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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda UP18?uM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 + [JvpDv%  
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, Y ,Iv<Hg  
=N62 ){{  
Q"6:W2#v  
'F\@KE -d  
  class filler <sALA~p|0  
  { 7Rba@ cs9  
public : A#yZh\#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |6cz r  
} ; fEdp^oVg  
eSqKXmH[m  
Bb,l.w  
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: 3Kx&+  
=bx;TV  
tJ"8"T#6Vr  
6aw1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9BZyCz  
FO"sE`  
Qj1q x;S  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &V`~ z e  
ftr8~*]O  
'7oWN,-  
yHXQCWY{8;  
二. 战前分析 }T)0:DF1,  
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。 Ft<6`C  
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 %4=r .9  
U<YP@?w  
o*fNY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n(}W[bZ4  
  /* --------------------------------------------- */ oMb&a0-7u  
vector < int *> vp( 10 ); ^=CO gO]e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); BF="gZoU<  
/* --------------------------------------------- */ -4%{Jb-1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TFQX}kr]  
/* --------------------------------------------- */ b1*5#2rs.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); C[-M ~yIL  
  /* --------------------------------------------- */ "^Ax}Jr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ajy +%sXf=  
/* --------------------------------------------- */ !OCb^y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \CY_nn|&g  
ujLz<5gKuO  
Vr<eU>W  
U.$7=Zl8t  
看了之后,我们可以思考一些问题: m0}1P]dc  
1._1, _2是什么? 8]`LRzM  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ?2q;`Nb  
2._1 = 1是在做什么? + a,x  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 }akF=/M  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 aqw;T\GI+~  
 )S8fFV  
pV^(8!+  
三. 动工 &OM e'P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]8m_+:`=  
6T qs6*  
7)i6L'r  
;VS\'#{e  
template < typename T > (lz Z=T  
class assignment +o4W8f=Ga  
  { fz[-pJ5[  
T value; \#hp,XV>  
public : [ r<0[  
assignment( const T & v) : value(v) {} C$<['D?8  
template < typename T2 > 1.U9EuI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1v?|n8  
} ; [PhT zXt  
.H33C@  
%3@a|#g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  |Ok=aV7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zm&?G  
mdB~~j  
O0~Qh0~l  
YQ`m;<  
  class holder J;|i6q q  
  { s?,\aSsU@  
public : a3Fe42G2c|  
template < typename T > '",+2=JJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0sR+@\  
  { |EjMpRNE  
  return assignment < T > (t); D-S"?aO-  
} *}Cm/li/w  
} ; !8Mi+ZV  
8%,u~ELA  
u&npUw^Va  
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: ,K-?M5(n9  
"%?$BoJR0  
  static holder _1; S_|VlI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 { ML)F]]  
}u `~lw(Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fJdTVs@  
而不用手动写一个函数对象。 ^h5h kIx0  
'ZXd |WI  
*;0Ods+IcY  
,QZNH?Cp/  
四. 问题分析 5/f"dX  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 gNj~o^6|@  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 jg3 X6/'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z7PmyU >  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "Ei' FM  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BM+>.  
{I9<W'k{  
五. 问题1:一致性 "/~KB~bB  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| r/e} DYL&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )C^@U&h&  
O~bJ<O=?  
