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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]m g)Q:d,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x+ Ttl4  
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, \F1_lq;K  
C'\- @/  
k1w_[w [  
UQ)W%Y;[0  
  class filler 4|buk]9  
  { zi|+HM  
public : F U_jGwD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -+(jq>t  
} ; [#-b8Cu  
ALrw\qV  
}\tdcTMgS  
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|JK7  
[ey:e6,T9  
ZZ2vvtlyG  
`Nz/O h7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /oR0+sH]  
Dv|#u|iw  
2|3)S`WZl  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R Q vft  
;&< {ey  
"?]{ %-u  
LJd5;so-  
二. 战前分析 diJLZikk  
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。 LLk(l#K*  
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 77C'*tt1]  
K&POyOvT  
e- :yb^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w~(1%p/  
  /* --------------------------------------------- */ $7O}S.x  
vector < int *> vp( 10 ); t[ubn+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); QS%%^+E2  
/* --------------------------------------------- */ nygbt<;?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K&vF0*gN3  
/* --------------------------------------------- */ `NCwK6/i  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); od IV:(  
  /* --------------------------------------------- */ d/PiiiFf,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x'+T/zw  
/* --------------------------------------------- */ |jI#"LbF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); xf<at->  
mw_~*Nc'9  
:o|\"3  
\w/yF4,3<w  
看了之后,我们可以思考一些问题: $@z5kwx:P  
1._1, _2是什么? .z]Wyx&/U  
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。 -}nxJH)  
2._1 = 1是在做什么? VCY\be  
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。 M2 ,YsHt  
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。 %-)H^i~]%  
)2Wi `ZT  
AJh w  
三. 动工 1n=lqn/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wT;0w3.Z  
( }{G`N>.{  
+AR5W(&  
8J:}%DaxL  
template < typename T > AP68V  
class assignment x.7]/)  
  { #*QO3y~ZM  
T value; M9!HQ   
public : :}5j##N  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6N!Q:x^4(T  
template < typename T2 > *^g:P^4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )Q1"\\2j0  
} ; )Ub_@)X3%l  
kh {p%<r{  
!k 6K?xt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DnC{YK  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &+cEV6vb+  
iIMd!Q.)@  
lpQSup  
=y [M\m  
  class holder G0/4JSH  
  { T ? $:'XJ  
public : P^ A!.}d  
template < typename T > FG%X~L<d,)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?ATOXy  
  { W}m)cn3@  
  return assignment < T > (t); @OV|]u  
} *AG#316  
} ; <oR a3Gi(%  
KV]X@7`@  
&,}j #3<  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 5"CZh.J  
5>CEl2mSl  
  static holder _1; M.x=<:upp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 gnFr}L&j  
N/Z2hn/m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `);AW(Q  
而不用手动写一个函数对象。 W }8'Pf  
qlb- jL  
NL!u<6y  
ABQa 3{v  
四. 问题分析 >OL3H$F  
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。 /q<__N  
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。 &:/hrighH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {t0) q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =7w\ 7-.m  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (a[y1{DLy  
_kj wFq  
五. 问题1:一致性 ,24p%KJ*X  
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?| }@;ep&b*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 UELy"z R  
q#T/  
struct holder 01}C^iD  
  { gG]Eeu+z   
  // H| 8Qp*  
  template < typename T > $K]m{  
T &   operator ()( const T & r) const Z1 Bp+a3  
  { MXw hxk#E  
  return (T & )r; 3  ^>l\,  
} <QA6/Ef7  
} ; Jl5c [F  
xCg52zkH#  
这样的话assignment也必须相应改动: ox(j^x]NC  
<}E!w_yi  
template < typename Left, typename Right > pnjXf.g"O  
class assignment 4(|cG7>9-  
  { ba[1wFmcL  
Left l; 5 MN8D COF  
Right r; gLE:g5v6  
public : I,0q4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /JHc!D  
template < typename T2 > J&M o%"[)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7[> 6i  
} ; F ~^Jmp7Y  
lBK}VU^  
同时,holder的operator=也需要改动: ~rDZ?~%  
lwrC pD .  
