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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q%g!TFMg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l70a&[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, MLbmz\8a  
3}: (.K  
xSnkv,my<  
k0@b"y*  
  class filler  `7v"(  
  { >(>,*zP<9  
public : xL-]gwq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} JDp"!x{O  
} ; zEHX:-f8  
<'{*6f@n  
6ol*$Q"z  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 'T!^H  
Pdq}~um3{  
/2%646  
L5-p0O`R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O[$,e%  
NNOemTh  
rKhhx   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0| a,bwZ  
mE|?0mRA %  
XfYMv38(  
%QYH]DR  
二. 战前分析 {WYJQKs8  
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。 Mj9Mv<io  
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 G+?Z=A:T8  
<D_UF1Pk  
?pBQaUl&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y'$R e  
  /* --------------------------------------------- */ bdS  
vector < int *> vp( 10 ); |Ok@:Au  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I34|<3t$  
/* --------------------------------------------- */ 8@$`'h^6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); uWtj?Q+M|  
/* --------------------------------------------- */ ZNHlq5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,/oqLI\  
  /* --------------------------------------------- */ `RF0%Vm~t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); JX.3b_O  
/* --------------------------------------------- */ 8^ ujA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -z s5WaJn/  
W(gOid KKz  
>8v4fk IK  
[>IV#6$  
看了之后,我们可以思考一些问题: '<Fr}Cn  
1._1, _2是什么? !_yWe  
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。 e&R?9z-*  
2._1 = 1是在做什么? "j2th.  
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。 S S)9+0$  
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。 IonphTcU!  
#YiphR&  
51sn+h<w  
三. 动工 :637MD>5lO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MWl2;qi  
)z" .lw  
%X5p\VS\7  
mqt$'_M  
template < typename T > ~;V5*t  
class assignment L?Fb}  
  { H Q_IQ+  
T value; D&dh>Pe1;  
public : ^t 2b`n60  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6E)emFkQ  
template < typename T2 > TJO?BX_9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GJ9'i-\*\  
} ; `K%f"by  
a'Vz|S G  
?LwBF;Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H(QbH)S$6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^oLMgz  
-4;$NiB?  
vWs#4JoG  
` P,-NVB  
  class holder O>KrTK-AV  
  { x+Ws lN 2a  
public : : Yb_  
template < typename T > 2]UwIxzR  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r.JM!x8  
  { p0|PVn.^h  
  return assignment < T > (t); _w.H]`C!X  
} l^cz&k=+  
} ; 6)h~9iK  
j=up7395  
?!Wh ^su-  
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: "n, %Hh  
!>8/Xz~-  
  static holder _1; 2{6%+>jB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w;wgh`ur  
CZzgPId%x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f;`7}7C  
而不用手动写一个函数对象。 2Kmnt(>  
.3 S9=d?  
<9/?+)  
4}r.g0L  
四. 问题分析 @UK%l :L  
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。 N?{.}-Q  
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。 0 3?7kAI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J?$`Tnx^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8=-/0y9,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J5zKwt  
tt03 gU`  
五. 问题1:一致性 qy( kb(J  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|  84g8$~M  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BGrV,h^  
] :.  
struct holder r}4   
  { KX^!t3l6  
  // t!&p5wJ*Q  
  template < typename T > aJzyEb  
T &   operator ()( const T & r) const GTocN1,Z~a  
  { 5{|tE!  
  return (T & )r; ,GY K3+}Z  
} [!S%nYs&8L  
} ; ~5;2ni8n  
m:W+s4!E  
这样的话assignment也必须相应改动: ,7n8_pU  
6sQY)F7p  
template < typename Left, typename Right > [NU@A>H  
class assignment ,opS)C$  
  { rNl%I@G  
Left l; }08Sv=XM  
Right r; 68()2v4X  
public : d9.I83SS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hbSXa'  
template < typename T2 > h @2.D|c)g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [2.;gZj  
} ; n48%Uwa,  
) :st-I!o  
同时,holder的operator=也需要改动: tL\L4>^7T  
7Ml OBPh  
template < typename T > EG J/r  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const AkEt=vI  
  { ayZWt| iHA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); k0IztFyj:R  
} dk_! ~Z  
e% #?B *  
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。 ?2<V./2F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D}/nE>*  
AmX ~KK  
return l(rhs) = r; M=sGPPj  
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。  (2dkmn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: THcX.%ToT  
B42qiV2/k  
template < typename Tp > jyFKO[s\X  
class constant_t m~`f0  
  { 4Jk[X>I~  
  const Tp t; l~n=_R3  
public : KSR'X0'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2Xqa?ay0>  
template < typename T > 3RP\w~?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const z]R% A:6K  
  { ~mvD|$1z  
  return t; a\xf\$Ym  
} DoFF<LXBt  
} ; +<^c2diX  
ZJOO*S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t $u.  
