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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda JwZ?hc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2s 7mI'  
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, sf`PV}a1  
;4 ,'y  
tWm>j  
J' W}7r  
  class filler n!a<:]b<  
  { kl" ]Nw'C  
public : -Q#o)o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} HOfF"QAR$  
} ; qNpu}\L  
Vt'L1Wr0v  
KxY$PgcC  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: J{d(1gSZ  
l]H0g[  
rJ DnuR  
[[w2p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eK'wVg#  
NCi>S%pD`<  
wxj>W[V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cf)J )  
t:>x\V2m  
y_*n9 )Ct  
8W;2oQN7  
二. 战前分析 Zd[OWF  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 nTs/Q  V  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 i2*d+?Er  
V$(/0mQV(  
,;%yf?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~b Rd)1  
  /* --------------------------------------------- */ [(|^O>k8c  
vector < int *> vp( 10 ); qIh #~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); GB>aT-G7q  
/* --------------------------------------------- */ Gg|M+M?+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lyyX<=E{)  
/* --------------------------------------------- */ ^_68]l=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O+_N!/  
  /* --------------------------------------------- */ MAnp{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %(`#A.yaE  
/* --------------------------------------------- */ bg}+\/78#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jq(qo4~;  
0 " y%9  
>Q=Ukn;k  
d8E,o7$m  
看了之后,我们可以思考一些问题: |g<*Rk0  
1._1, _2是什么? i ?;R}%~  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 {^J!<k,R\;  
2._1 = 1是在做什么? ]dG\j^e|  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 k9mi5Oc  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 *_1[[~Aw  
@uM EXP  
L,?/'!xV  
三. 动工 h*3{6X#(/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A2NF<ZsD  
G`F8!O(  
"~/9F  
b{M}5~e=B  
template < typename T > <'+ %\  
class assignment +{$QAjW(/  
  { \3zp)J  
T value; rQJ"&CapT  
public : K"\MU  
assignment( const T & v) : value(v) {} |CIC$2u  
template < typename T2 > f@@s1gdb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y\'P3ihK  
} ; \~#WY5  
EB!daZH,  
(?3[3 w~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 SdJ/ 4&{ !  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )DT|(^  
9JnY$e<&  
=X-Tcj?3g  
%WGuy@tL  
  class holder ZCYS\E 7X  
  { &:3Z.G  
public : _1L(7|^~y[  
template < typename T > so+4B1$)q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >$H|:{D  
  { `#Kx|x6  
  return assignment < T > (t); ^aF8wbuZ  
} \?Mf_  
} ; [h&BAR/ 2  
c*;7yh&%  
%}&(h/= e  
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: S&(^<gwl  
 ^$-Ye]<  
  static holder _1; r?A|d.Tl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 G[h(xp?,l  
:!Ig- +W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l-Nly>~  
而不用手动写一个函数对象。 i ev>9j  
Bs8[+Ft5  
g%a|q~)  
|0.Xl+7  
四. 问题分析 r-IT(DzkD  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 909md|9K3  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 zl%>`k!>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6X)@ajGWg~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yz\c5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !kL> ,O>/  
< g|Z}Y  
五. 问题1:一致性 U# JIs  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| `t (D!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ai"-w"  
'91".c,3?  
struct holder F$MX,,4U  
  { F|+W.9  
  // xW_yLbE  
  template < typename T > 7N=-Y>$X  
T &   operator ()( const T & r) const z@Hp,|Vy[  
  { [/ M`  
  return (T & )r; DmqSQA  
} . +  
} ; PftxqJz  
(Yb[)m>fQ}  
这样的话assignment也必须相应改动: LF*&(NC  
0;.<~;@h  
template < typename Left, typename Right > JkQ\)^5v  
class assignment ;V5yXNQ   
  { ~1kXUWq3  
Left l; k2 Q qZxm!  
