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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda vb 1@yQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 " 96yp4v@  
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, ]<(]u#g_d  
|Fm6#1A@  
!Fo*e  
g4`Kp; }&'  
  class filler  [,n c  
  { @`tXKP$so  
public : y@2epY?{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} alh >"9~!  
} ; o1&:ry  
7Dnp'*H  
(,^*So/  
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: -jgysBw+Xb  
q~CA0AR  
+^*iZ6{+7  
j!7`]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (~zd6C1.  
@(P=Eh  
[I4ege>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z_\C*^  
Kp+CH7I*  
go+Q~NV   
8Ll[ fJZA  
二. 战前分析 7+x? " 4  
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。 =rdY @  
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 eh,~^x5  
|ZodlYF  
BpX6aAx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?+T^O?r|O  
  /* --------------------------------------------- */ 0$7.g!h?  
vector < int *> vp( 10 ); Y+K|1r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %OgS^_tu  
/* --------------------------------------------- */ Bgmn2-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R/"x}B1d  
/* --------------------------------------------- */ ]|<w\\^A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Z|RY2P>E  
  /* --------------------------------------------- */ iH^z:%dP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &3J@BMYp  
/* --------------------------------------------- */ R |KD&!~Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zhY+x<-  
/?'; nGq  
ie-vqLc  
!n6wWl  
看了之后,我们可以思考一些问题: qRbf2;  
1._1, _2是什么? RpLE 02U  
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。 (H+'X}1  
2._1 = 1是在做什么? $%VuSrZ&  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #07gd#j4  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 I(=V}s2  
9'hv%A:\3  
%LYnxo7#C  
三. 动工 A)ipFB 6K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !bV5Sr^  
Q]p(u\*  
tE7[Smzuf  
/  g 2b  
template < typename T > V`@>MOw^d  
class assignment r H~" 4  
  { .5  
T value; FZ8b7nJ)4m  
public : 9P{;H usNw  
assignment( const T & v) : value(v) {} +MmHu6"1  
template < typename T2 > ;2Q~0a|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O#Wh TDF"  
} ; C!7>1I~5  
x`6<m!d`  
,]T2$?|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a'\o 7_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,-z9 #t  
GRY2?'`  
>ooZj9:'  
ul*Qt}  
  class holder p<:!)kt  
  { fw[y+Bi& ?  
public : 2U-3Q]/I}  
template < typename T > I[n ^{8gz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w|Nz_3tI  
  { \}]!)}G  
  return assignment < T > (t); t'ZWc\  
} DfKr[cqLM  
} ; SB)5@ nmS  
hdVdcnM  
Qqlup  
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: _/O25% l  
@]ao"ui@/  
  static holder _1; a+Ac[>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'R_g">B.  
rl0<Ls  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T*KMksjxm`  
而不用手动写一个函数对象。 FHV-BuH5  
Q~T$N  
9*a=iL*Nw  
h9eMcCU  
四. 问题分析 4rrSb*  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 o*J3C>  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ) Yd?m0m*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aE2.L;Tk?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 50={%R  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,{c?ymw?  
73){K?R  
五. 问题1:一致性 ,TFIG^Dvq  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| AF%@VLf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tPF.r  
 f& CBU  
struct holder |iwP:C^\mJ  
  { _]:z \TDn  
  // #_u~/jhX  
  template < typename T > Hhh0T>gi  
T &   operator ()( const T & r) const KRA/MQ^7~U  
  { _F`lq_C  
  return (T & )r; rOVVL%@QqJ  
} [1u-Q%?#  
} ; Gn&4V}F  
!@v7Zu43,  
这样的话assignment也必须相应改动: @mfEKU!  
/gG"v5]  
template < typename Left, typename Right > )-. _FOZ6  
class assignment =&:Y6XP  
  { Ywwu0.H<  
Left l; '  <=+;q  
Right r; ?5 {>;#0Z  
public : yNbjoFM.i  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cMOyo<F#^=  
template < typename T2 > LSRk7'0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o !U 6?  