template < typename T > ,quoRan  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Bk*F_>X"  
  { 3on7~*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j/fzzI0@  
} UJM1VAJ0  
V8rx#H~  
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。 fDT%!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W8ouO+wK  
yKa{08X:  
return l(rhs) = r; 4Uphfzv3D  
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。 Y&S24aql  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #:[t^}  
[<%H>S1  
template < typename Tp > H,DM1Z9rz  
class constant_t ~F4fFQ-yy  
  { E~]R2!9  
  const Tp t; qAn!RkA  
public : pi Z[Y 5OE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OW3sS+y  
template < typename T > w2 a1mU/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >4#)r8;dx  
  { Y0x%sz 5  
  return t; |G?htZF  
} Y8m1M-#w  
} ; .#rJ+.2  
K('hC)1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7J EbH?lEN  
下面就可以修改holder的operator=了 E^vJ@O  
\#Pfj &*  
template < typename T > .}OR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _a6[{_Pc  
  { r[4tPk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =p*]Az  
} AS =?@2 q  
9QDFEYG  
同时也要修改assignment的operator() Xc?&_\. +  
y~q8pH1  
template < typename T2 > T)H{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0`X]o'RxS  
现在代码看起来就很一致了。 $, ,op(  
Jtr"NS?a]  
六. 问题2:链式操作 IF44F3(V4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H."EUcE{  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 d-k%{eBV  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 {]:7bV#JP  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 U)E(`{p]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8=NM|i  
gj*+\3KO@a  
template < typename T > j!U-'zJ  
struct result_1 Dpl A?  
  { 5]AC*2(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #vti+A~n,4  
} ; %= fHu+  
yXHUJgjl/  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: KY51rw.  
:I+Gu*0WD  
template < typename T > xa<UM5eI  
struct   ref n)^i/ nXb'  
  { [8T^@YN  
typedef T & reference; XCU7x i$d  
} ; w8U&ls1b  
template < typename T > 9s6U}a'c  
struct   ref < T &> G#d{,3Gq1  
  { 9f&C  
typedef T & reference; >pp5;h8!  
} ; "nw;NIp!  
b[o"7^H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: OmIg<v 0\;  
DXJ`oh  
template < typename T > ll`>FcQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const uBNn6j  
  { 23RN}LUi  
  return l(t) = r(t); nV-mPyfL8  
} ^,/RO5  
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。 .k%[4:Fe  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?~hHGf\^b6  
Qo;zHZ'  
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 VJickXA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {<R2UI5m5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8,? h~prc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {q `jDDM  
最后的布局是: q|!-0B @  
                Add e=B|==E10M  
              /   \ 6L"%e!be6  
            Divide   5 Z0Vl+  
            /   \ .J)I | '  
          _1     3 6W]9$n\"?  
似乎一切都解决了?不。 ABD)}n=%c  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 e?JW   
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 1~Oe=`{&  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: `w.n]TR  
_"bHe/'CI  
template < typename Right > &jslyQ#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const mID"^NOi#  
Right & rt) const 60J;sGW  
  { H!5\v"]WB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nxWY7hU  
} ]:Ns f|C0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Yu)NO\3&  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 mOy^vMa  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ^c^#dpn  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Fcd3H$Na;  
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。 ST:A<Da"  
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? IC1NKn<k  
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:  @~!wDDS  
8FKXSqhVM  
template < class Action > zgNc4B  
class picker : public Action zNxW'?0Z?  
  { c:<005\Bg  
public : WST8SEzJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "B3N* R(["  
  // all the operator overloaded JBE!j-F  
} ; M>~Drul  
`$,GzS(  
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。 y9q8i(E0  
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: LBM ^9W  
nbm&wa[  
template < typename Right > 1FlX'[vh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const U+:m4a  
  { _+K_5IO4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >7I15U  
} 1 *'HL#  
*>|gxM8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @D{KdyW  
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。 PsnWWj?c  
@k,z:~[C=  
template < typename T >   struct picker_maker /Z~<CbKKl  
  { wy0tgy(' |  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8$6Y{$&C  
} ; V@zg}C|e  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i BF|&h(\  
  { %?}33yV  
typedef picker < T > result; 95 ;x=ju  
} ; B@&4i?yJ  
o]yl ;I  
下面总的结构就有了: QZ6D7t Uc8  
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。 pR(jglm7-  
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。 _FH`pv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B8f8w)m  
至此链式操作完美实现。 xF;kT BRi  
_P0T)-X\(  
$*e2YQdLo  
七. 问题3 B* ?]H*K  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 /|tJ6T1LrB  
AK'[c+2[  
template < typename T1, typename T2 > W-mQjJ`,B  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B:'J `M"N  
  { 0AZ")<^~7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZCmgs4W!  
