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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;F- kE4w  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "|H0 X#  
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, >ZT3gp?E  
NoT oLt\  
lH 8?IkK,g  
CS  
  class filler *^]ba>  
  { #=2~MXa@z7  
public : 78kk"9h'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} x[E`2_Ff0  
} ; C.|MA(7  
L!5HE])<)  
x1Uj4*Au  
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: ;%&@^;@k%  
4_eq@'9-q  
ftbu:RtK^^  
@r<w|x}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); te_D  ,  
bZ=d!)%P-{  
G9]GK+@&F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '?nhpT^  
?:,j9:m?  
"Y6 f.rB  
V_:/#G]jeG  
二. 战前分析 W NCdk$  
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。 *@< jJP4  
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 jw H)x  
-c. a7  
`%VrT`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6mZFsB  
  /* --------------------------------------------- */ .nnAI@7E  
vector < int *> vp( 10 ); EJZ2V>\_-0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ec|#i  
/* --------------------------------------------- */ S; >_9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); IcN|e4t^J+  
/* --------------------------------------------- */ N 6eY-`4y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2gi`^%#k]  
  /* --------------------------------------------- */ FTn[$q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t_3XqjuA  
/* --------------------------------------------- */ 5,A/6b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "{}5uth  
2Ig.hnHj  
}\B6d\k  
sBh|y F,  
看了之后,我们可以思考一些问题:  z>!b  
1._1, _2是什么? ?%?@?W>s@  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 awUIYAgJ3  
2._1 = 1是在做什么? ]Kd:ZmJ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 9tJiIr8i  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9 ItsK  
^#Shs^#  
tkA '_dcIC  
三. 动工 cP-6O42  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: VHy$\5oYg  
Ma$b(4dB  
:`d& |BB  
+=*ZH `qX  
template < typename T > 7yKadM~)  
class assignment (RQ kwu/  
  { V\A?1   
T value; {?82>q5F  
public : |zSkQ_?54  
assignment( const T & v) : value(v) {} '_2~8w  
template < typename T2 > >qOhzbAH{<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z7}@8F  
} ; /W%{b:  
%@LVoP!@!  
3.Y/ZWON  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0@z78h=h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {epsiHK@tK  
3AWg43L7  
&BP%~  
M!,WU[mP  
  class holder  {sbQf7)  
  { V7.EDE2A3  
public : Nt/>RCh  
template < typename T > =OCHV+m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /P320[B}m&  
  { 4e* rBTl  
  return assignment < T > (t); 8{'L:yzMY  
} }I !D65-#'  
} ; J?V8uEly  
k#U?Xs>  
7 'N&jI   
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: rTQrlQ:@  
r'"H8>UZ%  
  static holder _1; uSH.c>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 TRa|}JaI"  
B#8!8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qWdL|8  
而不用手动写一个函数对象。 [W` _`  
2\_}81 hM  
/K1YDq<=  
v. !L:1@I.  
四. 问题分析 H_Vf _p?  
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。 v#F .FK  
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。 XK>B mq/]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {qK>A?9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )D Y?Y-n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %kUIIH V}  
}k$2r3  
五. 问题1:一致性 =*fOej>G  
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?| V|Smk;G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oJEind>8O  
JS} iNS'X  
struct holder D >$9(  
  { rF'q\tJDz  
  // ;BsyN[bF  
  template < typename T > w!7Hl9BW  
T &   operator ()( const T & r) const ZJ1 %  
  { ry0P\wY}  
  return (T & )r; !IF#L0z  
} pxjb^GZ0  
} ; 7xqTTN6h  
a%cCR=s=  
这样的话assignment也必须相应改动: JHBX'1GQa  
sSU p7V  
template < typename Left, typename Right > 26?yEd6^Z  
class assignment pkQEry&Z  
  { n'>`2 s  
Left l; #f d ;]  
Right r; A@4sb W_  
public : |bA\>%~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3U^E<H  
template < typename T2 > Xf(H_&K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } qf-0 | w  
} ; rZEL7{  
Dn1aaN6  
同时,holder的operator=也需要改动: )ERmSWq/u  
_NA[g:DZ&O  
template < typename T > ye4 T2=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const RG4T9eZq  
  { VG'M=O{)3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); EVX*YGxx6  
} 9mZ[SQf  
yz.a Z  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 8R0Q-,'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z jLuqo  
k  <SFl  
return l(rhs) = r; 8cI<~|4_  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 A%(t'z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &?59{B. mD  
:(ni/,~Q  
template < typename Tp > TL'^@Y7X5  
class constant_t 9\y\{DHd  
  { |1!RvW:[!  