} ; }B1!gz$YNO  
,l)^Ft`5  
同时,holder的operator=也需要改动: 1 .6:#  
UNBH  
template < typename T > mrjswF27$o  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V=*wKuB  
  { <Sr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [)TRTxFb  
} .Fp4: e  
N}t 2Nu-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 \7'+h5a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0ik7v<:  
9_5ow  
return l(rhs) = r; |/)${*a4n  
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。 :n-]>Q>5=k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s ']Bx=  
q0zr E5  
template < typename Tp > sjV!5Z  
class constant_t 5wDg'X]>V  
  { XD2v*l|Po  
  const Tp t; Kuu *&u  
public : AQwdw>I-FX  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $F5 b  
template < typename T > Nb'''W-iu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]'=)2 .}  
  { W}mn}gTQ  
  return t; >: g3k  
} 6l:qD`_  
} ; D-._z:_  
io8'g3<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]&Rx@&e*  
下面就可以修改holder的operator=了 u@cYw:-C  
#*UN >X  
template < typename T > Rw0qcM\>|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |3KLk?2  
  {  ^0 \  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y<%@s}zc  
}  UWo]s.  
pz.JWCU1  
同时也要修改assignment的operator() JAem0jPC8  
yL-YzF2  
template < typename T2 > G\+L~t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } y#z  
现在代码看起来就很一致了。 ElW~48  
1^}[&ar  
六. 问题2:链式操作 b?lD(fa&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @X;!92i  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 /k,-P  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 kZGRxp9  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Tq[kl'_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0i\M,TNf*  
-^hWM}F  
template < typename T > EZ`te0[  
struct result_1 I$Op:P6.E  
  { Zm_UR*"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8&qZ0GLaT  
} ; ?q{ ,R"  
LQRQA[^  
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: 7 *`h/  
GQUe!G9  
template < typename T > (Fhs"  
struct   ref WGZ9B^A  
  {  jYmR  
typedef T & reference; %|q>pin2  
} ; sl`s_$J  
template < typename T > ~lsl@  
struct   ref < T &> g'n7T|h ~  
  { Sp;G'*g  
typedef T & reference; 1e{IC=  
} ; b((M)Gz  
{CGUL|y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2Ay* kmW  
tnN.:%mZ  
template < typename T > nz=G lO'[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q(.sq12<<W  
  { 3 09hn  
  return l(t) = r(t); I%j|D#qY:T  
} i/`m`qdg  
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。 VyXhl;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fY51:0{  
&;[Io  
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 gv- xm  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %4,O 2\0?&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pm 9"4z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F`XP@Xx  
最后的布局是: 9CWF{"  
                Add zck#tht4 n  
              /   \ CR"|^{G  
            Divide   5 d\|?-hY`[  
            /   \ JP!~,mdS  
          _1     3 UU;(rS/  
似乎一切都解决了?不。 r")`Ph@yp  
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。 7WkB>cn  
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。 :~tAUy":_*  
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: gM u"2I5  
Ybs\ES'?A  
template < typename Right > >_-s8t=|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const zuJ@E=7  
Right & rt) const KWowN;  
  { @hiCI.?X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /'l{E  
} `(ue63AZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~obqG!2m  
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。 6;\I))"[  
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。 (a.z9nqGA  
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。 w[zjerH3  
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。 =hC,@R>;  
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? 93("oBd[s(  
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: [65 `$x-  
p.v0D:@&  
template < class Action > QkEvw<  
class picker : public Action `1$@|FgyC  
  { "55skmD.P  
public : pN:Kdi  
picker( const Action & act) : Action(act) {} F4}]b(L  
  // all the operator overloaded Z<1FSk,[  
} ; "U>JM@0DNm  
4:$4u@   
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 -Ta9 pxZk  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 8dZSi  
Lsq A**=  
template < typename Right > iNtaDX| %/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const JQ8fdP A  
  { r@h5w_9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q<[P6}.  
} LrM=*R h,O  
DCIxRPw  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (C-{B[Y  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 r3&G)g=u  
y&q*maa[  
template < typename T >   struct picker_maker Fq~yL!#!  
  { ,Ys %:>?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ZRh~`yy  
} ; 5[k/s}g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Xx."$l  
  { [YF>:ydk  
typedef picker < T > result; ww\CQ6/h  
} ; vM*-D{  
[842&5Pd?  
