^  
+D& W!m  
template <> 1X.5cl?V  
class holder < 2 > aqK<}jy  
  { S6*3."Sk  
public : LBk1Qw}-  
template < typename T > #5-0R7\d7  
  struct result_1 ,/BBG\mJ  
  { vClD)Ar  
  typedef T & result; HWi0m/J  
} ; Qb!9QlW  
template < typename T1, typename T2 > )wQR2$x~  
  struct result_2 nsqc^ K^  
  { U{"&Jj  
  typedef T2 & result; n9B1NM5 \  
} ; \SkCsE#H  
template < typename T > FZ DC?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wLAGe'GX  
  { />S=Y"a/7  
  return (T & )r; $5z O=`  
} r5xu#%hgp;  
template < typename T1, typename T2 > B9`nV.a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]xBQ7Xqf|  
  { }Y~o =3-  
  return (T2 & )r2; @]" :3  
} I9h?Z&n5  
} ; NYz{ [LM  
Dtl381F J  
 s de|t  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 '9>z4G*Td  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GxL5yeN@(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i=#<0!m  
5K|1Y#X  
return l(i, j) = r(i, j); dU+28  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) yeqZPz n  
(0g@Z `r  
  return ( int & )i; *aT3L#0(  
  return ( int & )j; ' \Z54$  
最后执行i = j; D|} y{~  
可见,参数被正确的选择了。 RNE} )B  
RR>Q$ K  
;  6Js   
{]]qd!,  
48nZ H=(Eh  
八. 中期总结 M^DYzJ  
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: @2c Gx/1#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @JVax-N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L6c =uN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor avrf]raM|  
g+|1khS)  
p"EQ6_f  
,rx?Ig}k z  
JJ[.K*dO  
eD5.*O  
九. 简化 |{udd~oE&  
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。 fw Ooi 'jb  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ZE863M@.  
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: 6Ty;m>j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %H Pwu &  
  +-*/&|^等 >J,Rx!fq3  
2. 返回引用。 {3cT\u  
  =,各种复合赋值等 #e:cB'f  
3. 返回固定类型。 \7o&'zEw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X<{kf-GP  
4. 原样返回。 Y3^UJe7E  
  operator, #m [R1G#  
5. 返回解引用的类型。 PoTJ4z  
  operator*(单目) J3`a}LyDf  
6. 返回地址。 ,xmmS\  
  operator&(单目) If[4]-dq  
7. 下表访问返回类型。 91'i7&~xdG  
  operator[] L|O[u^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !c+,OU[  
  operator<<和operator>> s?r:McF`  
`F-<P%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。 l12Pj02w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mcbvB5U  
HoE@t-S  
template < typename Left > 5qZebD2a  
struct value_return x -CTMKX  
  { = cQK^$6(  
template < typename T > &d}1) ?  
  struct result_1 I_ O8 9Sgn  
  { oN3DM;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $aIq>vJO9  
} ; J)7m::%I  
o_=t9\:  
template < typename T1, typename T2 > l;F\s&^  
  struct result_2 {yj8LxX^  
  { \0bao<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l=+hs  
} ; 7I\qEr57  
} ; ~O|g~H5;  
NJ%>|`FEi7  
barY13)$U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 04o>POR  
vMD%.tk  
下面我们来剥离functor中的operator() 5B:% ##Ug5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `LroH>_  
,#/%Fn%T  
return l(t) op r(t) N+0[p@0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @la/sd4`  
return op l(t) Dt#( fuk#  
return op l(t1, t2) 3haR/Y N  
return l(t) op O%H c%EfG  
return l(t1, t2) op FqWW[Bgd  
return l(t)[r(t)] ,_wpYTl*X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] K$1(HbL  
p+.xye U(  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: e9\eh? bPU  
单目: return f(l(t), r(t)); ]?un'$%e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  U))2?#  
双目: return f(l(t)); JK jVrx> @  
return f(l(t1, t2)); 2h;#BJ))  
下面就是f的实现,以operator/为例 t>KvR!+`g  
S'  <X)  
struct meta_divide +<})`(8  
  { O-3R#sZ0  
template < typename T1, typename T2 > {9c_T!c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) evQk,;pIm  
  { hJc^NU5  
  return t1 / t2; n1Z*wMwC  
} -J& b~t@  
} ; )a=FhSB[G  
0Yo(pW,k  
这个工作可以让宏来做: B]nu \!  
I9ZJ"29  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ UCBx?9O/0  
template < typename T1, typename T2 > \ KvvG H-]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1nZ7xCDK98  
以后可以直接用 qK jUp"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xXQW|#X\  
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 95IR.Qfn!  