  const Tp t; [TRHcz n  
public : |L wn<y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?> )(;Ir9  
template < typename T > u)J&3Ah%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Mwm9{1{  
  { cHP~J%&L  
  return t; <a_ytSoG1  
} I54`}Npp  
} ; 4C m+xAXG  
Vh=10Et  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cc37(=o KL  
下面就可以修改holder的operator=了 {-a8^IK,  
,%Sf,h?"^  
template < typename T >  vf}.)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =r=?N\7I  
  { NFsj ~6F#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;l4 epN  
} rs`"Kz`(  
O7,)#{  
同时也要修改assignment的operator() &-.NkW@  
<9Sg,ix't  
template < typename T2 > \?EnTu.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qGivRDR$  
现在代码看起来就很一致了。 3;v%78[&P  
dK.k,7R  
六. 问题2:链式操作 AXN%b2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m6+4}=Cn  
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。 B\*"rSP\  
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。 ebv"`0K$  
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。 KF!?; q0J  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *UxN~?N|  
E)ne z  
template < typename T > N./l\NtZ  
struct result_1 :^bjn3b  
  { a]NH >d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ga,+  
} ; Ynxzkm S  
O> .gcLA  
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: Z2@_F7cXt  
D0 5JQ*  
template < typename T > q/qJkr^2  
struct   ref )+L.$h  
  { 1>)q 5D  
typedef T & reference; ZlEQzL~  
} ; _4^#VD#f  
template < typename T > aI^Z0[P+  
struct   ref < T &> R-[t 4BHn  
  { L@VIC|~E  
typedef T & reference; 3]MSS\uB  
} ; ']Z1nb  
$*-UY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R%EpF'[~[  
/U@T#S  
template < typename T > #I &#x59  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const i (qPD_  
  { caH!(V}6  
  return l(t) = r(t); }[FP"#  
} 6v1F. u  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 QY7Thnp1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lX)ZQY:=:  
SOg>0VH)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 3OZu v};k  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /k_?S?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /l6r4aO2=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 r P1FM1"M  
最后的布局是: zLt7jxx  
                Add SN<Dxa8Iy  
              /   \ |K(j XZ)  
            Divide   5 fg?4/]*T6  
            /   \ <13').F  
          _1     3 CT2L }5L&  
似乎一切都解决了?不。 a Byetc88/  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 9fhgCu]$  
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。 8 o^ h\9I  
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: | > t,1T.  