struct holder 6$ \69   
  { _enS_R  
  // gc"A Tc  
  template < typename T > ebTwU]Nb  
T &   operator ()( const T & r) const Y *?hA'  
  { FDQP|,  
  return (T & )r; f.{/PL  
} &~MM\,KML  
} ; l(j._j~p  
}^"#&w3<  
这样的话assignment也必须相应改动: ys DGF@wZC  
62Q`&n6  
template < typename Left, typename Right > ~ ~U,  
class assignment `}o{o  
  { 8n~ o="  
Left l; "NOll:5"(  
Right r; %'3Y?d  
public : rWS],q=c  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F./$nwb  
template < typename T2 > ~z$+uK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0\DlzIO  
} ; yq]/r=e!k  
.EXxNB]%Y&  
同时,holder的operator=也需要改动: "( NJ{J#A  
<)4>"SN&^  
template < typename T > *3s,~<''%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #P/}'rdt  
  { $>6Kn`UX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); SYaL@54  
} Nxr%xTD  
[qHtN.  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 NB)$l2<d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {K ,-fbE  
;]I~AGH:  
return l(rhs) = r; *m.4)2u=  
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。 f)9{D[InM^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZD`p$:pT  
m1{OaHxKh  
template < typename Tp > y-R:-K XH=  
class constant_t JXKo zy41  
  { !`qw" i  
  const Tp t; >@+ r|  
public : <HMmsw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3Jj 3!aDB  
template < typename T > ^oH!FN`;{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Fb^f`UI  
  { k.K;7GZC  
  return t; &:}}T=@M1  
} ^QbaMX  
} ; M?G4k]  
&?(472<f**  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 daN#6e4Z+;  
下面就可以修改holder的operator=了 NU |vtD  
Ua\<oD79]  
template < typename T > }&qr"z4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0OF]|hH  
  { nA 5-P}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l~j{i/>  
} GkYD:o=qx  
`bMwt?[*  
同时也要修改assignment的operator() Q ~>="Yiu  
T*v@hbJ  
template < typename T2 > V(6GM+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u .R   
现在代码看起来就很一致了。 _^Yav.A=  
a/s6|ri`0  
六. 问题2:链式操作 ; +%|!~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5l,Q=V^@l  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Y&y5^nG  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 6fcn(&Qk  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 4M3{P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <F#/wU^9  
f3M~2jbv'p  
template < typename T > d`ESe'j:  
struct result_1 n1+,Pe*)  
  { [>xGynU0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M%@ =BT  
} ; O}cg1Q8p  
* u{CnH  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: RQt\_x7P  
0$e]?]X6  
template < typename T > /'WVRa  
struct   ref $kCXp.#k@~  
  { [2Rw)!N  
typedef T & reference; xGVL|/?8  
} ; 1 6G/'Hb  
template < typename T > I15g G.)  
struct   ref < T &> ?KF.v1w7  
  { {H$m1=S  
typedef T & reference; GFmVR2z_+  
} ; i=DoK{`L  
8"2X 8C8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: aVbv.>  
9_5tA'Q  
template < typename T > eq(Xzh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const WTZr{)e  
  { dX>l"))yR  
  return l(t) = r(t); tW7*(D  
} "J(7fL$!  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 fsVQZ$h73  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^7O,Vk"Z  
2Y'=~*tV  
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 d/3 k3HdL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8 ?+t+m[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6:o?@%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 jhmWwT/O8^  
最后的布局是: *[?DnF+  
                Add n^m6m%J)  
              /   \ M.QXwIT  
            Divide   5 +""8aA  
            /   \ JkMf+ !  
          _1     3 Mk"V%)1k  
似乎一切都解决了?不。 zZ\2fKrpg  
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。 A! j4;=}  
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。 <u9U%V si  
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: %}%vey  
d,0Yi u.p  
template < typename Right > Mb#-I GZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l<l6Ey(  
Right & rt) const eE'2B."F  
  { "0yO~;a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kb>/R/,9  
} gbJz5EEq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]\Tcy[5  
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。 U]h5Q.<SG  
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。 !ENb \'>J>  
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。 ?MhY;z`=  
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。 |Skxa\MI  
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? L>qLl_.  
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: 1vF^<{%v  
(!^(74  
template < class Action > o]vU(j_Ju  
class picker : public Action (8*& 42W  
  { Y"U -Rc  
public : T;u>]"S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,Uh7Q-vd  
  // all the operator overloaded 1Lf:TQB  
} ; [|\JIr=of5  
e2v[ma-  
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。 Jm+hDZrW  
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: ,&\uuD&.@  
Yy"05V.  
template < typename Right > 1x^(vn#=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -$]Tn#`Fb  
  { ?r,lgaw  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D%0GXUp  
} )D:I@`*  
=N9a!i i|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > K] ^kUN_  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 M)U 32gI:  
x@I(G "  
template < typename T >   struct picker_maker U&D"fM8  
  { )&j4F)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }cL9`a9j  
} ; L##lXUl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U[a;e OLx  
  { GCUzKf&  
typedef picker < T > result; _:,:U[@Vz  
} ; JWa9[Dj  
x"Hi!h)v  
下面总的结构就有了: ^/3R/;?  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 0r?}LWjf  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 *\Y \$w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Qn77ZpL:LJ  
至此链式操作完美实现。 1>"K<6b+  
A&2)iQ  
CE$c/d[N.  