Right r; 5x8+xw3Eh  
public : XYEv&-M`?w  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9z>z3,ftN  
template < typename T2 > EME.h&A\G`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } T=Z.TG|lIx  
} ; v2+!1r7@  
k\`S lb1  
同时,holder的operator=也需要改动: :6{`~=  
TsQU6NNE  
template < typename T > nV_8Ke  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const iK()&TNz  
  { >[10H8~bI/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *|#T8t,}n  
} P\nC?!Q%c  
"xJ0 vlw  
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。 %9v@0}5V  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <Fz~7WVd  
o@bNpflb`  
return l(rhs) = r; od' /%  
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。 fbvbz3N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O) atNE   
;]sYf  
template < typename Tp > ` `U^COD  
class constant_t m Lk(y*  
  { g'$tj&Vk:  
  const Tp t; bG F7Zh9  
public : g\SrO {*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,XkGe   
template < typename T > 5ETip'<KT6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #/2$+x  
  { t2HJsMX  
  return t; 6NWn(pZ]p  
} LOy0hN-$b  
} ; ZraT3  
rjx6Djo>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a>O9pX  
下面就可以修改holder的operator=了 J%lgR  
aGZi9O7G}  
template < typename T > 3r+.N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X0(tboj#  
  { =ONHK F[UJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^5GW$  
} cvd\/pG)  
mLV[uhq   
同时也要修改assignment的operator() )0 W`  
aUHcYc\u  
template < typename T2 > PxS4,`#~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8I;XS14Q  
现在代码看起来就很一致了。 u"1rF^j6k  
&fa5laJb  
六. 问题2:链式操作 7CXW#H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #>=j79~  
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。 ?S$i?\Qh  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 l:#-d.z#  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 XQ%4L-rhN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YKmsQ(q`N  
%WTEv?I{Ga  
template < typename T > d[p;T\?"  
struct result_1 L|-98]8>  
  { Q6gt+FKU9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1923N]b  
} ; ".^VI2T  
_A13[Mt3  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: xL|;VyD  
S"Lx%  
template < typename T > j>uj=B@  
struct   ref ;V^pL((5J  
  { tZ`Ts}\e  
typedef T & reference; L(T12s  
} ; X\$ 0  
template < typename T > ,)PiP/3B  
struct   ref < T &> K~=UUB  
  { sJwyj D$b  
typedef T & reference; /sM~U q?  
} ; AfeCK1mC@  
@%k}FL=:t(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: GdV1^`M6  
~Tbj=f  
template < typename T > 4P^6oh0"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (C4fG@n  
  { WE]e m >  
  return l(t) = r(t); q9w~A-Oh`1  
} RrU BpqA  
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。 bVP"(H]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rc&%m  
_@S`5;4x  
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  |@NiW\O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T91moRv  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 niB `2 J  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ARcB'z\r  
最后的布局是: .ERO|$fv  
                Add I>L-1o|^  
              /   \ 4DZ-bt'  
            Divide   5 zO g7raIa  
            /   \ Y0?5w0{  
          _1     3 ()&~@1U  
似乎一切都解决了?不。 ^B8b%'\  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 CLvX!O(~  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 gbVdOm  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: L "sO+4w  
.bBdQpF-  
template < typename Right > |rmg#;/D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {(r6e  
Right & rt) const L(&&26Y  
  { quY:pqG38q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ca+5=+X7  
} eX@L3BKp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 F:x [  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 .r*2|  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 w$JvB5O  
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。 H":oNpfb  
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。 3R+|5Uq8~  
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? 2-Y<4'>  
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: TB0 5?F  
!K|5bK  
template < class Action > mI74x3 [  
class picker : public Action SlsdqP 9  
  { oudxm[/U  
public : [eTSZjIN7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,VO2a mI  
  // all the operator overloaded 8WnwQ%;m?  
} ; L3CP`cx  
ZP{*.]Qu  
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。 ~"A+G4jl  
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: oJN#C%r7  
7uzk p&+:  
template < typename Right > kc0E%odF.v  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |i++0BU  
  { 6}r`/?"A1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iLSr*` o  
} (o`{uj{!  