]:g;S,{  
template < typename Right > \A%s" O/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'O:QS)  
Right & rt) const x )w6  
  { 0YsBAfRG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nm}wdel"  
} VC T~"T2R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n,l{1 q  
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。 g#}a?kTM@  
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。 T*3>LY+bb  
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>os3]  
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。 I7C*P~32{n  
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? RX\l4H5;  
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: IN!,|)8s  
%pd-{KR  
template < class Action > @a]O(S>Ub  
class picker : public Action t^')ST  
  { !Zi_4 .(4  
public : Z]^Ooy[pb  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <$+Cd=71\  
  // all the operator overloaded ,GVD.whUl  
} ; _(zPA4q8q  
JlMD_pA  
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。 -F338J+J24  
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: 5JvrQGvL  
bf*VY&S- T  
template < typename Right > @gM>Lxj  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S`t@L}  
  { =" Sb>_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /9wmc2  
} 0Z,a3)jcc  
7Z7e}| \W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > vw5f|Q92  
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。 l =`?Im  
tgpg  
template < typename T >   struct picker_maker %HWebZ-yY  
  { 4Rv.m* ^B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; drkY~!a  
} ; mSFh*FG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9L+g;Js$4  
  { sgxD5xj}4  
typedef picker < T > result; [+8in\T i  
} ; r!C#PiT}I  
YYs/r  
下面总的结构就有了:  HQ0fY  
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。 2Y-NxW^]  
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。 d) i64"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y} W-OLE  
至此链式操作完美实现。 jwQ(E  
sc)}r_|g  
GB&^<@  
七. 问题3 qh)10*FB  
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。 s k>E(Myo  
+[_mSt  
template < typename T1, typename T2 > kaG@T,pH(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &CcUr#|  
  { s%OPoRE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D.;iz>_}Y  
} RASPOc/]   
1RM@~I$0  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Smc=-M}  
c7R<5f  
template < typename T1, typename T2 > ?P>3~3 B  
struct result_2 eY'< UO  
  { YQ _]Jv k  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -+)06BqF}  
} ;  |Ym3.hz  
8}_M1w6v  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? z-g"`w:Lj  
这个差事就留给了holder自己。 (;6vT'hE  
    uJ@C-/BD!M  
_Gb O>'kE  
template < int Order > X={Z5Xxr"  
class holder; 1Ht&;V  
template <> kH|cB!?x  
class holder < 1 > JQ"R%g` 8  
  { g\~n5=-D  
public : 8nKb mjM  
template < typename T > d:&=|kKw  
  struct result_1 cy{ ado2  
  { ?VRf5 Cr-  
  typedef T & result; M:/)|fk  
} ; L[rxs[7~  
template < typename T1, typename T2 > tH^]`6"QUa  
  struct result_2 q!!gn1PT(T  
  { DYej<T'?3  
  typedef T1 & result; DGrk}   
} ; -Ed<Kl  
template < typename T > V X"! a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _i@4R<  
  { X :wfmb  
  return (T & )r; ~[ZRE @  
} E9 6` aF{]  
template < typename T1, typename T2 > `SM37({c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `-)Hot)  
  { 1n-+IR"  
  return (T1 & )r1; FofeQ  
} H:5- S  
} ; d,+a}eTP'  
e4mAKB s!  
template <> /OtLIM+7~{  
class holder < 2 > '5; /V  
  {  U rL|r.  
public : LZ-&qh  
template < typename T > AdGDs+at,  
  struct result_1 + rN&@}Jt.  
  { ~Kiu " g  
  typedef T & result;  f2.|[  
} ; .d;|iwl  
template < typename T1, typename T2 > }P*x /z~  
  struct result_2 kC8M2|L  
  { OGWZq(c"6  
  typedef T2 & result; x3tos!Y  
} ; {[:]}m(c  
template < typename T > F`8B PWUY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~`Rb"Zn  
  { Bp9_\4  
  return (T & )r; %k =c9ll@:  
} hRaX!QcG3  
template < typename T1, typename T2 > D\0q lCAs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZgI?#e  
  { V*j1[d  
  return (T2 & )r2; <; P40jDL  
} PHU$<>  
} ; 9?38/2kX4  
:c}"a(|  
u6MHdCJ0y  
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> >。 ]9hXiY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GJj}|+|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k\<8h%  
pSKw Xx  
return l(i, j) = r(i, j); ]@wKm1%v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c\DMeYrg  
}-N4D"d4o  
  return ( int & )i; 5=hMTztf!!  