下面就可以修改holder的operator=了 Io4Ss1="  
Y.#:l<  
template < typename T > 8S@"6TG`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )E}eK-Yu  
  { la_FZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;tWi4iT+.  
} _53N uEM1  
K[[ 5H  
同时也要修改assignment的operator() 4Ep6vm X  
t/c)[l hV  
template < typename T2 > G8@LH   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X-F:)/$xG  
现在代码看起来就很一致了。 B i`m+ob  
 Wo,fHY  
六. 问题2:链式操作 _ {mG\*q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 d$PQb9Q+f  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 3|vZ `}  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [w}KjV/yi  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 s>a(#6Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t}2M8ue(&  
SVi{B*  
template < typename T > 3 Bn9Ce=  
struct result_1 8RJa;JsH  
  { T%@qlEmf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |K'7BK_^J  
} ; I7{ Q\C4  
S,GM!YZg  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 10ZL-7D#m  
+5ue) `  
template < typename T > vve[.Lud'  
struct   ref f= 33+8I  
  {  m8z414o  
typedef T & reference; m$A-'*'  
} ; C''[[sw'K  
template < typename T > Z]k+dJ[-  
struct   ref < T &> `YK%I8  
  { &` weW  
typedef T & reference; ntD8:%m  
} ; K~jN"ev  
E )%r}4u>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1l+j^Dt'[  
1w|u ^[~u\  
template < typename T > z{G@t0q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Nq ZR*/BOz  
  { ufXU  
  return l(t) = r(t); ^ZG 3{>  
} g?e-D.pSF  
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。 ~MZ.988:<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rtk1 8U-  
LO;Z3Q>#0  
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 SkMBdkS9z[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: V>B*_J,z.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #brV{dHV,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |3uE"\nfA  
最后的布局是: o,DI7sb  
                Add Yc~c(1VRz  
              /   \  *egAx  
            Divide   5 U?yKwH^{  
            /   \ %|gj46  
          _1     3 |p @,]c z  
似乎一切都解决了?不。 =y1/V'2E  
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。 o3xfif  
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。 KI8Q =*  
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: qh~S)^zFJ  
rR 3(yy0L  
template < typename Right > z9P;HGuZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7Hp~:i30  
Right & rt) const ,?>:Cdz4  
  { te8lF{R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]x`I@vSf7R  
} m~l[Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 x\!Uk!fM  
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。 7s'r3}B`  
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。 uY*|bD`6&  
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。 x2 m A  
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。 pk2}]jx"  
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? S1a}9Z|  
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: xN]88L}Tn  
1F58 2 l  
template < class Action > a>/jW-?  
class picker : public Action 2=ZZR8v  
  { T0Zv.  
public : ]WP[hF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'CC;=@J  
  // all the operator overloaded nLv"ON~  
} ; yct^AN|%  
/Jw 65 e  
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。 4e5 5  
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: H:&|q+K=#  
>XiTl;UU  
template < typename Right > SSG}'W!z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OBJk\j+Wi  
  { 4?F7%^vr  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vW:XM0  
} 6=xbi{m$  
\IG"Te  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4'ymPPY  
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。 Xv1mjHZCC  
tr $~INe  
template < typename T >   struct picker_maker #.z`clK#  
  { 6K zdWT  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  2t7Hu)V  
} ; "lJ [H=\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )./'`Mx?  
