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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda vLn<=.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "wL~E Si  
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, q88p~Ccoa  
oc' #sE  
x&sT )=#  
z"o;|T:  
  class filler W=M&U  
  { vLR)B@O,2  
public : f/Km$#xOr  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @v_E' 9QG^  
} ; ^ L'8:  
;OQ-T+(T  
)|,-l^lC  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Ht? u{\p@  
+4\JY"oi  
3~6F`G  
VOwt2&mZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); RtH[OZu(8  
dvxD{UH  
P]!$MOt  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $D5[12X  
qyl~*r*  
?15k~1nA  
y$s}-O]/-  
二. 战前分析 n>>hfxv(O!  
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。 $t.N |b`'  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 d|TRP,y  
hor ok:{  
&=fBqod  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Lv,~Mf1|  
  /* --------------------------------------------- */ a<tUpI$  
vector < int *> vp( 10 ); j{V xB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U@yrqT@;AU  
/* --------------------------------------------- */ mkYM/*qyM&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9 U1)sPH;  
/* --------------------------------------------- */ n4YEu\*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); C yC<{D+  
  /* --------------------------------------------- */ hDmtBdE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @)&b..c?_  
/* --------------------------------------------- */ 1w+On JI?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Oz^+;P1  
qA9*t  
]w%7/N0R  
N rVQK}%K  
看了之后,我们可以思考一些问题: (~-q}_G;Q  
1._1, _2是什么? }@@1N3nnxV  
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。 ,8o]XFOr  
2._1 = 1是在做什么? C JiMg'K  
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。 YV-2es+Bd  
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。 aFo%B; 8m  
n$y1kD  
d(, -13  
三. 动工 OW)8Z 60  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ] 5P{*  
WSDNTfpI  
f: 7Y  
Uvf-h4^J]:  
template < typename T > C'n 9n!hR  
class assignment 3I:DL#f  
  { TW3:Y\p  
T value; "4g1I<  
public : =eac,]31  
assignment( const T & v) : value(v) {} XIBw&mWf  
template < typename T2 > =Z#tZ{"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !"2 OcDFx  
} ; TM!R[-\  
ct~lt'L\  
2yq.<Wz<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H/)=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,)]ZD H  
H _3gVrP_  
2#/ KS^  
"%f>/k;!h.  
  class holder q6j]j~JxB  
  { 2d.I3z:[  
public : BC@"WlD  
template < typename T > mqsf#'ri  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *tRJ=  
  { 4i~;Ql  
  return assignment < T > (t); d_5h6C z4  
} C 2oll-kN  
} ; t"0~2R6i  
aOYd "S}u  
_LK>3S qd  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 2"__jp:(  
[&{"1Z  
  static holder _1; WM@uxe,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w_U5w  
;F5B)&/B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @ K@~4!  
而不用手动写一个函数对象。 saRB~[6I  
`M7){  
u'32nf?  
nosEo? {  
四. 问题分析 `gss(o1}  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 v(: VUo]H  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =<e#  2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ' > \*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'rR\H2b   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '6/uc:zv  
S0 yPg9v  
五. 问题1:一致性 n Isi  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| CJu;X[6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zkd#vAY(A  
p!Gf ^  
struct holder LXXxwIBS  
  { }`_2fJ6  
  // E'r* g{,  
  template < typename T > T|{BT! W1E  
T &   operator ()( const T & r) const a:;*"p[R  
  { M1ayAXO  
  return (T & )r; S [u <vHy  
} J,~)9Kh$  
} ; 6&u,.  