(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。。。) CBu$8]9=  
|h 3`z  
4 yDWVd;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _|C T|q  
@|;XDO`k;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2tMa4L%@C  
class unary_op : public Rettype 1 F+$\fLr  
  { O|e/(s?$  
    Left l; ~E3"s  
public : btDPP k'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jlM %Y ZC  
~|R/w%*C  
template < typename T > T,uVt^.R+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q39;bz  
      { zz[[9Am!  
      return FuncType::execute(l(t)); K-6+fgeB  
    } 3F\UEpQ  
fK1^fzV  
    template < typename T1, typename T2 > G&,2>qxK R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gVpp9VB  
      { VK/i5yT5N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V?C_PMa  
    } Jo9!:2?  
} ; nTH!_S>b(Y  
Yvxp(  
a4D4*=!G0  
同样还可以申明一个binary_op fS- 31<?  
zmp Q=%/H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I3D#wXW  
class binary_op : public Rettype ba"a!#wA  
  { v}^ f8nVR  
    Left l; qkh.? ~  
Right r; 2apQ4)6#[H  
public : f')3~)"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a&~]77)  
-Drm4sTpDb  
template < typename T > aFrVP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^p!4`S  
      { y1zep\-D  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K#],4OG  
    } DU: sQS4  
y$7@~NH,d  
    template < typename T1, typename T2 > 2\1\Jn#q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;r XhK$  
      { $/uNV1 ]o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Cb/?hT  
    } UZUG ?UUM  
} ; G$HLta  
|Zo_x} 0  
B(%bBhs  
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 5"JnJH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 07dUBoq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) TAu*lL(F  
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。  YErn50L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,As78^E{  
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。。。 ,-XJ@@2gM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 NX*9nwp^  
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) d#eHX|+  
下面是修改过的unary_op i#~1|2  
|V|)cPQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8c'0"G@S  
class unary_op IBzHXa>75  
  { sE8.,\  
Left l; `|^<y.-6  
  (A*r&Ak[  
public : dkQA[/k  
BVC{Zq6hi  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ku'%+svD  
Te#wU e-|  
template < typename T > 1*x4T%RF$  
  struct result_1 Y4Z?`TL  
  { !P!|U/|c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /j' We-C  
} ; j$]t`6gG  
'+X9MzU*\  
template < typename T1, typename T2 > t@/r1u|iq  
  struct result_2 00G[ `a5  
  { `4&\ %9   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?#kI9n<O  
} ; 7@vc Qv kC  
Y#6@0Nn[G  
template < typename T1, typename T2 > _}!Q4K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?XGZp?6  
  { ;:9 x.IkxC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DI}h?Uf ,  
} _jZDSz|Yb  
zPV/{)S  
template < typename T > ORx,n7-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #OWwg`AWv  
  { {djOU 9]  
  return OpClass::execute(lt(t)); FZA8@J|Q4  
} -"a+<(Y  
317Buk  
} ; _k sp;kH?)  
O:7y-r0i  
'KQu z)-  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug  ]NAPvw#p  
好啦,现在才真正完美了。 2z[Pw0#V  
现在在picker里面就可以这么添加了: \k1Wh-3  
x2ol   
template < typename Right > RL&3 P@r  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const nLtP^ 1~9H  
  { ;#~ !`>n?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }(tGjx]  
} \R-u+ci$ZY  
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。 L8j,?u#  
sa#"@j)  
bY>o%LL-  
i2j)%Gc}  
ufR |  
十. bind t'Q48QAb?  
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。 A:NY:#uC  
先来分析一下一段例子 Oy|9po  
2hu6  
C3_*o>8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} THu a?,oyW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @s IZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k Dv)g  
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。 kv5Qxj}  
我们来写个简单的。 ~b7Nzzfo  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1Xs! ew)>  
对于函数对象类的版本: e.jgV=dT-  
}%1E9u  
template < typename Func > AjlG_F  
struct functor_trait YT:1=Nf}  
  { q@!:<Ra,){  
typedef typename Func::result_type result_type; ~T-.k 7t  
} ; aFSZYyPxwv  
对于无参数函数的版本: 'RA[_Z  
3|?fGT;P  
template < typename Ret > sS|zz,y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /.?\P#9)  
  { ,\m c.80  
typedef Ret result_type; @fK`l@K  
} ; "_l[4o[D  
对于单参数函数的版本: LH_2oJ\  
UEeqk"t^  
template < typename Ret, typename V1 > 2<O8=I _  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @3@%9E  
  { Qd./G5CC  
typedef Ret result_type; z%KChU  
} ; w#1dO~  
对于双参数函数的版本: %G@aZWk Sa  
6:!fyia  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M,@SUu v"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > yS43>UK_W+  
  { + ND9###  
typedef Ret result_type; e)7)~g54  
} ; bDo'hDmW  
等等。。。 L$xRn/\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k Mo)4 Xp  
\f  LBw0  
template < typename Func > hmH$_YP}  
struct func_return 8if"U xV(  
  { @}gdOaw  
template < typename T > kUt9'|9!  
  struct result_1 w}0Qy  
  { JK(&E{80  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -AT@M1K7%  
} ; @\y7 9FX  
a)1,/:7'  
template < typename T1, typename T2 > l 3K8{HY  
  struct result_2 Mb>XM7}PU  
  { f#~Re:7.c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j r[~  
} ; >D<=9G(a  
} ; =;H'~  
eFQi K6`i  
>{S$0D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ECScx02  
$<4Ar*i  
template < typename Func, typename aPicker > h+UscdU l  
class binder_1 xgz87d/<:  
  { -z$0S%2?  