6j ~#[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 21"1NJzP  
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。 F'0O2KQ  
t5 G9!Nn  
template < typename T >   struct picker_maker X&kp;W  
  { Kr)a2rZ}SL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1I:+MBGin  
} ; Bz,?{o6s)Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :OuA)f  
  { KCs[/]  
typedef picker < T > result; ]\|VpIg  
} ; -B +4+&{T  
0Vx.nUQ  
下面总的结构就有了: nr<4M0tIp  
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。 ]q4rlT.i  
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。 Dh=9Gns9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @;"|@!l|  
至此链式操作完美实现。 8i2n;LAz  
9H]{g*kL  
7 qS""f7  
七. 问题3 _bNzXF  
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。 7Op>i,HZk\  
>7 ="8  
template < typename T1, typename T2 > CB^U6ZS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @{2 5xTt  
  { 0)gdB'9V_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); uA< n  
} nR*ryv  
m;,N)<~  
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: +U3DG$  
hv?9*tLh0  
template < typename T1, typename T2 > 'tH_p  
struct result_2 [@.!~E)P  
  { ')cMiX\v  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; P5UL4uyl  
} ; :.Wr{"`  
|!4K!_y  
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? 1eF3`  
这个差事就留给了holder自己。 .6Pw|xu`Pw  
    d$1@4r  
,5h)x"s  
template < int Order > I`!<9OTBj  
class holder; DW[N|-L  
template <> Vh4X%b$TV  
class holder < 1 > BI%$c~wS  
  { H:V2[y8\  
public : *_d7E   
template < typename T > X9V*UXTc  
  struct result_1 ;>Ib^ov  
  { [MUpxOAsd  
  typedef T & result; u I )6M  
} ; ) AvN\sC  
template < typename T1, typename T2 > ?Wlb3;  
  struct result_2 , K~}\CR  
  { {ttysQ-  
  typedef T1 & result; te-jfmu2  
} ; J| w>a  
template < typename T > \| 8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Wi)_H$KII  
  { .[ICx  
  return (T & )r; 1G^`-ri6  
} Hquc o  
template < typename T1, typename T2 > `r9!zffyS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m+]K;}.}R  
  { X aMJDa|M  
  return (T1 & )r1; e w$ B)W  
} , s"^kFl  
} ; #V~me  
a .k.n<  
template <> 0Qf,@^zL*  
class holder < 2 > iP7(tnlW$  
  { rX2.i7i,  
public : (@fHl=! Za  
template < typename T > m;GCc8  
  struct result_1 )"7iJb<E  
  { ?^al9D[:lz  
  typedef T & result; *Q "wwpl?  
} ; [1Qo#w1  
template < typename T1, typename T2 > +nFu|qM}  
  struct result_2 W{ q U  
  { !Wntd\w  
  typedef T2 & result; n{ar gI8wF  
} ; -&zZtDd F  
template < typename T > rlOAo`hd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t-tg-<  
  { 8p 'L#Q.  
  return (T & )r; g}1B;zGf  
} \@c,3  
template < typename T1, typename T2 > 52Z2]T c ,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Yg||{  
  { _-K2/6zy  
  return (T2 & )r2; #lL^?|M  
} UGV+/zxIM  
} ; ;n*.W|Uph  
=O5pY9UO  
X^wt3<Kbf  
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> >。 2} /aFR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3 /g~A{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (c=6yV@  
\ C+~m  
return l(i, j) = r(i, j); 1#< '&Lr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7x|9n  
 UD2C>1j  
  return ( int & )i; dy%;W%  
  return ( int & )j; ; F"g$_D0  
最后执行i = j; *&^Pj%DX  
可见,参数被正确的选择了。 B" 1c  
Bq%Jh  
|4;Fd9q^m  
"^})zf~_  
FrGgga$  
八. 中期总结 hF~n)oQ  
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: \/r}]Vz  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 PR#exm&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +>6iYUa  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gwuI-d^  
:^6y7&o[  
Q4#m\KK;i9  
\kL 3.W_  
-P$PAg5"2  
%rL.|q9  
九. 简化 NX*Q F+  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 O`IQ(,yef  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )-I { ^(  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: [Kg+^N% +  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %} SrL*  
  +-*/&|^等 > PRFWO  
2. 返回引用。 JE "x  
  =,各种复合赋值等 q$d>(vb q  
3. 返回固定类型。 AUG#_HE]k  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) EIP /V  
4. 原样返回。 @e.C"@G  
  operator, _$E6P^AQ  
5. 返回解引用的类型。 U2#"p   
  operator*(单目)  ?Jm^<  
6. 返回地址。 = SMXDaH  
  operator&(单目) cKca;SNql1  
7. 下表访问返回类型。 G:<aB  
  operator[] #4 <SAgq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *SJ_z(CZm  
  operator<<和operator>> {#vgtgBB  
y&$A+peJ1  
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。 NZ:,ph  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y.(PiuG$G  
%v M-mbX  
template < typename Left > Ju@c~Xm  
struct value_return EHJ.T~X  
  { ( Y[Q,  
template < typename T > m]6mGp  
  struct result_1 L\J;J%fz.  
