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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;y,5k?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C6VLy x  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 6c}h(TkB  
"H7dft/  
Pr3qo4t.L  
{+ ][5<q  
  class filler <`.X$r*  
  { o)h_H;  
public : QX!-B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} m,VOx7%n  
} ; V[RF </2T  
{:Orn%Q  
( Z619w  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Yrb{ByO&  
C].iCxn  
Q 8T]\6)m  
1#C4;3i,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); b,5~b&<h  
(SWYOMo"  
x6BuF_.   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YJ^] u}  
bn#"?6Z2  
zZ7;jyD  
b+%f+zz*h  
二. 战前分析 v| gw9  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 r A`V}>Xj  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 CnU*Jb  
uW=k K0E  
o m^0}$V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  ]3x?  
  /* --------------------------------------------- */ \9cbI3rGz  
vector < int *> vp( 10 ); HguT"%iv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]_Vx{oT7  
/* --------------------------------------------- */ hW%TM3l}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t#V!8EpBg  
/* --------------------------------------------- */ y<?kzt  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0g +7uGp:  
  /* --------------------------------------------- */ l}a)ZeR1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Sxnpq Vbk  
/* --------------------------------------------- */ n4s+>|\M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ./- 5R|fN  
P9GN}GN%v  
-C;^ 3R[ O  
m!gz3u]rN  
看了之后,我们可以思考一些问题: fFMlDg[];  
1._1, _2是什么? ?~l6K(*2  
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。 a+[RS]le  
2._1 = 1是在做什么? HU1h8E$-  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &4{KV.  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :nh_k4S@v  
? }Z1bH  
q]\:P.x!>  
三. 动工 fX(3H1$"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {'N Z.  
ls_'')yp  
cL-[ZvyVX  
}QN1|mP2  
template < typename T > JUsQ,ETn  
class assignment >NO[UX%yP  
  { D|lzGt  
T value; Y#]+Tm (+  
public : -j+UMlkB  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4~ q5,^kgB  
template < typename T2 > [^R^8k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Gk. ruQW"  
} ; |!1Y*|Q%s  
BTl k Etm  
NiNM{[3oS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p?{Xu4(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ED2a}Tt>Z  
h2)yq:87  
e h&IPU S  
!SC`D])l  
  class holder bo,_&4?  
  { szb_*)k  
public : i#&z2h-b  
template < typename T > >] qc-{>&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &)YQvTzs  
  { ^Xuvy{TkPH  
  return assignment < T > (t); ^7>3a/  
} [8.c8-lZ^  
} ; fsmN)_T  
XpIklL7  
Km%]1X7T6  
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: P!~MZ+7#&  
GSY(  
  static holder _1; QEm|])V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d)"3K6s|5  
6~0$Z-);(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z_PNI#h*  
而不用手动写一个函数对象。 bADnW4N`6;  
8J*"%C$qe  
TIx|L  
[=x[ w70  
四. 问题分析 Jz?j[  
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。 ;5wn67'  
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。 `Y+J-EQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o=u3&liBi  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~{*7"o/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^aIPN5CK  
n+! AnKq  
五. 问题1:一致性 1;d$#j  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 8a &:6Zuo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Zvhsyz|  
JBD7h5|Lc  
struct holder ,f kcp]}  
  { &w4?)#  
  // x"eRJii?  