} w_.F' E  
mq@6Q\Z+  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ,]9P{k]O  
NW]Lj >0Y  
template < typename T1, typename T2 > o /j*d3  
struct result_2 (;T^8mI2  
  { hQYL`Dni  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; D{GfL ib"U  
} ; \MyLc/Gh5  
11o.c;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? }>>1<P<8-  
这个差事就留给了holder自己。 'u*D A|HC  
    ,:%CB"J  
Xe$I7iKD  
template < int Order > RRmz"j>  
class holder; B3We|oe!  
template <> rDm~h~u5  
class holder < 1 > \k.{-nh  
  { B<5R   
public : X{5vXT\/y  
template < typename T > ^q{9  
  struct result_1 nyQ&f'<   
  { EK {Eo9l  
  typedef T & result; ]{3)^axW;  
} ; l4F%VR4KT  
template < typename T1, typename T2 > 2BQ j  
  struct result_2 R%{<mno/_  
  { SIBtmm1W  
  typedef T1 & result; 6wBx;y |  
} ; BmbyH{4  
template < typename T > cqQ#p2<%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o_XflzC  
  { g%sluT[#  
  return (T & )r; O#ai)e_uQk  
} ??^5;P{yx  
template < typename T1, typename T2 > xN5)   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `, OG7hg  
  { @5N]ZQ9  
  return (T1 & )r1; .YhA@8nc~l  
} CDsSrKhx  
} ; Jl( &!?j  
:ci5r;^  
template <> \hTm)-FP  
class holder < 2 > &5\iM^  
  { dG@%jD)  
public : %RTBV9LIXr  
template < typename T > Lt u'W22  
  struct result_1 ?9!6%]2D  
  { ,)0H3t  
  typedef T & result; T$>WE= Y  
} ; 9]k @Q_  
template < typename T1, typename T2 > 3 }duG/  
  struct result_2 \nXtH}9ZF  
  { =$u! 59_dE  
  typedef T2 & result; SW H2  
} ; j_K4;k#r  
template < typename T > @Xt*Snd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T. }1/S"m  
  { I3a NFa}  
  return (T & )r; 6Y^23W F  
} nr95YSH  
template < typename T1, typename T2 > ,c;Kzp>e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H3z: ZTI  
  { aRj9E}  
  return (T2 & )r2; $Ipg&`S"  
} Njxv4cc  
} ; *w|:~g  
C^O VB-  
=O&%c%~q  
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> >。 $mu^G t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: nL5cK:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J=\HO8E6>  
5&QJ7B,!  
return l(i, j) = r(i, j); pV9IHs}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &q3"g*q  
FEW14 U'O  
  return ( int & )i; '9laa=H%8  
  return ( int & )j; fa-IhB1!K  
最后执行i = j; qB~rQPa  
可见,参数被正确的选择了。 \z>fb%YW  
`nUXDmdwzO  
),0g~'I~D  
v_BcTzQ0S  
@:j}Jmg  
八. 中期总结 R_ B7EP  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: B~6&{7 xc%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |9uOUE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0@[$lv;OS  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8*W#DH!  