  return ( int & )j; n"g)hu^B  
最后执行i = j; 3](At%ss  
可见,参数被正确的选择了。 aNDpCpy  
vlVHoF;&  
{ YMO8  
,vs#(d6G  
q5#6PYIq  
八. 中期总结 tFvXVfml  
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: 6^NL>|?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8k9Yoht  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o>75s#= b=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor M.u1SB0  
b-?d(-  
~jD~_JGp  
GWW#\0*Bn  
_ZHDr[  
GAU7w"sE  
九. 简化 :zp9L/eh  
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。 ,"U|gJn|^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k<A|+![  
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: 3 4:Y_*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pv"QgH  
  +-*/&|^等 zXaA5rZO  
2. 返回引用。 2ut)m\)/)  
  =,各种复合赋值等 r<OqI*7  
3. 返回固定类型。 Nz;f| 2h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L2> )HG  
4. 原样返回。 ]=G  dAW  
  operator, r,Tq";N'  
5. 返回解引用的类型。 }DFZ9,gQ  
  operator*(单目) (q}{;  
6. 返回地址。 ,buo&DT{L  
  operator&(单目) ]6;G#  
7. 下表访问返回类型。 * 3#RS  
  operator[] ZKF  #(G  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QP7N#mh  
  operator<<和operator>> G]RFGwGt  
-7u_\XFk  
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。 -Ic<.ix  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i?n#ge  
ZN}U^9m=  
template < typename Left > bo[[<j!"I  
struct value_return 8V@\$4@b!#  
  { C] M{  
template < typename T > [[ uZCKi  
  struct result_1 UUEbtZH;  
  { \me-#: Gu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; N**" u"CX  
} ; j$Vtd &  
>K*TgG6!X  
template < typename T1, typename T2 > rnQ9uNAu  
  struct result_2 AH|'{  
  { Voo_ ?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;"]?&ri  
} ; TlpQ9T  
} ; )NnkoCNeE  
DEt;$>tl 5  
"#]V^Rzxh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait So]O`RJv  
\:>eZl?  
下面我们来剥离functor中的operator() r<pt_Cd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \ mg  
~' q&rvk`  
return l(t) op r(t) 15ImwQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (``|5;T\  
return op l(t) 3yu,qb'"&  
return op l(t1, t2) `3L?x8g  
return l(t) op Qk8YR5 K   
return l(t1, t2) op 8_{XrTw(  
return l(t)[r(t)] {jo"@&2S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H iEQs|""'  
ni-4 ~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: ew1bb K>  
单目: return f(l(t), r(t)); &?M'(` ~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =' &TqiIv"  
双目: return f(l(t)); l-M .C8N  
return f(l(t1, t2)); )w0K2&)A  
下面就是f的实现,以operator/为例 hSXZu?/  
UB7C,:"  
struct meta_divide Xagz(tm/  
  { VV"1IR  
template < typename T1, typename T2 > \= Wrh3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w C-x'  
  { T^H`$;\  
  return t1 / t2; *wV`7\@  
} L87=*_!B;  
} ; %i@Jw  
~i=5NUE  
这个工作可以让宏来做: rQ&F Gb  
\<x{U3q5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {%QWv%|  
template < typename T1, typename T2 > \ .2/W.z2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <v$yXA  
以后可以直接用 :2-!bLo}&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,e+S7 YX  
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 ;xjw'%n,  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) h;t5v6["  
UE K$  
v v]rXJu1  
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 ThYHVJ[;  
CChCxB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +t p@Tb  
class unary_op : public Rettype 7_ao?}g  
  { hlBqcOpkKg  
    Left l; )}4xmf@g l  
public : cfUG)-]P~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} FWuk@t[<O  
z?Qt%1q  
template < typename T > P*{*^D N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9+co `t.  