  { `,<BCu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hn G Z=  
} ; e'NJnPO  
~w+c8c8pW  
template < typename T1, typename T2 > gh]cXuph  
  struct result_2 ZPLm]I\]  
  { AofKw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; E4jNA }3k+  
} ; vH@ds k  
} ; 2*& ^v  
vm8eZG|  
 ?(1 y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait rH Lm\3  
&jJL"gq"  
下面我们来剥离functor中的operator() \;B iq`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y'q$ |  
AO4U}?  
return l(t) op r(t) 1v2 7;Q<+Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k(nW#*N_  
return op l(t) q6luUx,@m  
return op l(t1, t2) _1\v  
return l(t) op _ ]ip ajT  
return l(t1, t2) op j_?FmX _  
return l(t)[r(t)] $ bR~+C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h7Kzq{$  
%YscBG  
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: VscE^'+  
单目: return f(l(t), r(t)); zR:L! S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~TD0z AA&  
双目: return f(l(t)); <)H9V-5aZ  
return f(l(t1, t2)); ~qKY) "gG  
下面就是f的实现,以operator/为例 -uG +BraI  
}o(-=lF  
struct meta_divide N:/D+L  
  { kVMg 1I@  
template < typename T1, typename T2 > *w\W/Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $Ds2>G4c  
  { B~ GbF*j  
  return t1 / t2; ! n@KU!&k  
} *i%.;Z"  
} ; =8. ,43+  
X&`t{Id?6  
这个工作可以让宏来做: E{`fF8]K  
AQvudx)@"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Bnxm HGP#&  
template < typename T1, typename T2 > \ KkbDW3-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wlqksG[B  
以后可以直接用 N~)_DjQP5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) YjKxb9  
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 {4Cmu;u  
(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。。。) qo bc<-  
k?^z;Tlvw  
z Rr*7G  
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 VY4yS*y  
`Ggbi4),  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sUQ@7sTj  
class unary_op : public Rettype ?CPahU  
  { <PH #[dH  
    Left l; on `3&0,.  
public : m;QMQeGz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .#8 JCY  
oZ|\vA%4^  
template < typename T > `d}2O%P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2FJ*f/  
      { |@d\S[~^G  
      return FuncType::execute(l(t)); /a4{?? #e  
    } 1mG-}  
u^  ~W+  
    template < typename T1, typename T2 > uK Hxe~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zK@@p+n_#.  
      { vXje^>_6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); SO!8Di  
    } MQ8J<A Pf-  
} ; $xN|5;+  
t b}V5VH  
Lp9E:D->  
同样还可以申明一个binary_op oCz/HQoBk  
&F~T-i>X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vEJbA  
class binary_op : public Rettype Q*Pq{]0K  
  { H/M@t\$Dc  
    Left l; cbTm'}R(G  
Right r; PdWx|y{%  
public : 5=ryDrx  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q^")jPd  
Y}wyw8g/  
template < typename T > oUlVI*~ND  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A*BeR0(  
      { Cw&KVw*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G"A#Q"  
    } WH^%:4  
a\*yZlXKs  
    template < typename T1, typename T2 > EADqC>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w``U=sfmV  
      { {)sdiE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _H@DLhH|=  
    } GZIa 4A  
} ; }O p; g^W  
u>vL/nI  
(#c:b  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 9hyn`u.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;Rl x D 4p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jmG~UnM  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 c-sfg>0^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5Gm_\kd  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 c7H^$_^=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 y?3; 06y|  
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) K{+2G&i  
下面是修改过的unary_op 'LDQgC*%  
<N~K ;n v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4#Jg9o   
class unary_op P]C<U aW'!  