  { #{u>  
typedef picker < T > result; @x z?^20N  
} ; Z )f\^  
FtL{ f=  
下面总的结构就有了: ^6[o$eY3  
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。 8C!D=Vhh  
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。 ]$gBX=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4)=\5wJDg1  
至此链式操作完美实现。 /\&Wk;u3  
Q-LDFnOFwp  
muqIh!nn  
七. 问题3 =7WE   
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 09 >lx$  
rM?ox  
template < typename T1, typename T2 > V=g<3R&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  j,c8_;X!  
  { p|b&hgA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [$b\#{shtP  
} U~e^  
Z>#MTxU(  
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: 8=h$6=1S  
:Sj r  
template < typename T1, typename T2 > 0aS&!"o!  
struct result_2 C3 m#v[+  
  { "|:I]ZB  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z|gG%fM  
} ; jS,zdJs=  
`*nK@:  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? rZBOWT  
这个差事就留给了holder自己。 z a^s%^:yK  
    N7`<t&T@  
'F665  
template < int Order > + ^9;<>P  
class holder; i+z;tF`  
template <> wEImpsC`  
class holder < 1 > _+\hDV>v  
  { pWwB<F  
public : bl)iji`]  
template < typename T > ~!w()v n  
  struct result_1 '"=Mw;p  
  { J0hY~B~X  
  typedef T & result; S2jO  
} ;  j`9+pI  
template < typename T1, typename T2 > jJmg9&^R  
  struct result_2 @fH?y Z=>  
  { 3 #zw Y  
  typedef T1 & result; \5wC&|WEB  
} ; P|S'MS';:  
template < typename T > I=,u7w`m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e8TJ =}\  
  { W~1MeAI  
  return (T & )r; I&e ,R  
} =v$H8w  
template < typename T1, typename T2 > $^2 j#]uX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;b""N,  
  { +P~E54  
  return (T1 & )r1; VS#i>nlT  
} []{g9CO  
} ; ]g/% w3G  
K_J o^BZ  
template <> EuAJ.n  
class holder < 2 > Xjal6e)[  
  { 3eV(2  
public : nx(O]R,Sw  
template < typename T > uxq!kF'Ls  
  struct result_1 nJTV@m XVq  
  { aQ ~  
  typedef T & result; *q%)q  
} ; 2S1wL<qP  
template < typename T1, typename T2 > 8u::f`vi  
  struct result_2 0;-S){  
  { iz`u@QKc%  
  typedef T2 & result; -4JdK O  
} ; `'u|4pRFs  
template < typename T > N~ -N Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /hue]ZaQq  
  { `A\ !Gn?   
  return (T & )r; <!\J([NM8  
} 'iN8JO>  
template < typename T1, typename T2 > :8;8-c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?o h3t  
  { uOEFb  
  return (T2 & )r2; ku*|?uF  
} {Ex0mw)T  
} ; a$I; L  
g]C+uj^  
5Mb1==/R  
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> >。 %D z|p]49!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,\5]n&T;r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @:i>q$aF  
a%f5dj+  
return l(i, j) = r(i, j); apUV6h-v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }k}5\%#li5  
R|{6JsjG10  
  return ( int & )i; &^th KXEC  
  return ( int & )j; WK#lE&V3  
最后执行i = j; =,I,K=+_x  
可见,参数被正确的选择了。 =5_8f  
il-v>GJU7{  
$g#j,  
G7C9FV bR  
VLtb16|  
八. 中期总结 l\5qa_{z  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _y`'T;~OY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _'Q}Y nEv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^zqz$G#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2P9hx5PiV  
z@&_3 Gl  
k+-u 4W   
+98~OInySZ  
8Md*9E#J("  
sl%B-;@I  
九. 简化 ,Mc}U9)F  
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。 O>w $  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =bf-+gZD  
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: QsI>_<r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 oHu0] XA  
  +-*/&|^等 ~&k1P:#R  
2. 返回引用。 Z/hSH 0(~  
  =,各种复合赋值等 \I#2Mq?  