      { l5l#LsaQb  
      return FuncType::execute(l(t)); jfsbvak  
    } ,Cj` 0v#  
R;F z"J  
    template < typename T1, typename T2 > )r6d3-p1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H1a<&7  
      { I 2*\J)|f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ui05o7xg~p  
    } QxeK-x^  
} ; }yMA s  
n]snD1?KX  
8? &!@3n  
同样还可以申明一个binary_op h}f l:J1C  
h0Ilxa   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PVX23y;  
class binary_op : public Rettype eC*-/$D  
  { Gcd'- 1  
    Left l; 2JLXDkZ  
Right r; nVv=smVOt  
public : KmaMS(A(3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _kJW/3eE  
5Jm %*Wb  
template < typename T > |9fGn@-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p^9u8T4l1  
      { o 9{~F`{p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hT[w" &3  
    } TW~9<c  
D|X@aUp 8}  
    template < typename T1, typename T2 > (xlA S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F!~oJ  
      { QOKE9R#Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _.K<#S  
    } i2 m+s;  
} ; xGo,x+U*  
wsyAq'%L  
b%D}mxbS  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ky |Py  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h-=lZ~W~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t.= 1<Ed  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 9e'9$-z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6@cT;=W;xj  
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。。。 w[?E oFI$Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ahx*Ti/e  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) GHR,KB7 xM  
下面是修改过的unary_op D?}K|z LQ  
EmubpUS;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > H\@@iK=  
class unary_op iBy &#^  
  { j;_ >,\  
Left l; A"R5Fd%6pc  
  Q:sw*7"F  
public : Qr$Ay3#k  
\KT}T  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} LGF5yRk  
=U_O;NC  
template < typename T > g=_@j`  
  struct result_1 >Mc,c(CvU  
  { Pq)C(Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d6;"zW|Ec  
} ; >Sua:Uff  
1"P^!N  
template < typename T1, typename T2 > L[cl$ pYV  
  struct result_2 pG(%yIiAi  
  { `w/`qG:dK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GV(@(bI*  
} ; DSc:>G  
b$G &i'd  
template < typename T1, typename T2 > z 2Rg`1B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )TV{n#n  
  { R3ru<u>k&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sqP (1|9  
} Gtpl5gQH  
i\z,)xp  
template < typename T > .iXI oka  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jj8h>"d  
  { @O Rk  
  return OpClass::execute(lt(t)); euc|G Xs  
} % C.I2J`_  
yp.\KLq8)  
} ; UA]U_P$c  
Jx_BjkF  
N)b.$aC  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 2#?qey  
好啦,现在才真正完美了。 |ZuS"'3_w  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^i!6q9<{e  
"~^ #{q  
template < typename Right > -=CZhp  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const O0Sk?uJ <  
  { ^P !} "  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K|g+W t^tQ  
} fkmN?CU{1%  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5$.e5y<&(  
i $:QOMA  
M h5>@-fEE  
A9L {c!|-  
F ;;\I  
十. bind RNB ha&  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 C!Oz'~l  
先来分析一下一段例子 .PJCBT e  
LIZsDTU  
j`A3N7;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -"Hy%wE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~v+A6N:qC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 NwPC9!*  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 smTPca)7s  
我们来写个简单的。 hxQx$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: JXA!l ?%  
对于函数对象类的版本: zUCtH*  
c^s%t:)K  
template < typename Func > Wz]ny3K[.  
struct functor_trait k-N` h  
  { `;vJ\$-<  
typedef typename Func::result_type result_type; u >W:SM  
} ; |E#+X  
对于无参数函数的版本: C}>Pn{wY9  
P>s 3Rh3:  
template < typename Ret > sF+Bu'9A  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b6y/o48  
  { 9pJk.Np0   
typedef Ret result_type; "fTW2D74  
} ; OX!<{9o  
对于单参数函数的版本: c^ifHCt|  
1P[[PvkD6  
template < typename Ret, typename V1 > XFv)]_G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ] 3UlF'{  
  { ) ir*\<6Y=  
typedef Ret result_type; _2N7E#m"S  
} ; ?1kXV n$  
对于双参数函数的版本: g4-UBDtYt  
k9Xv@v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -0 o1iU7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >.X& v  
  { 'l7ey3B%  
typedef Ret result_type; }cPH}[ $zF  
} ; 6b6rM%B.oD  
等等。。。 \p%,g& ^ x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8'}D/4MUr  
(m3 <)  
template < typename Func > z&a>cjt_;  
struct func_return #D2.RN  
  { -m"9v%>Y  
template < typename T > 4u.Fy<+@4M  
  struct result_1 9\J.AAk~/  
  { 9yrSCDu00  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~As/cd>9  
} ; ^^FqN;  
(n+FEE<  
template < typename T1, typename T2 > Uxl7O4J@H  
  struct result_2 -Y=o  
  { ]b6gZ<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nQ5N\RAZ  
} ; X]T&kdQ6q  
} ; 31> $;"  
5H!6 #pqM  
e_v_y$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4?2$~\ x  
}3DZ`8u  
template < typename Func, typename aPicker > abgA Ug)  
class binder_1 X<*-d6?gD`  
  { L63B# H "  
Func fn; M?QK4Zxb6U  
aPicker pk; (l ]_0-Z  
public : zS<idy F`  
px>g  
template < typename T > #x|IEjoa  
  struct result_1 7~2c"WE  
  { A]_5O8<buW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G%#M17   
} ; 8`GN8 F  
&RL j^A!  