七. 问题3 wPn#>\/L  
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。 <.0-K_  
%s;#epP$  
template < typename T1, typename T2 > *:q3<\y{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pN)9 GO5  
  { @eRR#S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _M/ckv1q@  
} D-/K'|b  
6BihZ|H04  
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: ag-\(i;K]  
m"~^-mJ-  
template < typename T1, typename T2 > vMiZ:*iaj@  
struct result_2 Bf;dp`(/   
  { 8"4&IX  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '*5I5'[ X,  
} ; LFCcV<~  
o yBBW?m  
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? $/aZ/O)F  
这个差事就留给了holder自己。 xq2{0q  
    ^G+1nY4? J  
x?:[:Hf   
template < int Order > F#X&Tb{  
class holder; -bo5/`x  
template <> 2Y)3Ue  
class holder < 1 > jmbwV,@Q2  
  { +s:!\(BM  
public : }@Ij}Ab>  
template < typename T > `/:ZB6  
  struct result_1 _-&\~w  
  { ~Cx07I_lf  
  typedef T & result; YK/?~p9:  
} ; |hjm^{!TpW  
template < typename T1, typename T2 > u=h:d+rq@  
  struct result_2 $ZD1_sJ.  
  { nk,X6o9%  
  typedef T1 & result; :A\8#]3  
} ; ~a:0Q{>a  
template < typename T > r^mP'#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8,pnm  
  { XO+^q9  
  return (T & )r; l+'@y (}Q  
} K14e"w%6rs  
template < typename T1, typename T2 > <FIc!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZR<T\w  
  { $DZ\61  
  return (T1 & )r1; 2r2qZ#I}  
} 66*/"dBwm  
} ; 0b9;v lGq$  
PpD ?TAlA  
template <> nc#}-}`5  
class holder < 2 > s l|n]#)  
  { Amf gc>eJ  
public : tr6<89e(o  
template < typename T > r#^/qs(~  
  struct result_1 P#(BdKjM  
  { ~ztsR;iL  
  typedef T & result; =B g  
} ; a9C8Q l  
template < typename T1, typename T2 > (+d7cln  
  struct result_2 )-q#hY  
  { v /{LC4BF  
  typedef T2 & result; luYkC@I@a  
} ; kw&,<V77~  
template < typename T > =X[]0.I%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j:# wt70  
  { `9BZ))Pg  
  return (T & )r; <H{%`  
} fmf3Hp@  
template < typename T1, typename T2 > nFU'DZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p< i;@H;:  
  { `iYiAc  
  return (T2 & )r2; W 86`R  
} Tf/jd 3>  
} ; 45` i  
~0"(C#l 9  
jj2 [Zh/h  
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> >。 +;uP) "Q/L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: e^)+bmh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N t]YhO  
q}[g/%  
return l(i, j) = r(i, j); W($}G_j[B1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4RCD<7  
SJb+:L>  
  return ( int & )i; (- `h8M  
  return ( int & )j; RKoM49W  
最后执行i = j; jC3ta  
可见,参数被正确的选择了。 EkotVzR5  
!sWKi)1  
m20:{fld  
U.]5UP:a  
JDcc`&`M  
八. 中期总结 e 4-  
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: #9-qF9M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 u~WBu|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 npC:SrI%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l"70|~  
w U".^ +  
8aDh HXI  
s8L=:hiSf)  
32nB9[l  
Dv~W!T i  
九. 简化 0LEJnl  
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。 84g$V}mp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \)KLm  
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: RCM;k;@8V  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1vKAJ<4W  
  +-*/&|^等 FXMrD,qVg  
2. 返回引用。 Qh*"B  
  =,各种复合赋值等 En01LrC?  