.I7pA5V{#  
^hG-~z<  
UvJ}b  
@'w"R/,n-@  
:G [|CPm-  
九. 简化 c?tBi9'Y]  
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。 q_Q/3rh  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y0Fb_"}  
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: &:;:"{t}Do  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |N4.u _hM  
  +-*/&|^等 U\ ig:  
2. 返回引用。 -?H#LUk  
  =,各种复合赋值等 &b.=M>\9Q  
3. 返回固定类型。 ?ME6+Z\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [glLre^  
4. 原样返回。 35A|BD) q  
  operator, ?8I?'\F;  
5. 返回解引用的类型。 zkt+7,vI  
  operator*(单目) <->{  
6. 返回地址。 R] vV*  
  operator&(单目) KxI&G%z  
7. 下表访问返回类型。 DH[p\Wy'  
  operator[] mi=Q{>rb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 iNWw;_|1  
  operator<<和operator>> :yL] ;J  
ed]=\Key  
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。 i@C].X  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]}Mj)J"m  
US+Q~GTA  
template < typename Left > {}>0e:51  
struct value_return f~t:L, \,  
  { ^?-:'<4q$  
template < typename T > Ye\rB\-  
  struct result_1 V3 9g,=`b%  
  { ?[VM6- &  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &c`nR<  
} ; &SIq2>QA  
dV*]f$wQ  
template < typename T1, typename T2 > +dWDxguE{w  
  struct result_2 |!1Y*|Q%s  
  { (jnzT=y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [/PR\'|  
} ; ")_|69 VX  
} ; =qoWCmg"&  
cW~}:;D4  
bh s5x  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :I"2V  
I.WvLLK2  
下面我们来剥离functor中的operator() XQrF4l  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S(o#K|)>  
\(3y7D  
return l(t) op r(t) !lREaSM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) gcii9vz `  
return op l(t) q VjdOY:z  
return op l(t1, t2) e2L0VXbb  
return l(t) op 6}Vf\j~  
return l(t1, t2) op 9 3U_tQ&1?  
return l(t)[r(t)] nxY\|@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u9:`4b   
Yw22z #K  
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: Kh"?%ZIa  
单目: return f(l(t), r(t)); N@;?CKU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -<c=US  
双目: return f(l(t)); jTf@l?|  
return f(l(t1, t2)); :lX!\(E2  
下面就是f的实现,以operator/为例 aC^\(wp[  
heltgRt  
struct meta_divide v&Ii^?CvO  
  { Bt[/0>i  
template < typename T1, typename T2 > qsF<!'m7`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]O Z5 fd  
  { *w$W2I>b7  
  return t1 / t2; w:??h4lt  
} =Ee&da^MB  
} ; ~ {?_p@&n  
/Y*WBTV'  
这个工作可以让宏来做: 7@#>b E6  
h&|[eZt?F  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ HvUxsdT  
template < typename T1, typename T2 > \ YSs)HV.8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 062,L~&E  
以后可以直接用 "MxnFeLM#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Okgv!Nt8)A  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 w _u\pa  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) osciZ'~  
[N FFB96  
iF*:d  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Om\o#{D  
ylUb9KusOx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d]`CxI]  
class unary_op : public Rettype \/E>4)MDy  
  { B*qi_{Gp  
    Left l; Pih tf4i  
public : O7u(}$D L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]~844J p  
uvgdY  
template < typename T > OHv[#xGuV?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BK*x] zG$  
      { vrl;"Fm+  
      return FuncType::execute(l(t)); d[[]P X  
    } cD@(/$wt  
.=U#eHBdAQ  
    template < typename T1, typename T2 > Pnw]Tm}g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zh4# A <e  
      { 1pQn8[sc@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ulhk$CPA  
    } }L &^xe  
} ; X#d~zk[r2  
J2d.f}-  
s.EI`*xylY  
同样还可以申明一个binary_op eD-#b|  
R|JC1f8P5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `id 9j  
class binary_op : public Rettype mCRt8 rY;  
  { ;g8R4!J  
    Left l; so^lb?g  
Right r; >82@Q^O  
public : YgKZ#?*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YX%[ipgB  
H /,gro  
template < typename T > z|fmrwkN'$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const })uGRvz  
      { 9s_vL9u  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); xrlmKSPa  
    } =nz}XH%=  
>d~WH@o`G  
    template < typename T1, typename T2 > PEc,l>u9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gb"r|(!  