  { G' 1'/  
Left l; x]j W<A  
  UJ2U1H54h  
public : xyXa .  
S3J^,*'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n+M<\  
, W?VhO  
template < typename T > "#g}ve,  
  struct result_1 iWR)ke  
  { <F'\lA9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~wdGd+ez  
} ; cU  
{_*yGK48n  
template < typename T1, typename T2 > )t%b838l%  
  struct result_2 \Vk:93OH21  
  { n+R7D.<q!!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0=$T\(0g  
} ; 'Pbr v  
#5uOx(>  
template < typename T1, typename T2 > yB!dp;gM{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x4O~q0>:Le  
  { -yg7;ff  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `WS&rmq&'  
} "<gOzXpa  
N2o7%gJw  
template < typename T > /gas2k==^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4skD(au8  
  { %a7$QF]  
  return OpClass::execute(lt(t)); e|r`/:M  
} x?<FJ"8"k  
MHwIA*R  
} ; vP,n(reM  
N$tGQ@  
e'<)V_  
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 "J1 4C9u   
好啦,现在才真正完美了。 -G=]=f/'  
现在在picker里面就可以这么添加了: fV~[;e;U.  
vih9 KBT  
template < typename Right > q,%st~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1Z&(6cDY8M  
  { W*Y/l~x}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $:^td/p J  
} Ho]su?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;AG()NjOO:  
19] E 5'AI  
!<h)w#>en  
xyxy`qRA  
@(lh%@hO  
十. bind 7|H$ /]  
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。 }QmqoCAE~m  
先来分析一下一段例子 _u Il  
!n%j)`0M  
nr3==21Om4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} z@j8lv2j1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H,NF;QPPC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rT>wg1:  
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。 R@2X3s:  
我们来写个简单的。 C_Wc5{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: '<uq3?5  
对于函数对象类的版本: X wtqi@zlE  
h yIV.W/  
template < typename Func > [-x7_=E#  
struct functor_trait k;W XB|k  
  { `H+ lPM66  
typedef typename Func::result_type result_type; 4&iCht =  
} ; vKR[&K{Z|  
对于无参数函数的版本: y_[vr:s5pG  
")25 qZae  
template < typename Ret > J~- 4C)  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  AOx[  
  { S8gs-gL#Og  
typedef Ret result_type; d d;T-wa}  
} ; fB,_9K5i  
对于单参数函数的版本: P'rb%W  
@%SQFu@FJ  
template < typename Ret, typename V1 > W_ ZJ0GuE(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @o.I;}*N  
  { !_(Tqyg&  
typedef Ret result_type; W{aY}`  
} ; A%-6`>  
对于双参数函数的版本: `$NP> %J-  
BJ0?kX@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %|4UsWZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 048kPXm`  
  { XX~,>Q}H=  
typedef Ret result_type; M^I(OuRMeI  
} ; hv+zGID7  
等等。。。 PI<vxjOK`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %XTI-B/K  
2T`!v  
template < typename Func > yLcE X  
struct func_return Xm&L B X  
  { g,Y/M3>(  
template < typename T > ']oQ]Yx0  
  struct result_1 &.ACd+Cd  
  { %>s |j'{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p 4)Q&k!  
} ; FPTK`Gd0  
h7@6T+#WoT  
template < typename T1, typename T2 > g `4<9RMun  
  struct result_2 B-ESFATc  
  { "w _aM7x_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i?;Kq~,  
} ; 'f|o{  
} ; L rPkxmR  
/7LR;>Bj  
ET >](l9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uIrG*K  
|&jXp%4T  
template < typename Func, typename aPicker > Rva$IX ^]  
class binder_1  C.QO#b  
  { eiOW#_"\  
Func fn; 9ll~~zF99|  
aPicker pk; "I TIhnE  
public : lRdChoL$2  
6zn5UW#q  
template < typename T > D#z:()VT(  
  struct result_1 Qci]i)s$js  
  { -{_PuJ "  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =":,.Ttq41  
} ; 3N:D6w-R  
>i O!*&Y>  
template < typename T1, typename T2 > Np)lIGE  
  struct result_2 :i7;w%B  
  { ]N[ 5q=A5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GH xp7H  
} ; DeYV$W B  
yppo6HGD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} '%`:+]!  