3. 返回固定类型。 {m%]`0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {k BHZ$/  
4. 原样返回。 T<:mG%Is  
  operator, 9e5XS\  
5. 返回解引用的类型。 je_:hDr  
  operator*(单目) = BcKWC  
6. 返回地址。 []^fb,5a  
  operator&(单目) jSi\/(E  
7. 下表访问返回类型。 =.T50~+M  
  operator[] Nfv.v1Tt+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @">^2  
  operator<<和operator>> ?'>pfU  
&CP]+ at  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 N_jpCCG~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +H"[WZ5  
#aHPB#  
template < typename Left > EWz,K] _'  
struct value_return '" MT$MrT  
  { 1ym^G0"s  
template < typename T > &+0WZ#VI  
  struct result_1 {`RCh]W  
  { py \KY R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]#$l"ss,  
} ; bhk:Szqz  
6:\0=k5  
template < typename T1, typename T2 > PB[ Y^q  
  struct result_2 a-[:RJW  
  { !*I0}I ~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \%],pZsA~  
} ; tW$Di*h  
} ; d WKjVf  
wE*o1.  
9NXL8QmC8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2TQyQ%  
JSp V2c5Q  
下面我们来剥离functor中的operator() q>X30g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y8i'=Po%,  
9Rf})$o+  
return l(t) op r(t) ^9_4#Ep(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) tJ 3Hg8;  
return op l(t) "}|&eBH^<  
return op l(t1, t2) +"yt/9AO  
return l(t) op Nw3K@ Ge  
return l(t1, t2) op [hhPkJf|f  
return l(t)[r(t)] ve3-GWT{C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] tBB\^xq:  
Hl|EySno  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: -F->l5  
单目: return f(l(t), r(t)); cc0e(\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v35!? 5{  
双目: return f(l(t)); %[l#S*)~  
return f(l(t1, t2)); :,8eM{.Q  
下面就是f的实现,以operator/为例 E]MyP=g$  
xZ\`f-zL  
struct meta_divide r &.gOC  
  { ]K<mkUpY  
template < typename T1, typename T2 > Xi  8rD"v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;rvZ!/  
  { Jxo#sV-  
  return t1 / t2; U"T>L  
} s[dq-pc "  
} ; i3dV2^O  
cXDG(.!n7B  
这个工作可以让宏来做: K?J?]VCw  
=w,cdU*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W)LtnD2 w  
template < typename T1, typename T2 > \ (R{|*:KP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *K#Ci1Q  
以后可以直接用 "e;wN3/bF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ! <O,xI'  
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 _~}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。。。) }f;cA  
&sA@!  
Y^(NzN  
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 Kk9eJ\  
PrQs_ t Ni  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <jz\U7TBf  
class unary_op : public Rettype be+]kp  
  { yN/Uyhq  
    Left l; i w(4!,4~  
public :  b^dBX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9zKbzT]  
nW"ml$  
template < typename T > sry`EkS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Om,M8!E  
      { 5^0K5R6GQf  
      return FuncType::execute(l(t)); #J w\pOn  
    } (X|`|Y  
S(NUuu}S  
    template < typename T1, typename T2 > VT:m!<^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b&g`AnYT  
      { kN8?.V%Utw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x7!YA>  
    } ^`f( Pg!  
} ; wK*b2r}0/  
0(h'ZV  
egHvI&w"o  
同样还可以申明一个binary_op n[c/L8j  
)BX-Y@fpA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uzO3_.4Y  
class binary_op : public Rettype  ~=Q|EhF5  
  { p}K\rpvJpu  
    Left l; 41s[p56+@  
Right r; *nYb9.T]i  
public : O8<@+xlX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2E/yZ ~2s  
P$hmDTn72  
template < typename T > *{%d{x}l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $g@-WNe  
      { xA#'%|"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  gU%R9  
    } nep-?7x  
R) 'AI[la  
    template < typename T1, typename T2 > ;FH_qF`.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i9B1/?^W&  
      { ;sZHE &+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s]@k,%  
    } <uL0 M`u3  
} ; R)u ${  
>=!$(JgX  
@;P\`[(*  
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 3`^NaQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q VJvuiUh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H'2Un(#Al  
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。 RXWS,rF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?6>rQ6tBv  
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~y7A<[^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w@Gk#  
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) :d`8:gv?  