-8pHjry'q  
这样的话assignment也必须相应改动: P&F)E#Sa  
" 3^6  
template < typename Left, typename Right > t]@ Zd*  
class assignment S3J6P2P  
  { jr9ZRHCU  
Left l; u!@P,,NY  
Right r; M>]%Iu  
public : qC 6Q5F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T@RzY2tz  
template < typename T2 > }pTj8Tr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M,#t7~t  
} ; ,\qo   
NF a ;  
同时,holder的operator=也需要改动: +f7?L]wzic  
zm~~mz A  
template < typename T > vj_oMmjKw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?"C]h s  
  { 7"[lWC!As5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J%A`M\  
} sZbzY^P  
1a)_Lko  
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。 z44uhRh  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )RkU='lB "  
C )I"yeS.  
return l(rhs) = r; (dT!u8Oe  
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。 KYl^{F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3jn@ [ m  
( ou:"Y  
template < typename Tp > &6:,2W&s  
class constant_t SP*5 W)6  
  { .*f;v4!  
  const Tp t; $yc,D=*Isi  
public : RXof$2CZS  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} D-~Jj&7  
template < typename T > y k5P/H)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9D| FqU |  
  { I^wj7cFo5  
  return t; GHlra^  
} ,-1$Vh@wM  
} ; ]_=HC5"  
h1kPsgzR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3Mcz9exY  
下面就可以修改holder的operator=了 "p; DQ-V  
-'N#@Wdr  
template < typename T > A8RT3OiXA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,G:4H%?  
  { TZP{=v<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N1Z8I:  
} 395o[YZx*  
~^euaOFU 6  
同时也要修改assignment的operator() ]q3Kd{B  
?rOb?cu-  
template < typename T2 > c@^:tB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Gu}x+hG  
现在代码看起来就很一致了。 'H'+6   
{x4[Bx1  
六. 问题2:链式操作 ^VIUXa  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 qN0#=X  
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。 '; dW'Uwc  
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@ 5/mf?  
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。 6C0_. =7#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W@C56fCa  
0;H6b=  
template < typename T > )f!dG(\&#  
struct result_1 _%2Umy|  
  { =qtoDe  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Fp6Y Y  
} ; z-gwNE{  
Yz,!#ob$  
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: }H#t( 9,U  
sKuTG93sr@  
template < typename T > &+j^{a  
struct   ref } E#+7a  
  { QBw ZfX  
typedef T & reference; {e%abr_B  
} ; N.G*ii\  
template < typename T > SN{*:\>,  
struct   ref < T &> u#M)i30j  
  { sBb.Y k  
typedef T & reference; UvZ@"El  
} ; mCt>s9a)H  
Tb= {g;0 @  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U&n>fXTHn  
ye|a#a9N  
template < typename T > f>5RAg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !~N4}!X3du  
  { !:<UgbiVv  
  return l(t) = r(t); |3,V%>z  
} W #L"5pRg  
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。 U+"=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4LEE /  
?66(t  
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 {&#~t4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: VDKS_n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =]QH78\3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 w;EXjl;X O  
最后的布局是: e^NEj1  
                Add k<| l \]w  
              /   \ V*zz- 2 _i  
            Divide   5 daIL> c"  
            /   \ 8KtgSash  
          _1     3 d `kM0C  
似乎一切都解决了?不。 :dguQ|e  
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)O|16f|>  
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。 9I\3T6&tr  
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: | NU0tct^  
R5eB,FN  
template < typename Right > iEviH>b5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UB$`;'|i  
Right & rt) const Ke?gz:9j  
  { *sB-scD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7+a%ehwU  
} ;hA7<loY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o~x39  
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。 :pDY  
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。 6#)Jl  
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。 Dw`m>'J0  
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。 q Iy^N:C2'  
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? ! F <] T  
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: W/r mm*  
vA;F]epr!  