      { l|xZk4@_uE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _a_7,bk5  
    } QFfK0X8cC  
} ; NHB4y/2  
SH3|sXH<  
9Kr+\F  
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 r$5i Wu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .#wqXRd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mt9 .x  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Pf*^ZB%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! s~X+*@.  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 yphS'AG  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^L0d/,ik  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) )i q-yjO6  
下面是修改过的unary_op j0Bu-sO$w  
W8Q|$ZJ88F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > iM2W]  
class unary_op wNq;;AJ$  
  { &lR 6sb\  
Left l; L}GC<D:  
  H&F9J ^rC  
public : A01AlK_B  
C?ulj9=Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3Uqr,0$p  
(]_1  
template < typename T > 7:A x(El  
  struct result_1 ;_8#f%Y#R  
  { VQY&g;[d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (Lo%9HZ1Mx  
} ; b:=TB0Fx?n  
5'0xz.)!  
template < typename T1, typename T2 > X_qf"|i  
  struct result_2 C(S'#cm  
  { 1<+2kBuY  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kR]!Vr*yh  
} ; ktnuNsp  
m1n.g4Z&*  
template < typename T1, typename T2 > jxiC Kx,G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U;bK!&Z  
  { }>)@WL:q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); lJ+0P2@h*  
} x8!ol2\`<  
 XEC(P  
template < typename T > Av?2<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \2nUa ;  
  { Q F-LU  
  return OpClass::execute(lt(t)); UUF ;p2{f  
} 3VI4X  
Q s.pGi0W  
} ; [(o7$i29|%  
zR `EU,  
~)qtply  
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 qud\K+  
好啦,现在才真正完美了。 GFfq+=se  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1J6,]M  
"oWwc zzO  
template < typename Right > MepuIh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !icT/5  
  { iZPCNS"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V~S0hqW[  
} %Rz&lh/  
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。 aaKN^fi&  
HQ|MhM/"  
klQC2drS  
+zu(  
m~@;~7Ix  
十. bind ?s\ OUr  
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。 OS4q5;1#  
先来分析一下一段例子 # S}Z8  
[~kdPk  
e?`5>& Up  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N-jTc?mT~&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "8 ~:[G#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Glxuz0]  
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。 =1O<E  
我们来写个简单的。 O$D'.t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zS\E/.X2  
对于函数对象类的版本: n8uv#DsdK  
I&MY{f  
template < typename Func > xfy1pS.[:  
struct functor_trait a^Tm u  
  { |fxA|/ s[<  
typedef typename Func::result_type result_type; 0q.Ujm=,z  
} ; lrWV#`6!+  
对于无参数函数的版本: YFE&r  
5nTY ?<x`k  
template < typename Ret > WuPH'4b 5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?6L&WB  
  { 6 ` Aj%1  
typedef Ret result_type; "VkTY|a  
} ; tniDF>Rb  
对于单参数函数的版本: ]Pry>N3G5  
h@:TpE+N  
template < typename Ret, typename V1 > Ct2j ZqCDo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {88gW\GL  
  { UbEb&9}  
typedef Ret result_type; CPVjmRUF|  
} ; cE`6uq7 p  
对于双参数函数的版本: &FH2fMLQ  
9R;/*$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )+6v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > psnTFe  
  { K`/`|1  
typedef Ret result_type; $&$w Y/F  
} ; S-7'it!1  
等等。。。 D\@m6=L  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy VR+<v   
l IUuA  
template < typename Func > Pt@%4 :&-h  
struct func_return @HRC \OG  
  { ,ldI2 ]  
template < typename T > %9k!A]KD  
  struct result_1 {cB+mh;mJ>  
  { 0{[m%eSK'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {K4+6p  
} ; JYrY[',u  
[q_`X~3  
template < typename T1, typename T2 > txZ?=8j_Y  
  struct result_2 neXeAU  
  { ZAJp%   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; masT>vM  
} ; by'DQ 00  
} ; !/^-;o7  
,g7.rEA  
a-"k/P#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "V>R9dO{"!  