下面是修改过的unary_op KGq4tlM6  
P6([[mmG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3^%sz!jK+  
class unary_op FK!UUy;  
  { )WR*8659e  
Left l; {WYmO1  
  c:f++||  
public : <Q%:c4N  
?[~)D}] j  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x}*Y =Xh  
vo3[)BDbT  
template < typename T > W*D].|  
  struct result_1 ypA)G/;  
  { (g 9G!I   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /&Vgo ~.J  
} ; `ek On@T0  
F?!  
template < typename T1, typename T2 > `<x|< ey  
  struct result_2 VjhwafYC  
  { *d/,Y-tl  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ja|XFs~  
} ; "RG #e +  
u9~RD  
template < typename T1, typename T2 > j6.'7f5M<H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PdNxuy  
  { .jps6{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3NA G}S  
} 5q>u]n9]  
M!E#T-)  
template < typename T > |Je+y;P7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M_monj}Z  
  { eOI#T'5  
  return OpClass::execute(lt(t)); J&jNONu?  
} my(yN|  
9b}AZ]$  
} ; 8G0DuMI5  
TR([u  
JHCV7$RS  
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 lS:R##  
好啦,现在才真正完美了。 :1JICxAU  
现在在picker里面就可以这么添加了: qf qp}g\  
Y =BXV7\  
template < typename Right > 5NECb4FG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .1 =8c\%  
  { UW/{q`)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7Yjxx+X9  
} 05>xQx?"m4  
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。 FII>6c  
1>1ii  
*;I F^u1  
>RMp`HxDf  
r31H Zx1^  
十. bind /Dn  
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。 >=Z@)PAe  
先来分析一下一段例子 l .wf= /  
/Vy8%   
;PrL)!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?fXlrJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >&kb|)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Pv(icf l|  
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。 dqvgyyq  
我们来写个简单的。 Mi5"XQ>/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !Ci\Zg  
对于函数对象类的版本: [!v| M  
cLD-,v;c  
template < typename Func > i%R2#F7I  
struct functor_trait 43?J~}<Vs  
  { +J~q:b.  
typedef typename Func::result_type result_type; XS'0fq a  
} ; D(]])4  
对于无参数函数的版本: N>A*N,+  
#(`@D7S"  
template < typename Ret > /N>bEr4w  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3C8W]yw/s  
  { t/baze;V  
typedef Ret result_type; s: .5S  
} ; Y_) aoRjB  
对于单参数函数的版本: zFtwAa=r  
$K,6!FyBa  
template < typename Ret, typename V1 > ^5l4D3@E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > CbA2?(1o1  
  { $ZPiM  
typedef Ret result_type; 5^\f[}  
} ; U/JeEI%L  
对于双参数函数的版本: ?6bk&"T?  
(zFUC]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V+()`>44  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > oj7X9~ nd  
  { w:z@!<  
typedef Ret result_type; tzxp0&:Z].  
} ; m_TZY_;  
等等。。。 jaAv_=93f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy U/B1/96lJ  
$rySz7NI  
template < typename Func > %KeQp W  
struct func_return G~{xTpL  
  { X^#.4:>.  
template < typename T > o%Lk6QA$  
  struct result_1 .bOueB-  
  { }[u9vZL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C/Ig.KmXF{  
} ; ({cgak  
:zC'jceO  
template < typename T1, typename T2 > m<BL/ 7  
  struct result_2 ,uD>.->  
  { 2&W(@wT$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -ANp88a  
} ; F*QD\sG:  
} ; 6dh@DG*k  
#EpDIL  
N b(f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &/J[PdSb$  
[UI4YZu}  
template < typename Func, typename aPicker > =*q:R9V  
class binder_1 eB:obz  
  { N,w;s-*  
Func fn; qVFz-!6b  
aPicker pk; |67j__XC  
public : U/M(4H3>H  
x7J|  
template < typename T > q4$R?q:^  
  struct result_1 rG"}CX`]:  
  { aW3yl}`{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Osb"$8im  
} ; G{ rUqo  
v&U'%1|  
template < typename T1, typename T2 > }Kq5!XJV9C  
  struct result_2 P,!k^J3:l  
  { >R?EJ;h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 181-m7W  
} ; {Gs&u>>R"^  
AQ-P3`bCb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} d8g3hyI5\  
Q=yQEh|Y  
template < typename T > '?Q [.{<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &_&])V)<\S  
  { `X]-blHo  
  return fn(pk(t)); F'Fc)9qFa<  
} WjGv%^?  