template < class Action > >yBxa)  
class picker : public Action F[kW:-ne@Z  
  { P$3=i`X!nw  
public : hO/5>Zv?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <.WM-Z  
  // all the operator overloaded PDt<lJU+X  
} ; vV.~76AD5  
r)p2'+}pV  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 x$n~f:1Y  
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: =~hsKBt*  
c',:@2R  
template < typename Right > +lW}ixt  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,MM>cOQ  
  { v1nQs='  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); < m enABN4  
} TH>?Gi) "  
WBr:|F+~s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'cZMRR c <  
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。 )[^y t0%  
K3rBl!7v  
template < typename T >   struct picker_maker ^m_^  
  { VyWYfPK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S,9NUt  
} ; {?*<B=c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2;4]PRD6w  
  { )@]6=*%  
typedef picker < T > result; c6,s+^^  
} ; A mI>m  
0+}EA[  
下面总的结构就有了: 5L-lpT8P  
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。 7}ws |4Y  
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。 ]$~Fzs  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 heL$2dZ5H  
至此链式操作完美实现。 StU  4{  
Vvm=MBgN  
,-(T"Ph<  
七. 问题3 O3kg  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 _F`$ d2  
[DZqCo  
template < typename T1, typename T2 > l'*^$qc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mRhd/|g*  
  { fvcW'T}r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); d>%gW*  
} &8<<!#ob  
p)B33Z zC  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: I@0z/4H``  
YV/>8*i  
template < typename T1, typename T2 > DX}B0B  
struct result_2 zL:&Q<  
  { PiMKu|,3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o84UFhm   
} ; b TLMd$  
(C daE!I4Q  
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? "]VDY)  
这个差事就留给了holder自己。 fdlvn*H  
    aUH\Ee^M:R  
5D,.^a1 A  
template < int Order > #D+7TWDwNt  
class holder; 0A;" V'i  
template <> AV40:y\RW  
class holder < 1 > NO-k-  
  { LHh5 v"zjG  
public : yND"bF9  
template < typename T > o#qH2)tb  
  struct result_1 \6{krn|  
  { {?E<](+0  
  typedef T & result; w8O" =},  
} ; %*wzO9w4  
template < typename T1, typename T2 > ;{vwBDV!'  
  struct result_2 'E4AV58.  
  { T~BA)![  
  typedef T1 & result; &&=[Ivv  
} ; ^Ye\u1n4  
template < typename T > l)4O .*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^+ZgWS^%  
  { F{<5aLaYti  
  return (T & )r; 'Qa5n\HX$  
} @q K]JK  
template < typename T1, typename T2 > WRW WskP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x^G'rF"nT  
  { xc9YM0B&  
  return (T1 & )r1; U-i.(UyZ  
} C5xag#Z1  
} ; xJ{_qP  
j5Qo*p  
template <> |EKu2We*  
class holder < 2 > xH-X|N  
  { 07V8;A<,  
public : \v+u;6cx_  
template < typename T > A{# Nwd>  
  struct result_1 k1)%.pt%  
  { ,~COZi;R.D  
  typedef T & result; OS-sk!  
} ; Z(j{F<\jS  
template < typename T1, typename T2 > 1B|8ZmFJj  
  struct result_2 +TK3{5`!Ae  
  { 98R KCc9h  
  typedef T2 & result; pY@Y?Jj  
} ; q2hFOm  
template < typename T > -w1@!Sdd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mpgO s  
  { $&{ti.l  
  return (T & )r; ]mQw,S)/"  
} .%}?b~  
template < typename T1, typename T2 >  ~*M$O&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %f j+70  
  { Z:*@5  
  return (T2 & )r2; {`(>O"_[Q  
} t 42ub  
} ; -'`TL$  
O:'?n8rWL  
Xd<t5{bD!  
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> >。 7Ym(n8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g:7,~}_}^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: FS6<V0pil  
qH> `}/,P  
return l(i, j) = r(i, j); 5!I4l1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) eSEq{ ?>  
&;E5[jO^D  
  return ( int & )i; k|vI<:'p,  
  return ( int & )j; 'm3t|:nMU  
最后执行i = j; jCioE  
可见,参数被正确的选择了。 AH#4wPxF  
%' $o"  
R!(ZMRMn  
8j5<6Cv_  
oR .cSGh  
八. 中期总结 )@gZ;`n  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: |&3x#1A  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6Wj^*L!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :kMHRm@{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor : i~W } r  
{2&m`D bm  
6"/WZmOp  
fX~'Zk\u  
>j*;vG5T  
?S Z1`.S  
九. 简化 o:S0*  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @L/o\pvc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |4(~%| 8{  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:  Ea6 &~"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Wy .IcWK  
  +-*/&|^等 8uNULob  
2. 返回引用。 \OILWQ[/  
  =,各种复合赋值等 A#8q2n270*  
3. 返回固定类型。 {q%Sx*k9[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j;b42G~p  
4. 原样返回。 g.py+ ZFJ  
  operator, DdQ;Q5|  
5. 返回解引用的类型。 );V2?G`/  
  operator*(单目) }`(N:p  
6. 返回地址。 P{OAV+cG  
  operator&(单目) KRAcnY;u  
7. 下表访问返回类型。 ({r*=wAP  
  operator[] <BFQ:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _VE^/;$"l  
  operator<<和operator>> <"N_j]wD  
/X"/ha!=&D  
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。 aNcd` $0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r3E!dTDWq  
W%<LTWOc  
template < typename Left > >F1kR\!  