template < typename T1, typename T2 > NB=!1;^J  
  struct result_2 6 #m:=  
  { ^2 }p%j >  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4Y `=`{Q  
} ; WLkfo6Nw  
`vc?*"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k0^t$J W  
P3op1/Np  
template < typename T > IQNvhl.{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cI/Puh^3  
  { Y0Bd[  
  return fn(pk(t)); mi& mQQ  
} f~ -qjEWm  
template < typename T1, typename T2 > .;,` bH0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g* DBW,  
  { N`xXH  
  return fn(pk(t1, t2)); 746['sf4c  
} tYST&5Kh~  
} ; |Zm'!-_  
JuM4Njz|  
O;C C(  
一目了然不是么? 1}XESAX;0  
最后实现bind 1P6!E*z\  
\F5d p  
K^f&+`v6_  
template < typename Func, typename aPicker > ]rM HO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) S>nf]J`  
  { B +<i=w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =OR "Bd:O  
} Dxp.b$0t  
*h)|K s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s.j6" Q[W  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ywkyxt  
%XiF7<A &  
十一. phoenix /Ps5Og  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RQQ\y`h`  
hreG5g9{  
for_each(v.begin(), v.end(), mh" 9V5T  
( k+;XQEH  
do_ V \Sl->:  
[ YX{c06BHs  
  cout << _1 <<   " , " E*G {V j  
] ]3&BLq  
.while_( -- _1), /P koqA,  
cout << var( " \n " ) fj:q_P67o  
) ,cCBAO ueO  
); )FSa]1t;x  
DC+l3N  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: LnlDCbF;!  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor i/{`rv*K[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 w6<zPrA  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F$nc9x[S  
@0&KM|+  
Ro :)N:C  
template < typename Cond, typename Actor > vH)V\V  
class do_while `Ti?hQm/  
  { y@2$sK3K  
Cond cd; J[{?Y'RUM  
Actor act; c#<p44>U  
public : <&MY/vV  
template < typename T > F*J@OY8i  
  struct result_1 ,]H2F']4Z  
  { 8/BWe ;4  
  typedef int result_type; D5$| vv1  
} ; 'Fr"96C$  
h;JO"J@H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} H%G|8,4  
hyVBQhk  
template < typename T > %pBc]n@_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4ZCD@C  
  { >&D}^TMYY  
  do Xcw 6mpLt  
    { NGL,j\(~7  
  act(t); @*^%^ P  
  } `FHKQS5  
  while (cd(t)); ?my2dd,|  
  return   0 ; )=5 ,S~IT  
} rPUk%S  
} ; J e.%-7f  
DtglPo_(  
-a`P W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &[qJ=HMm I  
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。 tr@)zM GB  
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。 4"d'iY  
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。 j:P(,M[  
下面就是产生这个functor的类: @G?R (  
DTo P|P  
2 i97  
template < typename Actor > <}('w/  
class do_while_actor b/6!>qMMk%  
  { #iVr @|,  
Actor act; ePscSMx&  
public : v0u, :eZ4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} UJ7{FN=@t  
cllnYvr3  
template < typename Cond > |}D5q| d@n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; v]c+|nRs  
} ; I08W I u  
u`Abko<D  
':#DROe!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :)DvZxHE@  
最后,是那个do_ ZIs=%6""&  
LtVIvZie  
)JXy>q#  
class do_while_invoker YES-,;ZQ'  
  { h42dk(B  
public : 8Bwm+LYr-  
template < typename Actor > NT;cTa=;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const rt C:3fDy  
  { O*udVE>  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6~tj"34_  
} BXa.XZ<n(  
} do_; v%E~sX&CG  
ykD-L^}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4`'V%)M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0P^&{ek+)  
最后来说说怎么处理break和continue Qv;q*4_  
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。 Kdr} 7#c  
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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