下面总的结构就有了: DBW[{D E  
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。 WejY y|  
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。 `<`` 8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :|V$\!o'U  
至此链式操作完美实现。 Q('r<v96  
`5cKA;j>b  
&S{RGXj_  
七. 问题3 xu/cq9  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 1an^1!  
R&8Iz yM  
template < typename T1, typename T2 > H[s(e5 6z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ck ]Do!h  
  { -Br Mp%C  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); d A@]!  
} `18qbot  
[;4 g  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: GY6`JWk  
.b3Qfxc>  
template < typename T1, typename T2 > ?*[N_'2W+  
struct result_2 NPhhD&W_  
  { W98i[Q9A7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?i7%x,g(Z  
} ; cv-PRH#  
?]|\4]zV  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? / ;$#d}R  
这个差事就留给了holder自己。 {C 6=[  
    iEVb"w0 59  
x5,++7Tz  
template < int Order > w k(VR  
class holder; dsb`xw  
template <> ^=BTz9QM  
class holder < 1 > 63q^ $I  
  { ]e"=$2d$  
public : f/ ?_  
template < typename T > 9_q#W'/X  
  struct result_1 (Mo*^pVr  
  { b*;Si7-  
  typedef T & result; 9oyE$S h]  
} ; 04LI]'  
template < typename T1, typename T2 > Pu7_ v  
  struct result_2 ,~aQL  
  { [;r)9mh7  
  typedef T1 & result; 1t:Q_j0Ym  
} ; WK ts[Z  
template < typename T > bZnuNYty75  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^nT/i .#_  
  { p#01gB  
  return (T & )r; S@jQX  
} K,Ef9c/+K  
template < typename T1, typename T2 > hEA<o67  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I?h)OvWd  
  { !^^?dRd*v  
  return (T1 & )r1; ;;_,~pI?k  
} eV 2W{vuI  
} ; #+:9T /*>0  
%}SGl${-  
template <> 0ZT5bg_M  
class holder < 2 > MuYk};f  
  { ;+e}aER&9  
public : O!m vJD  
template < typename T > v0 nj M  
  struct result_1 mPOGidxix  
  { K{x\4  
  typedef T & result; zcel|oz)  
} ; V@B__`y7  
template < typename T1, typename T2 > -|J"s$yO4  
  struct result_2 HKU~UTRnZ  
  { jlkmLcpf  
  typedef T2 & result; 3p3 9`"~  
} ; 0C =3dnp6  
template < typename T > v/Py"hQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1{r3#MVL  
  { -(~.6WnhS  
  return (T & )r; [="e ziM{  
} h hG4-HD  
template < typename T1, typename T2 > J4QXz[dG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 931bA&SL=/  
  { aH 4c02s$  
  return (T2 & )r2; E[2m&3&  
} N^#ZJoR  
} ; M}`B{]lLz  
9 8j>1 "8  
~T ]m>A!  
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> >。 88VZR&v   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $}<PL}+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E.r>7`E  
/,89p&h  
return l(i, j) = r(i, j); 1%EBd%`#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xe#FUS 3  
yyoqX"v[  
  return ( int & )i; {J{+FFsr(  
  return ( int & )j; I CZ4 A{I  
最后执行i = j; VYu~26Zr  
可见,参数被正确的选择了。 XF Patd  
UM!ENI|  
VbJiZw(aR  
~o82uw?  
~c8? >oN(  
八. 中期总结 @E^~$-J5j  
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: ~;QvWS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z8jk[5z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `{eyvW[Ks  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor SHvq.lYJ  
Wl;.%.]>  
u\E?Y[1  
Usr@uI#{J  
TkE 8D n  
ST2.:v;lb  
九. 简化 @Py/K /  
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。 Ager$uC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E4gYemuN  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: {G|,\O1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [DJflCR&  
  +-*/&|^等 s8QM ewU  
2. 返回引用。 D;oe2E{I  
  =,各种复合赋值等 @.osJ}FxA  
3. 返回固定类型。 !(mjyr  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) wAX1l*`  
4. 原样返回。 O#x*iI%  
  operator, 3 j!3E  
5. 返回解引用的类型。 }XZ'v_Ti  
  operator*(单目) iDN;m`a  
6. 返回地址。 m$`RcwO  
  operator&(单目) 6Se?sHC>  
7. 下表访问返回类型。 fXXr+Mor  
  operator[] a#^B2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sJ# 4(r`  
  operator<<和operator>> /|r^W\DV&x  
{_b%/eR1  
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。 ^g*pGrl#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4oK?-|=?  