struct value_return W>_]dPBS/  
  { Q;11N7+  
template < typename T > 7ELMd{CD  
  struct result_1 ">f erhN9  
  { z]B]QB Y[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; N`iwC!  
} ; r{\1wt  
o[oM8o<  
template < typename T1, typename T2 > L`f^y;Y.  
  struct result_2 1"Z@Q`}  
  { x:-.+C%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A?_=K  
} ; ]]7 mlQ  
} ; f-DL:@crU  
W} WI; cI  
&'cL%.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait X%z }VA  
ojYbR<jn9  
下面我们来剥离functor中的operator() mxor1P#|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ! cKz7?w  
Lg8nj< TF  
return l(t) op r(t) kEwaT$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3bO(?l`3h  
return op l(t) `:N# 'i  
return op l(t1, t2) *8~86u GU  
return l(t) op %X#zj"  
return l(t1, t2) op 21k5I #U  
return l(t)[r(t)] fXrXV~'8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6'\6OsH  
),%6V5a+E  
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: Y5fLmPza  
单目: return f(l(t), r(t)); h-iJlm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +`3!I  
双目: return f(l(t)); Gt9&)/#  
return f(l(t1, t2)); 9x,RvWTb  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^C2\`jLMY  
[+O"<Ua  
struct meta_divide \*=7#Vd  
  { ge]STSM0n7  
template < typename T1, typename T2 > ECv)v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f~ }H  
  { ySI~{YVM  
  return t1 / t2; >0Q|nCx  
} ^CwR!I.D}4  
} ; %Uz(Vd#K  
R|i/lEq  
这个工作可以让宏来做: apE   
C6rg<tCH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Z7 E  
template < typename T1, typename T2 > \ JN7k2]{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6uKTGc4  
以后可以直接用 K~ ;45Z2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /x3/Ubmz~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 qJ0fQI\  
(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。。。) B]tIi^  
T#bu V  
IIy~[4dW  
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 ?-1r$31p  
zt^48~ry  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >E*$ E  
class unary_op : public Rettype ;sHN/eF  
  { ,t1abp{A  
    Left l; EbqcV\Kb  
public : g2unV[()_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c6Y\n%d&  
8Jz:^k:  
template < typename T > ^e+a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ? w^-  
      { u,3#M ~  
      return FuncType::execute(l(t)); .!JVr"8  
    } L/"0ws_  
s3W@WH^.  
    template < typename T1, typename T2 > eI@ q|"U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u ElAnrm  
      { [TNj;o5J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F{ELSKcp.  
    } vVL@K,q  
} ; gzeQ|m2]  
_V\Bp=9W  
: }`-B0  
同样还可以申明一个binary_op (ND4Q[*6  
n8. kE)?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O@YTAT&d#  
class binary_op : public Rettype .; &# )l  
  { s`#(   
    Left l; t=xOQ 8  
Right r; r7Ya\0gU  
public : Q:$Zy  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ] Eh}L  
F4e:ZExJ  
template < typename T > >CkjUZu]&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !~h}8'a?  