3. 返回固定类型。 f? [y-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Tb}`]Y`X  
4. 原样返回。 Wuye:b!  
  operator, 'fcJ]%-=  
5. 返回解引用的类型。 {Ca#{LeLk  
  operator*(单目) u&bo32fc  
6. 返回地址。 RhbYDsG  
  operator&(单目) yBauK-7*c  
7. 下表访问返回类型。 CbS9fc&  
  operator[] sP5PYNspA  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #(bMZ!/(  
  operator<<和operator>> u;~/B[  
^"l>;.w  
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。 wvJm)Mj+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H <F6o-*  
O>|Q Zd  
template < typename Left > ;2)@NH  
struct value_return .0.Ha}{6b  
  { J h M.P9  
template < typename T > .\{GU9|nO  
  struct result_1 &c ayhL/%  
  { q+e'=0BHd:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Jan73AOX  
} ; cl1h;w9s  
"J%u !~  
template < typename T1, typename T2 > #Cvjv; QwY  
  struct result_2 h&[]B*BLr  
  { ?J6J#{LRd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h+CTi6-p  
} ; &'c1"%*%8>  
} ; 0z_e3H{P27  
z~L(kf4  
#r#UO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (6>8Dt 9[  
vUvIZa  
下面我们来剥离functor中的operator() :=T+sT~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )g9Zw_3  
<8+.v6DCd  
return l(t) op r(t) <i%.bfQ/-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z-*L[  
return op l(t) 6i(nyA 2!  
return op l(t1, t2) t]2~aK<]  
return l(t) op ygWo9?  
return l(t1, t2) op E Rqr0>x  
return l(t)[r(t)] ,N?~je.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JN$v=Ox{  
3!,XR\`[  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: f,k'gM{K  
单目: return f(l(t), r(t)); loLQ@?E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); TmoODG>@  
双目: return f(l(t)); 7^ITedW@  
return f(l(t1, t2)); liA)|.H  
下面就是f的实现,以operator/为例 0.~QA+BD:S  
o;D87E6Z  
struct meta_divide 4T{+R{_Y1  
  { >hJ$~4?  
template < typename T1, typename T2 > m5v9:5{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vjhd|  
  { c'vxT<8fWW  
  return t1 / t2; *rXESw]BR  
} Wr a W  
} ; o6 'I%Gs  
mawomna  
这个工作可以让宏来做: I_6?Q^_uZ  
|ITp$  _S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \A6MVMF8  
template < typename T1, typename T2 > \ Q&opnvN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1y2D]h/'  
以后可以直接用 IgI*mDS&b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ra0:Lg'  
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 0~iC#lHO  
(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。。。) X};m\Bz  
%g5TU 6WP  
v~H1Il_+  
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 '_lyoVP  
2E33m*C2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9z$]hl  
class unary_op : public Rettype y< W?hE[  
  { GpMKOjVm|  
    Left l; gPSUxE `O.  
public : gbsRf&4h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l"5$6h  
1P. W 34  
template < typename T > m4b fW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Zr5I";  
      { %6+J]U  
      return FuncType::execute(l(t)); UCj4%y6t  
    } ?&I gD.  
bZHuEh2w  
    template < typename T1, typename T2 > R7;SZo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M$DJ$G|Z  
      { Gtd!Y x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); vA2@Db}  
    } Fq!12/Nn  
} ; >ygyPl ;1s  
J]UlCg  
J~eY,n.6]  
同样还可以申明一个binary_op IT! a)d  
IMIZ#/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (Z"QHfO'  
class binary_op : public Rettype ?Z0T9e<  
  { h#'(i<5v  
    Left l; ]:i :QiYD  
Right r; Sj]k5(&  
public : /%EKq+ZP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *vc=>AEc  
RIOR%~U  
template < typename T > .F:qJ6E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e48`cX\E  
      { vCyvy^s-I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P*oKcq1R  
    } py`RH )  
Bj09?#~[  
    template < typename T1, typename T2 > xoF]r$sC8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |-4C[5rM  
      { 4d4le  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); x|i"x+o  
    } nv1'iSEeOl  
} ; 2  *IF  
M[$(Pu  
^'.=&@i-  
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 ;v'7l>w3\w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *( YtO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mE(EyB<  
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。 z"*X/T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |!{Q4<  
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。。。 drP2% u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1{4d)z UB  
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) CZRrb84  
下面是修改过的unary_op Hy5_iYP5  
[H;HrwM s)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (__=*ew  
class unary_op }1]/dCv  
  { vzJ69%E_  
Left l; ?(Q" y\  
  r7Bv?M^!  