.clP#r{U  
template < typename Left > guX 9}  
struct value_return W@T~ly;e*  
  { 9!f/aI  
template < typename T > uG?_< mun  
  struct result_1 $u7; TW6QD  
  { wi hH?~]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r^h4z`:L  
} ; x N=i]~  
]Gpxhg  
template < typename T1, typename T2 > Yb:\a/ y  
  struct result_2 P#pn*L*"T  
  { E>&n.%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %dJX-sm@  
} ; 7x#Ckep:I  
} ;  gG uZ8:f  
09dK0H3(  
m/v9!'cMI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /4tj3B,  
gfX\CSGy  
下面我们来剥离functor中的operator() [!!o-9b  
首先operator里面的代码全是下面的形式: O>SLOWgha  
x6(~;J  
return l(t) op r(t) t]>Lh>G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &Q+Ln,(&L  
return op l(t) tDSJpW'd  
return op l(t1, t2) (]b!{kS  
return l(t) op =fu :@+  
return l(t1, t2) op wyp|qIS;  
return l(t)[r(t)] ) u3 Zm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .9R [ *<  
.nG#co"r}3  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: z)'Mk[  
单目: return f(l(t), r(t)); n_$ :7J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); el2bd :  
双目: return f(l(t)); dOqOw M.y  
return f(l(t1, t2)); Fp@TCPe#  
下面就是f的实现,以operator/为例 6^uq?  
T^:UBjK6t{  
struct meta_divide &f!z1d-qg?  
  { bx<RV7>0  
template < typename T1, typename T2 > %TX@I$Ba  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) g$HwxA9Gp/  
  { .}'qUPNR  
  return t1 / t2; &F\?  
} Em?d*z  
} ; JXCCTUO  
~3WM5 fv  
这个工作可以让宏来做: 8dV=[+  
/<E5"Mm%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ge,;8N88  
template < typename T1, typename T2 > \ *4_jA](  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !xP8# |1  
以后可以直接用 5Ycco,x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u1t% (_h  
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 $SM# < @  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) O?U'!o=  
XID<(HBA"!  
|3F02  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 A6GE,FhsG  
cU ? 0(z7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M(jgd  
class unary_op : public Rettype GN-mrQo  
  { fNb`X  
    Left l; ,$;yY)x7U  
public : , FhekaA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} '6Ay&A3N]  
CF+_/s#j^  
template < typename T > 350_CN,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u`y><w4i  
      { [!}:KD2yX  
      return FuncType::execute(l(t)); /TZOJE(2j  
    } NLS%Sq  
/3e KN  
    template < typename T1, typename T2 > 8CnRi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const an4GSL  
      { @7n/Q(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @kk4]:,w  
    } ojQI7 Uhw  
} ; H,+I2tEs  
H2Z1TIh  
]?3un!o3o  
同样还可以申明一个binary_op zXv3:uRp.  
e_s&L,ze  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?47@ o1  
class binary_op : public Rettype Vnx,5E&  
  { ?"zY" *>4  
    Left l; RQ'exc2x0  
Right r; 6:q"l\n>  
public : h.-@ F  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~.A)bp  
5O~HWBX.  