      { z)uuxNv[R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !Kv@\4  
    } ncx(pp  
w^]6w\p  
    template < typename T1, typename T2 > pJ ?~fp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bMU(?hb  
      { w4fW<ISg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u<n Lag  
    } oHs2L-G  
} ; 77Bgl4P  
Dr6A ,3B  
8| $3OVS  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Oez>X=Xf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +d|mR9^([  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M'!U<Y -  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 l9M0cZ,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! aj}(E +  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 xz:J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }cN@[3v  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) O-4C+?V  
下面是修改过的unary_op (#;`"Yu  
:f$xQr4Qz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B^^r\L9  
class unary_op P bQk<"J1  
  { kkK kf'  
Left l; (< =}]v  
  )IJQeC  
public : ]Ta N{"  
n>'Kp T9|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @}:uu$OH  
F0690v0mB[  
template < typename T > AdWq Q  
  struct result_1 0VK-g}"x  
  { "HXYNS>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $2%f 8&  
} ; 4npqJ1  
EJ`T$JD  
template < typename T1, typename T2 > Sv;_HZ  
  struct result_2 l (3bW1{n  
  { ./$cMaDJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P#:?ok  
} ; O=9-Qv|  
vaon{2/I  
template < typename T1, typename T2 > =v*.p=r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +NFzSal  
  { ~l2aNVv;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); UswZG^Wh  
} />j';6vi  
Q%-di=  
template < typename T > {%#)5l)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CZbYAxNl  
  { Vn~UB#]'3  
  return OpClass::execute(lt(t)); !'Q -yoHKD  
} 4Yl;  
cr;g5C V  
} ; Sc7U |s  
sFBneBub  
c=AOkX3UD  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug iH.$f /)N  
好啦,现在才真正完美了。 A0%}v*  
现在在picker里面就可以这么添加了: &)oOeRwi].  
BW,mwq  
template < typename Right > 4R5D88= C  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &5 L<i3BX  
  { rcGb[=Bf  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !cGDy/ |  
} z%/N!RLW  
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。 y ^;l*qq  
;@ [ 0x  
jzK5-;b  
1EyL#;k  
D/=5tOy  
十. bind &gI~LP  
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。 3z ]+uv+2J  
先来分析一下一段例子 V#jWege  
^_ojR4  
+78CvjG  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <40rYr$/J  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 IuZ) [*W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^GBe)~MT  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 |+$%kJR=  
我们来写个简单的。 w}{5#   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x 2QIPUlf  
对于函数对象类的版本: cJgBI(S5  
Skz|*n|eY  
template < typename Func > "@9? QI}  
struct functor_trait xF8}:z0  
  { IG3,XW  
typedef typename Func::result_type result_type; $3,ryXp7  
} ; Va$Pi19 O  
对于无参数函数的版本: QORN9SY  
*G UAO){'  
template < typename Ret > ^;c16  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n8hRaNHl2  
  { x3rlJs`$;  
typedef Ret result_type; +ht| N[P  
} ; +-B^Z On  
对于单参数函数的版本: -TZ p FT"  
Ez{MU@Fk  
template < typename Ret, typename V1 > 0R0{t=VJZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2m>-dqg  
  { N0>0z]4;q  
typedef Ret result_type; }oJAB1'k  
} ; s`Cy a`  
对于双参数函数的版本: L^^4=ao0  
}CxvT`/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?RzDQy D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M.td^l0  
  { 8_K6 0eXz  
typedef Ret result_type; -{ u*qtp  
} ; 1.q_f<U  
等等。。。 ,^8MB.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy VGqa)ri"  
yFhB>i  
template < typename Func > {7Mj P+\  
struct func_return *1@:'rJ  
  { j6(?D*x  
template < typename T > ~ 7)A"t  
  struct result_1 \Ey~3&x9f  
  { 7FO'{Qq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IHC1G1KW=A  
} ; S-#q~X!yJ  
=:+0)t=ao  
template < typename T1, typename T2 > U1_&gy @y  
  struct result_2 T#Z%y!6  
  { YK{a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xLZd!>C  
} ; q8ImrC.'^  
} ; ftBq^tC  
V,EF'-F  
wve=.n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [@fz1{*  
_7a'r</@  
template < typename Func, typename aPicker > 7~M<cD  
class binder_1 {0!#>["<  
  { [0[M'![8M  
Func fn; 0iEa[G3  
aPicker pk; r.0oxH']  
public : #=}$OFg  
woq)\;CK  
template < typename T > YwH./)r=  
  struct result_1 c<+;4z  
  { nT#JOmv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;7Oi!BC  
} ; kcB+_  
TOLl@p]lU  
template < typename T1, typename T2 > #pdUJ2)yM  
  struct result_2 Ml>( tec  
  { 6aOp[-Le  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {F|48P;J  
} ; oojiJ~  
FbACTeB  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} f+vVR1  
dPjhq(8 zU  
template < typename T > ;+pOP |P=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6@4n'w{"  
  { [RU NuO  
  return fn(pk(t)); ELa ja87  
} cy~oPj]j  
template < typename T1, typename T2 > `0#H]=$2h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0'$p$K  
  { kpob b  
  return fn(pk(t1, t2)); :u%$0p>  
} A~lIa$U$b  
} ; IPA*-I57  
?)3jqQ.  