public : \s?OvqI:  
s^ rO I~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} V#[I/D  
h=SQ]nV{  
template < typename T > $ r|R`n=  
  struct result_1 dl;~-'0  
  { }uo5rB5D  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (rO_ Vfaa  
} ; H=] )o2 1  
P7QOlTQI  
template < typename T1, typename T2 > >JwdVy^  
  struct result_2 )hm U/E@  
  { geU-T\1[l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i3t=4[~oL  
} ; <GPL8D  
~R/w~Kc!/A  
template < typename T1, typename T2 > $V-]DD%Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r_p9YS@I  
  { r9z_8#cR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'EU{%\qM  
} j)ZvlRi,  
CN8GeZ-G  
template < typename T > ^@ s!"c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v{`Z  
  { %41dVnWB^4  
  return OpClass::execute(lt(t)); mj5$ 2J  
} H|;6K`O_  
_'<V<OjVM!  
} ; q9o =,[  
kRs[H xI3  
~r;da9  
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 5MV4N[;  
好啦,现在才真正完美了。 _d6mf4M]5  
现在在picker里面就可以这么添加了: -B :Z(]3#\  
!Sr^4R+Z  
template < typename Right > XRXKO>4q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )bRe"jxn7  
  { iz]Vb{5n%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @QI]P{   
} k1Zu&4C\  
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。 Oh6_Bci  
Ntr5Q IPd  
vR`-iRQ?_  
/+4Dq4{ t)  
u/!U/|  
十. bind 5 EDHJU>  
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。 nR4L4tdS  
先来分析一下一段例子 GjZ@f nF  
VaC#9Tp2X  
1Lz`.%k`:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o/buU{)y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zOYkkQE3mJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S+>&O3m  
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。 `%;n HQ"  
我们来写个简单的。 :,rD5a OQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4 q}1  
对于函数对象类的版本: k$:QpTg[  
f/Km$#xOr  
template < typename Func > [W=%L:Ea  
struct functor_trait IcZ_AIjlk  
  { ^% BD  
typedef typename Func::result_type result_type; d='z^vHK  
} ; piJ/e  
对于无参数函数的版本: {YZ)IaqZ  
C.L5\"%  
template < typename Ret > $de_>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (Tp+43v  
  { RtH[OZu(8  
typedef Ret result_type; :Q2\3  
} ; 8~RUYsg  
对于单参数函数的版本: ]W<E#^  
I=D{(%+^d  
template < typename Ret, typename V1 > PN2\:l+`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fC xN!  
  { =YF\mhMQ:  
typedef Ret result_type; T[xGF/  
} ; RK(uC-l  
对于双参数函数的版本: j>gO]*BX~  
-aG( Yx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /:"%m:-P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ek _k_!  
  { X +;Q=  
typedef Ret result_type; Noz+\O\  
} ; /' L20aN2  
等等。。。 a<tUpI$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy OdgfvHDgW  
Wd$N[|  
template < typename Func > Cvm ZW$5Yo  
struct func_return D}"\nCz}y&  
  { j)Kk:BFFY  
template < typename T > qMYR\4"$  
  struct result_1 G39H@@ *O0  
  { Q nZR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^q"p 8   
} ; [ /*$?PXt  
({D.oS  
template < typename T1, typename T2 > .6!]RA5!=  
  struct result_2 J&^r}6D  
  { 1w+On JI?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FePJ8  
} ; n-,~Bp [  
} ; ]@l~z0^|[_  
G,{L=x Oh  
FU!U{qDI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 V5KAiG<d  
W()FKP\??!  