template < typename T > Mr?Xp(.}G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 43={Xy   
      { T^T[$26  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Y|8:;u'  
    } BhM '@g*  
nA P.^_K  
    template < typename T1, typename T2 > t]$P1*I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Eq$&qV-?(  
      { w4W_iaU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); v z^<YZMu  
    } q-]`CW]n  
} ; *H?!;u=8  
Gp4A.\7  
N5]0/,I}  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 p3]_}Y D[#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #+$G=pS'v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?*?RP)V  
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。 8>X d2X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! dDm):Z*`b  
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。。。 )\6&12rj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Cl ^\OZN\=  
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) 0{dz5gUde  
下面是修改过的unary_op )K,F]fc+O  
H2 $GIY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %Eb%V($  
class unary_op i/~1F_  
  { S}$r>[t  
Left l; ua5OGx  
  Kv.>Vf.T}_  
public : .so[I  
jy giG&H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =+-Yxh|*  
jeGj<m  
template < typename T > ]wKzE4Z/  
  struct result_1 "I=\[l8t  
  { t5'V6nv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; J9\a{c;.  
} ; 9cEv&3  
F>]m3(  
template < typename T1, typename T2 > Mk=mT3=#  
  struct result_2 %g1,N k  
  { ^ <Pq,u%k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YnxRg  
} ; n| b5? 3  
,y+$cM(  
template < typename T1, typename T2 > :JfE QIN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DXa=|T  
  { D\[h:8k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %]I ZLJ  
} &^}6 9  
|1ST=O7.LH  
template < typename T > +)j1.X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U$ F{nZ1  
  { '@jXbN  
  return OpClass::execute(lt(t)); +hE(Ra#  
} hSFn8mpXT  
ax{ ;:fW  
} ; Y$Q|J4z  
y`$Q \}fS  
FBpH21|/y  
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 Ma8_:7`>O  
好啦,现在才真正完美了。 z]2]XTmWs  
现在在picker里面就可以这么添加了: i&vaeP25)  
v.:3"<ur}  
template < typename Right > TQ`Rk;0R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const LJOr!rWi  
  { UTf9S>HS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #]#sGmW/L  
} ]S(%[|  
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。 /[6j)HIS  
jS+AGE?5e  
s/7 A7![  
d3W0-INL  
# eCjn  
十. bind *P 3V  
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。 `ORECg)  
先来分析一下一段例子 e"'#\tSG  
zGc: @z  
n+BJxu?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3/b;7\M  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +,yK;^b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 zoDH` h_  
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。 yuDZ~0]R  
我们来写个简单的。 >~`r:0',  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: I j$lDJS  
对于函数对象类的版本: ,_X /Gb6)  
59zENUYl  
template < typename Func > zH>hx5,k'X  
struct functor_trait @#P,d5^G  
  { vjQb%/LWl  
typedef typename Func::result_type result_type; ?Q-h n:F)  
} ; mk3_  
对于无参数函数的版本: /;tPNp{!dw  
wWSdTLX  
template < typename Ret > K{ \;2M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `E!N9qI?t$  
  { u ~3%bJ]  
typedef Ret result_type; vk>b#%1{  
} ; ~}!3G  
对于单参数函数的版本: ?[& 2o|  
u$D*tqxG  
template < typename Ret, typename V1 > (u]N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `u.t[  
  { O/.Uh`T`6  
typedef Ret result_type; *dvDap|8W  
} ; 8[|UgI,>z  
对于双参数函数的版本: RGn!{=  
Z0`T\ay  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > DhX#E&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,o^y`l   
  { {t Thy#  
typedef Ret result_type; 52. >+GC  
} ; S.Z9$k%   
等等。。。 M[z)6 .  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,^gyH \  
R|f~>JUF  
template < typename Func > qim 'dp:  
struct func_return 7T"XPV|W6  
  { rU;RGz6}  
template < typename T > r1<F  
  struct result_1 avy"r$v_&  
  { Ja SI^go  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^/5XZ} *  
} ; #/NS&_Ge0s  
,ZQZ}`x(  
template < typename T1, typename T2 > ATy*^sc&"  
  struct result_2 <BSc* 9Q  
  { P_c,BlfGMH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oW^*l#v  
} ; gORJWQv  
} ; \`ZW* EtPI  
]r3Kg12Mi  
S}f?.7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 V97,1`  
[w\9as/ E  
template < typename Func, typename aPicker > mKT>,M  
class binder_1 p-%|P ]&  
  { }gkM^*$:%  
Func fn; 6G}+gqbX  
aPicker pk; DfV~!bY  
public : oG7q_4+&  
wBQF~WY  
template < typename T > * ,v|y6  
  struct result_1 jqH3J2L  
  { `]LSbS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {QbvR*gv  
} ; 4CQ"8k(S"  
T~fmk f$  
template < typename T1, typename T2 > %+ FG,d  
  struct result_2 .>wv\i [p  
  { =?h~.lo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7 Sa1;%R  
} ; }|B=h  
\m=?xb8 f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }Z TGi,P c  
bln/1iS  
template < typename T > N)S!7%ne  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P]i =r] i  
  { QRLJ_W^&u  
  return fn(pk(t)); (_r EAEo  
} ubu?S%`  
template < typename T1, typename T2 > hUz[uyt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >K# ,cxY  
  { !;6Jng%  
  return fn(pk(t1, t2)); OG3/-K8R  
} GHF_R,7  
} ; `.#@@5e  
cL8#S>>u.  