template < typename T1, typename T2 > J%xp1/= 2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sm}v0V.Js  
  { M6!kn~  
  return fn(pk(t1, t2)); ~aH*ZA*f  
}  'TV^0D"  
} ; qkv.,z"  
pi5Al)0  
)^)VyI`O  
一目了然不是么? IgC)YIhd  
最后实现bind 4(&00#Yxg2  
T}P| uP  
/'G'GQrr  
template < typename Func, typename aPicker > (@M=W.M#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [*?P2.bf  
  { #l-,2C~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ']f]:X;6 w  
} P]+^^ U  
Tp<=dH%$%"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]k{cPK  
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。 ZzI^*Nyg  
M!=v"C#  
十一. phoenix sEdWBT 8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: l~&efAJ-$  
`R8~H7{I6  
for_each(v.begin(), v.end(), < V"'j  
( .F)b9d[?  
do_ '[5tc fG#z  
[ F& H~JJ  
  cout << _1 <<   " , " +F 6KGK[  
] M.d{:&@`%  
.while_( -- _1), >Q+a'bd w  
cout << var( " \n " ) ,D3q8?j  
) "S[VtuxPCU  
); d[rxmEXht  
lyZof_/*  
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: 7z=Ss'O]  
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 TDY}oGmNn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \{G6!dV|S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^gkyi/z  
5.VA1  
7=T0Sa*;  
template < typename Cond, typename Actor > f]5bAs  
class do_while ;'ts dsu}  
  { `"(7)T{  
Cond cd; /R k5n  
Actor act; 3Luv$6  
public : fdd3H[  
template < typename T > r9s1\7]x  
  struct result_1 V}9wx%v  
  { \s<iM2]Kl  
  typedef int result_type; MkJL9eG  
} ; N3r{|Bu  
FL/y{;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} % C6 H(  
FPFt3XL  
template < typename T > 9z_Gf]J~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i>,5b1x~  
  { RLulz|jC  
  do orzdq  
    { Fw"~f5O  
  act(t); s/sH",  
  } q.<q(r  
  while (cd(t)); 2HQ'iEu$  
  return   0 ; 0<v~J9i  
} x 6,S#p  
} ; ,{8~TVO  
9KXp0Q?-$  
w=#&(xm0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). P$]Vb'Fz  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 g-}Vu1w0{6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ,fET.s^|U  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Y60ld7H  
下面就是产生这个functor的类: 4G_dnf_  
"-<u.$fE  
`r>WVPS|  
template < typename Actor > 4sZ^:h,1  
class do_while_actor !k<+-Lf:2  
  { X dB#+"[  
Actor act; e|MyA?`  
public : e>z7?"N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )\VUAD%~e7  
,~G _3Oz  
template < typename Cond > A| Y\Y}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y62;&{?m  
} ; 3\mFK$#sr  
g s'bv#4yd  
@4$F%[g h  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 OIewG5O  
最后,是那个do_ /~ V"v"7E  
rKJ%/7m  
1uXtBk6  
class do_while_invoker TF=S \ Q  
  { JxD@y}ZYE  
public : XkdNWR0  
template < typename Actor > $AsM 9D<BE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G|^gaj'9  
  { $yCj80m\  
  return do_while_actor < Actor > (act); =C#,aoa!  
} `/+7@~[RU  
} do_; j*xens$)  
`fc*/D  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^@[[,1"K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2EK\QWo  
最后来说说怎么处理break和continue ^x/0*t5};z  
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。 8~2A"<{ub  
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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