template < typename Func, typename aPicker > ERL(>)  
class binder_1 ,8o]XFOr  
  { R8EDJ2u#  
Func fn; @^Mn PM  
aPicker pk; ",E6)r  
public : #:T5_9p  
yHQ.EZ~%  
template < typename T > BdUhFN*  
  struct result_1 5yp~PhHf  
  { ; 5my(J*b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E1 *\)q  
} ; *[ Wh9 ,H  
$f>WR_F  
template < typename T1, typename T2 > @U;-5KYYi  
  struct result_2 v7O{8K+  
  { x0.&fCh%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z-[Jbjhd  
} ; @`}'P115@  
{xEX_$nv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wX#\\Jgi  
U,iTURd  
template < typename T > #` z!f0 P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^!{oyw   
  { e hxtNjA  
  return fn(pk(t)); Yc:b:\0}F6  
} XF\`stEnb  
template < typename T1, typename T2 > <n }=zu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ":]O3 D{r  
  { =6  
  return fn(pk(t1, t2)); z&<Rx[  
} P_-zkw  
} ; +hjc~|RK  
V$q%=Sip  
U{>!`RN  
一目了然不是么? m{%_5nW  
最后实现bind ui9gt"qS`  
+6gS]  
b@1QE  
template < typename Func, typename aPicker > 7azxqa5:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2#/ KS^  
  { [n74&EH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]-x#zp;=  
} \vQ_:-A  
;i:Uoyi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (Egykh>  
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。 / 6gRoQ%j  
L@a-"(TN+  
十一. phoenix 7Fy^K;V"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: D>G&aQ  
_rs#h)  
for_each(v.begin(), v.end(), TlBLG.-^  
( /cI]Z^&  
do_ =[1 W.Zt  
[ c |C12b[  
  cout << _1 <<   " , " KOF!a  
] }a<MVG:>SF  
.while_( -- _1), Q&QR{?PMD  
cout << var( " \n " ) 7/*; rT  
) oAvJ"JH@i  
); Jr''S}@|x  
]|[xY8 5}  
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: |0qk  
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 0-|1}/{4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H?'VQ=j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ab_aB+g ]  
xVl90ak  
-\NB*|9m|  
template < typename Cond, typename Actor > `gss(o1}  
class do_while { @-Q1  
  { ?: meix  
Cond cd; (4g; -*N  
Actor act; k*!J,/=k  
public : B=Zo0 p^  
template < typename T > b7>;UX  
  struct result_1 2>EIDRLJ-  
  { ~NTpMF  
  typedef int result_type; aD&10b9`  
} ; efbt\j6@%2  
vG\Wr.h0!=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} W_DO8n X  
v>nJy~O]  
template < typename T > 10[~ki-1;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $C[YqZO  
  { a,j!B hu  
  do uWfse19  
    { U| N`X54  
  act(t); 6B+ @76wH  
  } a:;*"p[R  
  while (cd(t)); Y7{|EI+@  
  return   0 ; vfy- ;R(  
} ol[{1KT{  
} ; J,~)9Kh$  
5#d(_  
Me`"@{r|#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *|=&MU*+  
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。 r?[mn^Bo5  
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。 tICxAp:  
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。 '[juPI(!  
下面就是产生这个functor的类: eq@ v2o7  
a"EQldm|d  
Eui;2P~  
template < typename Actor > 71 A{"  
class do_while_actor \7C >4  
  { ?%LD1 <ya  
Actor act; 5#fLGXP  
public : =x^I 5Pn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Hou{tUm{xC  
qq?>ulu*W  
template < typename Cond > }40/GWp<f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _c(=>  
} ; '<}7bw}+c  
!^LvNW\|  
.K7A!;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cX=` Tl  
最后,是那个do_ C>03P.s4c  
Vm.u3KE  
]{"(l(  
class do_while_invoker I|LS_m  
  { z$<6;2  
public : {?jdPh  
template < typename Actor > z%AIv%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const J%A`M\  
  { q%y_<Fw#E  
  return do_while_actor < Actor > (act); sZbzY^P  
} 9M!_D?+P?  
} do_; ~/#?OLj(T  
qB=pp!zQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (dT!u8Oe  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K9P"ncMt  
最后来说说怎么处理break和continue b\+|g9Tm  
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。 cj8r-Vu/N  
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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