Cw~RJ^a_  
template < typename Func, typename aPicker > uKz,SqX  
class binder_1 i `s|,"0o  
  { H;U)b{  
Func fn; Mn$]I) $  
aPicker pk; o\88t){/kB  
public :  *[r!  
tG8jFou  
template < typename T > ~go fQ  
  struct result_1 b+6"#/s  
  { oEx\j+}@n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y.=/J8->  
} ; ]c<qM_HWg  
`%E8-]{uS  
template < typename T1, typename T2 > X=6y_^  
  struct result_2 -D N8Yb  
  { i]=&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EyI}{6~F  
} ; 4-kZJ\]  
JXixYwm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &-czStQ  
l" q1?kaVg  
template < typename T > /erN;Oo%<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UWZa|I~:J  
  { c9\2YKo  
  return fn(pk(t)); anj#@U;!  
} op"$E1+  
template < typename T1, typename T2 > !" JfOu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yMZHUd  
  { Ja]?&j  
  return fn(pk(t1, t2)); Z1ALq5  
} kW`r=u  
} ; OFGsjYLw  
5jgdbHog]  
j}BHj.YuP  
一目了然不是么? uk9g<<3T  
最后实现bind Zes+/.sA}]  
Wxk x,q?  
Nrah;i+H\o  
template < typename Func, typename aPicker > Ku/~ N#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~XydQJ^*  
  { 9D 0dg(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k-E{d04-2  
} F,GN[f-  
4D$;KokZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lJzl6&  
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。 tM,%^){p$  
' JdkUhq1V  
十一. phoenix WKr X,GF  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B-*E:O0y  
SVa6V}"Iv  
for_each(v.begin(), v.end(), FZ|CqD"#  
( !@I}mQ ~  
do_ Uu"0rUzt  
[ QN>7~=`  
  cout << _1 <<   " , " 5tv<8~:K  
] 6CC&Z>  
.while_( -- _1), -ZW3  
cout << var( " \n " ) .c^ ggy%  
) Uw/l>\  
); vBvNu<v7te  
O lfn  
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: g7CXlT0Q6  
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%e_~$H0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Sf/q2/r?6[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1^dJg8  
_TUt9}  
$&Kq*m 0g  
template < typename Cond, typename Actor > kvGCbRC  
class do_while {SZ% Xbo  
  { <w>/^|]#  
Cond cd; ?Pwx~[<1""  
Actor act; LF?P> 1%-  
public : Sd))vS^g  
template < typename T > o5Y2vmz?9  
  struct result_1 F52B~@ .  
  { _Mc>W0'5@  
  typedef int result_type; "BVdPSDBk  
} ; lFUWV)J\  
h(B,d,q"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} TFR( 4W  
9Bdt(}0A  
template < typename T > VW@ x=m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yl8tjq}iC  
  { 4x8mJ4[H^  
  do `Up<;  
    { u9mMkzgSkP  
  act(t); /CKkT.Le  
  } xkUsZ*X8B  
  while (cd(t)); Ofqe+C  
  return   0 ; '.WYs!  
} ?]kIztH  
} ; }kL% l  
q7 Uu 8JXF  
?Dd2k%o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hpWAQ#%oHm  
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。 H W.S~eLw*  
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。 qK|r+}g|&  
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。 A!iH g__/t  
下面就是产生这个functor的类: gADt%K2 #Z  
$6fHY\i#R  
\jq1F9,  
template < typename Actor > MrOW&7  
class do_while_actor .&r] ?O  
  { n0Ze9W+<  
Actor act; e"^1- U\  
public : MB^ b)\X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e yTYg  
Gjy'30IF  
template < typename Cond > Duptles  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vU{ZB^+&6o  
} ; 2Y  6/,W  
^Po\:x%o  
IeN!nK-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ( Y/ DMQ  
最后,是那个do_ ,iSs2&$ m  
'kW`62AX  
7 hnTHL  
class do_while_invoker F;q I^{m2  
  { .^JID~<?#  
public : > )#*}JI  
template < typename Actor > |C>Yd*E,C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A.WJ#1i}E  
  { %5F=!( w  
  return do_while_actor < Actor > (act); LfgR[!  
} )}WG`  
} do_; HLk}E*.mC  
<YJU?G:@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zac>tXU;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;'gzR C  
最后来说说怎么处理break和continue q%>L/KJ#  
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。 !7%L%~z^  
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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