5efxEt>U  
一目了然不是么? 51# "3S  
最后实现bind I _i6-<c.Q  
hF3&i=;.  
V@d )?T  
template < typename Func, typename aPicker > 55t\Bms{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `]$?uQ  
  { mL~z~w*s  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3`HnLD/  
} nK3 k]gLc{  
 ==/n(LBD  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0aR,H[r[?  
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。 ,}xbAA#  
BpO9As 1um  
十一. phoenix 1\dn 1Hh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /,5Z-Z*wq  
}a&mY^  
for_each(v.begin(), v.end(), kW6%32  
( :L0/V~D  
do_ kllQca|$4  
[ 4c~>ci,N?(  
  cout << _1 <<   " , " [ neXFp}S  
] +TeFt5[)h  
.while_( -- _1), ,pq{& A  
cout << var( " \n " ) :9l51oE7  
) ovf/;Q/}  
); K:yr-#(P/  
lf>nbvp  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: =A[5= k>  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor __p_8P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *i$ePVU  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F5gObIJtuY  
v7trr W}  
K&A;Z>l,v5  
template < typename Cond, typename Actor > (L6Cy% KgV  
class do_while h3u1K>R)  
  { t~K%.|'0  
Cond cd; RE46k`44  
Actor act; Aj"7q  
public : oB c@]T5>  
template < typename T > !)NidG  
  struct result_1 s[3fqdLP&  
  { Az*KsY{/r  
  typedef int result_type; %4>x!{jwV  
} ; ){Mu~P  
SKXBrD=-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x.DzViP/  
ro| vh\y  
template < typename T > I#A2)V0P)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (!K+P[g  
  { X=p"5hhfn  
  do c^I0y!  
    { P-z`c\Rt  
  act(t); !FG%2L4?,5  
  } ]j.k?P$U}  
  while (cd(t)); K <`>O, F  
  return   0 ; S0@T0y#  
} LZ~`29qw(  
} ; ~o15#Pfn/  
T|'&K:[TJ  
l\q} |o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )c tr"&-  
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。 >w'$1tc?+F  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %l9$a`&  
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。  7 Yv!N  
下面就是产生这个functor的类: mv Ov<x;l  
~I_owCVZ  
8<PKKDgbfd  
template < typename Actor > mVH,HqsXa  
class do_while_actor H:oQ  
  { SX+RBVZU  
Actor act; cqL(^R.  
public : )r!e2zc=Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V 7<eQ0;m  
;[5r7 jHU  
template < typename Cond > k 'zat3#f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,-#GX{!  
} ; `<vxG4=62\  
we]>(|  
o42`z>~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Pern*x9$  
最后,是那个do_ {sc[RRN~C  
a1x7~)z>zi  
Z[IM<S9lz  
class do_while_invoker e6P[c=m #  
  { Rl@$xP  
public : -z C]^Ho@  
template < typename Actor > hLuJWjCV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yFeeG3 n3  
  { $p6N|p  
  return do_while_actor < Actor > (act); Q-('5a19J  
} :1<~}*B@{  
} do_; M9"Sgb`g  
;L6Xs_L~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? L$JI43HZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .9 kyrlm  
最后来说说怎么处理break和continue h[U7!aM  
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。 j@P5(3r  
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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