6`-jPR  
template < typename T > (4EI-e*6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !g.?  
  { ei{eTp4HpV  
  return fn(pk(t));  f V(J|  
} YnP5i#"  
template < typename T1, typename T2 > 4H<lm*!^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g zg_>2Sj  
  { #5j\C+P}|  
  return fn(pk(t1, t2)); a@*\o+Su  
} K_-MYs.  
} ; j8`BdKg  
YrKWA  
!Rt>xD  
一目了然不是么? ;({W#Wa  
最后实现bind MqUH',\3  
1!gbTeVlY  
'`<w#z}AF  
template < typename Func, typename aPicker > ! v0LBe4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /FJu)H..U  
  { })?GzblI&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); = 9]~ yt  
} yvYad  
vZoaT|3 G]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w1DV\Ap*  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Ub!(H^zu  
O1mKe%'|  
十一. phoenix XSl GE9]AG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: bY0|N[ g  
puM3g|n@  
for_each(v.begin(), v.end(), RdML3E  
( ;d9QAN&0}  
do_ I 2|Bg,e  
[ @{O`E^}-D  
  cout << _1 <<   " , " _#h_:  
] uR r o?m<  
.while_( -- _1), z]9MM 2+  
cout << var( " \n " ) |H+Wed|  
) LE>]8[ f6S  
); *`RkTc G  
`^y7f  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:  ][h}  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5[u]E~Fl}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xUistwq  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Vy, DN~ag  
hfy_3}_  
"6?0h[uff  
template < typename Cond, typename Actor > /~f'}]W  
class do_while Per1IcN  
  { >J>[& zS  
Cond cd; %-0t?/>  
Actor act; ;BIY^6,7e  
public : .h4 \Y A  
template < typename T > w: Kl6"c  
  struct result_1 ]wG{!0pl  
  { NPe%F+X  
  typedef int result_type; 4Wm@W E  
} ; }@+:\   
exUu7& *:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xjj6WED  
?oHpFlj  
template < typename T > eM?I$ePTN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _8_R 1s  
  { p sMvq@>  
  do *6DB0X_-}  
    { g~A`N=r;h  
  act(t); -:y,N 9^  
  } P! #[mio  
  while (cd(t)); zuy4G9P  
  return   0 ; I75DUJqy]  
} &AbNWtCV+G  
} ; -0x #  
8&`LYdzt  
u frL<]A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pohp&Tcm  
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。 @8r pD"x  
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。 S2VA{9:m  
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。 Q:k}Jl  
下面就是产生这个functor的类: 'F0e(He@,  
Ks`J([(W&  
]>nk"K!%  
template < typename Actor > p xa*'h"b^  
class do_while_actor PKg@[<g43  
  { ")XHak.JX  
Actor act; ~;{; ,8!)  
public : G^4hd i3@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Xg!{K3OS  
MC.) 2B7  
template < typename Cond > C mWgcw1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V7fq4O^:  
} ; ::{Q1F  
CSq4x5!_7>  
\B,@`dw  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 iE^84l68  
最后,是那个do_ G.a bql  
h-<81"}j1  
dufu|BL|}  
class do_while_invoker Ata:^qI  
  { :hk5 .[  
public : Y;^l%ePuW  
template < typename Actor > d K3*;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %^GfS@t  
  { ARwD~ Tr  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8ek@: Mw  
} W^LY'ypT  
} do_; ( !fKNia@S  
:Cs4NF   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? EPM-df!=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k(7&N0V%zz  
最后来说说怎么处理break和continue lKp"xcAD  
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。 PB`Y g  
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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