BQ05`nkF  
一目了然不是么? ,yLw$-  
最后实现bind :XT?jdg  
g?q KNY  
e&X>F"z2  
template < typename Func, typename aPicker > C>|@& o1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) i RmQ5ezk  
  { dYOF2si~%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A~-#@Z  
} "EftN5?/  
f1+qXMs  
2个以上参数的bind可以同理实现。 qJ[@:&:  
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。 :Eh'(   
:\V,k~asl  
十一. phoenix DpL8'Dib  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lUh*?l  
nJ3vi}`  
for_each(v.begin(), v.end(), #GqTqHNE<  
( JE%A|R<Jl  
do_ ;MTz]c  
[ <d$A)S};W  
  cout << _1 <<   " , " tGqCt9;<  
] -4L!k'uR  
.while_( -- _1), =L 0fZf  
cout << var( " \n " ) , &' Y  
) 4u:0n>nJ1  
); "zV']A>4H  
V; 9 }7mw  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: )}X5u%woV  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 'm1.X-$V  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z}cIA87U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: RLKj u;u  
~y\:iL//E  
-2NwF4VL  
template < typename Cond, typename Actor > 8@7AE"  
class do_while 6 nGY^  
  { #w~0uCzQ@  
Cond cd; LC'F<MpM  
Actor act; k0&lu B%  
public : jL4>A$  
template < typename T > XNmQ?`.2'  
  struct result_1 Lk(S2$)*  
  { ch,|1}bi  
  typedef int result_type; r<FQX3  
} ; F2oJ]th.3  
F RH&B5w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} SgSk !lj  
rye)qp|  
template < typename T > :Ee?K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G\/IM  
  { 9A;6x$s  
  do @P70W<<  
    { (UW6F4:$  
  act(t); U1^l+G^,~  
  } w#{l 4{X|  
  while (cd(t)); :,C%01bH|l  
  return   0 ; ze"~Ird  
} mmN|F$;r  
} ; G `Izf1B`I  
+2O=s<fp  
ta! V=U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }1rvM4{/+f  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Qu_EfmN|  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 @DCJ}h ud  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 IgA.%}II}  
下面就是产生这个functor的类: h3t$>vs2F"  
B "n`|;r5  
&l!$Sw-u;  
template < typename Actor > :1BM=_WwI  
class do_while_actor l4 `^!  
  { "w^Nu6  
Actor act; :C}Hy  
public : V* Qe5j9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 104!!m  
/d]~ly @uI  
template < typename Cond > < %rh/r  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; U 1F-~ {r  
} ; qp1\I$Y  
E.#6;HHzN  
^+a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /yt7#!tm+  
最后,是那个do_ u7(];  
Okoo(dfM  
tWRf'n[+]  
class do_while_invoker ioWJj.%  
  { #'g^Za  
public : Z*h ;e;  
template < typename Actor > .S6ji~;r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y;,y"W  
  { E4i@|jE~)  
  return do_while_actor < Actor > (act); kXCY))vnn  
} Q4 CJ]J`  
} do_; 1 Xa+%n9  
,M{Q}:$+4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :r^klJ(m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?to1rFrU  
最后来说说怎么处理break和continue !(yT7#?hP  
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。 i9y3PP)  
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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