  template < typename T > Xk:OL,c  
T &   operator ()( const T & r) const _G_Cj{w  
  { lackB2J9 A  
  return (T & )r; ?42<J%p  
} zuP B6W^  
} ; *aXF5S  
>@BnV{ d  
这样的话assignment也必须相应改动: ,V'o4]H  
,4 hJT  
template < typename Left, typename Right > he#J|p  
class assignment H1 2Fw'2  
  { h-g+g#*  
Left l; ke{8 ^X~#  
Right r; 7t3X)Ah  
public : |VKK#J/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C#QpQg2  
template < typename T2 > Pl(Q,e7O]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } FRcy`)  
} ; Twh!X*uQ  
kM!kD4&  
同时,holder的operator=也需要改动: d; [C6d  
?8HHA: GP  
template < typename T > "-y-iJ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const < |e,05aM  
  { 6L:x^bM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J`^ag'  
} 2C2fGYu  
,9?BcD1  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ai}mOyJs  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8][nmjk0  
QU#w%|  
return l(rhs) = r; ;g8R4!J  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 so^lb?g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vVj  
BW-`t-,E;  
template < typename Tp > tv>>l%  
class constant_t CF&NFSti^  
  { dL:-Y.?0M  
  const Tp t; 85lCj-cs  
public : M=.:,wRm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} QpZ:gM_  
template < typename T > :d3bt~b'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~7Y+2FZ  
  { V=)_yIS  
  return t; Qg^cf<X{i  
} Kfm5i Q  
} ; %?LOs H   
aGK?x1_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @*>@AFnf\Z  
下面就可以修改holder的operator=了 )@N2  
UYFwS/ RW}  
template < typename T > [N1hWcfvd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const aHlcfh9|  
  { nJbtS#`G4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _4TH4~cY  
} qd+h$ "p  
W>!_|[a  
同时也要修改assignment的operator() tc_286'x  
c?P?yIz6p  
template < typename T2 > :iFIQpk  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ! N|0x`  
现在代码看起来就很一致了。 syk!7zfK  
nv)2!mAh\  
六. 问题2:链式操作 ;V^ 112|C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vQ<90Z xqB  
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。 N03G>fZ  
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。 R,)}>X|<  
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。 Xm+8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'iy*^A `Y  
0$_oT;{8  
template < typename T > YiYV>gaf"H  
struct result_1 vK(i 9>;7  
  { lW<PoT  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |4 v0:ETb$  
} ; AGH|"EWG  
+$X#q8j06  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: A3vUPWdDk  
tcI}Ca>u  
template < typename T > x2@U.r"zo  
struct   ref 0_k '.5l%  
  { &GNxo$CG  
typedef T & reference; v4?x.I  
} ; Jwj%_<  
template < typename T > np%\&CVhN  
struct   ref < T &> y+!+ D[x  
  { JBZUv  
typedef T & reference; *J$=.fF1  
} ; $=5=NuX  
BQBeo&n6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RE}?5XHb  
: m)   
template < typename T > Ib|Rf;J~-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const CL)lq)1(  
  { A; 5n:Sd  
  return l(t) = r(t); *"WDb|PBb  
} J\J?yo 6  
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。 @)-sTgn  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !l_lo`)  
Ad:TYpLD  
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 .P.z B}0=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tyfTU5"x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1mfs 4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {*[\'!d--.  
最后的布局是: \|]Z8t7  
                Add M(RZ/x  
              /   \ /D5`   
            Divide   5 ;=geHiQHA  
            /   \ I+Jm>XN  
          _1     3 L,SGT8lL  
似乎一切都解决了?不。 dcLA1sN,  
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。 k4,BNJt'Z  
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。 ?6(I V]  
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: UJ0<%^f  
rm4.aO~-F  
template < typename Right > vy_D>tp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const '7D,m H  
Right & rt) const 4%2~Wi8  
  { !l|5z G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cZH-"  
} XQ%?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 so)"4 SEu  
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。 jx.[#6e  
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。 MS>t_C(  
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。 rSxxH]-  
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。 {g2@6ct  
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? #?*WPq  
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: pAb.c  
NM]s8cK_  
template < class Action > _$wmI/_J M  
class picker : public Action WuPH'4b 5  
  { ?6L&WB  
public : 6 ` Aj%1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "VkTY|a  
  // all the operator overloaded tniDF>Rb  
} ; y;t6sM@  
YX=2jI  
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。 BBH0OiV=  
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: `Ja?fI'H-  
!>BZ6gn5  
template < typename Right > lY~4'8^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const HS{(v;  
  { *+TH#EL2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); } X^|$  
} %{(x3\ *&  
hX`hs- *qM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o;W`4S^  
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。 $e\h}A6  
1z&Ly3  
template < typename T >   struct picker_maker cTD!B% x  
  { uC8L\UXk  
typedef picker < constant_t < T >   > result; CbPuoOl  
} ; Oy<5>2^P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "z0zpHXek  
  { OkCQ?]  
typedef picker < T > result; 4l!@=qwn  
} ; ndjx|s)E  
5Xl /L  
下面总的结构就有了: NE/m-ILw  
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。 o q4}3bQ  
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。 nSF``pp+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {fha`i  
至此链式操作完美实现。 pl5P2&k  
Tneq6>  
JC}f-%H?K  
七. 问题3 A a= u+  
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。 t~E<j+<2B  
! iptT(2  
template < typename T1, typename T2 > %V1Z~HC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P6 ;'Sza  
  { Di@GY!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N[<H7_/3  
} r'dr9"-{  
"p/j; 6H  
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: /,MJq#@K  
d~/q"r1"  
template < typename T1, typename T2 > JCPUM *g8  
struct result_2  t^xTFn  
  { z-@=+4~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3I!?e!y3(  
} ; -29gL_dk.  
2u"7T_"2D  
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? =/u% c!  