Func fn; zq.&Mw?  
aPicker pk; 6bcrPf}  
public : Q*.FUV&;  
aA`q!s.%A  
template < typename T > s%oAsQ_y  
  struct result_1 {1aAm+  
  { SN(=e#ljE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^-u HdafP  
} ; _oTT3[7P  
8>Z$/1Mh  
template < typename T1, typename T2 > ib \[ ~rg  
  struct result_2 o%%x'uC  
  { Iv72;ZCh?6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "t:.mA<v  
} ; cWO )QIE  
AvE^ F1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @>2rz  
7;'.5,-3c  
template < typename T > YeC,@d[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const npcBpGL{  
  { )O@^H   
  return fn(pk(t)); O2]r]9sh*  
} 9c{%m4  
template < typename T1, typename T2 > xd fvme[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d Zz^9:C+  
  { kg I=0W>  
  return fn(pk(t1, t2)); rtL9c w5  
} u45h{i-e  
} ; l~4e2xoT  
QP5:M!O<)  
d=(Yl r  
一目了然不是么? Da8$Is;n  
最后实现bind i %hn  
+%}5{lu_e  
]2\2/~l  
template < typename Func, typename aPicker > ,rFLpQl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jaO#><f  
  { YY:iPaGO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pm W6~%}*  
} ! jX+ox  
=*:[(Py1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^dUfTG9{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?%dCU~ z  
 _WDBG  
十一. phoenix O5TK&j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: e(n2+S#N  
+wz`_i)!  
for_each(v.begin(), v.end(), }U?gKlLg  
( U)`3[fo  
do_ K*Nb_|~  
[ t|#NMRz  
  cout << _1 <<   " , " vN0L( B  
] 9Nag%o{*S>  
.while_( -- _1), Y1yXB).AH8  
cout << var( " \n " ) ]O[+c*|w  
) E2qB:  
); ,WO%L~db  
[]=FZ`4  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: cy&  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor f0cYvL ]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 p-T~x$"c|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1%SJ1oY  
%;=IMMK  
pu2wEQ  
template < typename Cond, typename Actor > ]} 5I>l  
class do_while K)9j je  
  { XDP6T"h  
Cond cd; .fLiXx  
Actor act; F,L82N6\U  
public : @o4z3Q@  
template < typename T > vu_>U({. T  
  struct result_1 ]Efh(Gb]  
  { Z9J =vzsHE  
  typedef int result_type; `eMrP`  
} ; d5w_[=9U  
(opROsFh  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~J:$gu~`  
abTDa6 /`v  
template < typename T > Zzw}sZ?8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RQj`9F  
  { =1{H Sf  
  do vI pO/m.3  
    { p~Yy"Ec;p  
  act(t); m6bWmGn GC  
  } vpeq:h  
  while (cd(t)); c{'$=lR "  
  return   0 ; ;H7EB`  
}  /gqqKUx  
} ; Kf:2%_DB  
tl{]gz  
ALE808;|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {&\J)oZ  
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。 )^jQkfL  
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。 1zb$5{,|  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 E@5zd@[  
下面就是产生这个functor的类: DHh+%|e  
v?Z'[l  
S`pF7[%rp  
template < typename Actor > f0-RhR  
class do_while_actor x><zGXvvp|  
  { p&k 0Rx0Q3  
Actor act; ~hS .\h  
public : M,b<B_$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <ldid]o #  
+ 6x"trC  
template < typename Cond > > [Xm|A#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H/cs_i  
} ; Y;fuh[#  
&FL%H;Kfx  
iP~sft6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !&@2  
最后,是那个do_ +V2C}NQ5R  
{@Blj3;w}  
cj$,ob&DX  
class do_while_invoker Hm.X}HO0L  
  { \ua9thOG  
public : Rb{+Ki  
template < typename Actor > 9U!JK3d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a^@+%?X  
  { MNkKy(Za  
  return do_while_actor < Actor > (act); vad|Rpl  
} ; qO@A1Hq  
} do_; n(Qj||:  
2}D,df'W4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @[n2dmj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _Mlhum t  
最后来说说怎么处理break和continue #o"tMh!f  
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。 [fd~nD#.  
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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