这个差事就留给了holder自己。 pG34Qw  
    V7Z4T6j4  
o]ag"Q  
template < int Order > uGwJ K`!~  
class holder; [6)UhS8  
template <> KjFK/Og.  
class holder < 1 > Ti2Ls5H}  
  { `} m Q  
public : v?0r`<Mn  
template < typename T > &-czStQ  
  struct result_1 [U@ *1  
  { "+z?x~rk  
  typedef T & result; K]qM~v<A  
} ; R64!>o"nED  
template < typename T1, typename T2 > T;diNfgg  
  struct result_2 s-Aw<Q)d  
  { :LWn<,4F&  
  typedef T1 & result; RbGJ)K!  
} ; 9prU+9  
template < typename T > YXU|h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'qArf   
  { =\,uy8HX  
  return (T & )r; zP:cE  
} FYb34LY  
template < typename T1, typename T2 > W(25TbQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 65oWD-  
  { zOHypazOTq  
  return (T1 & )r1; ^9_U Uzf\  
} c(U  
} ; [w0/\]o  
Z2Zq'3*  
template <> y8s!M  
class holder < 2 > [3W*9j  
  { ;uqx@sx ;  
public : lJzl6&  
template < typename T > tM,%^){p$  
  struct result_1 ' JdkUhq1V  
  { WKr X,GF  
  typedef T & result; O1D6^3w  
} ; h 6%[q x<  
template < typename T1, typename T2 > R*zO dxY  
  struct result_2 N7%TYs  
  { v! 42 DA)  
  typedef T2 & result; ckjrk  
} ; ,;<RW]r-P  
template < typename T > MlJVeod  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (>=7ng^  
  { 2/36dGFH  
  return (T & )r; 0Rz(|jlbS  
} `p0ypi3hn  
template < typename T1, typename T2 > A])P1c. 7"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K9[e>  
  { LhzMAW<L4  
  return (T2 & )r2; G ){g  
} <&pKc6+{  
} ; ?Pwx~[<1""  
LF?P> 1%-  
Sd))vS^g  
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> >。 EPX8Wwf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H@l}[hkP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >Z Ke  
y/? &pKH^  
return l(i, j) = r(i, j); pO~c<d}b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .> Z,uT^A  
r7]"?#  
  return ( int & )i; mxFn7.|r~  
  return ( int & )j; =q(GHg;'  
最后执行i = j; 'R9g7,53R  
可见,参数被正确的选择了。 |xr\H8:(!  
1%J.WH6eQ  
sT1&e5`W  
~vgA7E/XV  
I,ci >/+b  
八. 中期总结 [m'CR 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: DlyMJ#a  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 K3mA XC,d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?Qqd "=k4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor va|rO#.=  
{13!vS%5  
Vv*NFJ|  
T~gW3J  
*~z#.63oZ  
DB`QsiC)  
九. 简化 zzZg$9PT[  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ]M,06P>?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wk\L*\@Y}  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: % do1i W  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h4fLl3%H  
  +-*/&|^等 \k.vN@K#  
2. 返回引用。 X1A<$Am1  
  =,各种复合赋值等 NvtM3  
3. 返回固定类型。 jN/C'\Q L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) fP%Fyg^k  
4. 原样返回。 (A/0@f1#  
  operator, S<6k0b(,_3  
5. 返回解引用的类型。 S{p}ux[}=  
  operator*(单目) .dq "k  
6. 返回地址。 N<JHjq  
  operator&(单目) o*ANi;1]&B  
7. 下表访问返回类型。 6ri#Lw  
  operator[] 8 #oR/Nt  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #Ogt(5Sd  
  operator<<和operator>> |$hgT K[L  
FfMnul  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 V!|e#}1 /  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: SFjU0*B$  
=^h~!ovj:  
template < typename Left > L2-^! '  
struct value_return mog9jw  
  { b>cafu  
template < typename T > /N^~U&7  
  struct result_1 'pP-rdx  
  { `1p 8C%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; kI*UkM-  
} ; eZF'Ck y  
CJNG) p  
template < typename T1, typename T2 > P#G.lft"O  
  struct result_2 s` >H  
  { Q!CO0w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r(uP!n1+  
} ; (;6s)z  
} ; :%_q[}e  
HdQj?f3  
Li`hdrO'ii  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]TK=>;&  
3n(*E_n  
下面我们来剥离functor中的operator() t]m!ee8*X<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]b[,LwB\`~  
rm+v(&  
return l(t) op r(t) 85>S"%_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) & 5 <**  
return op l(t) rFXSO=P?Z  
return op l(t1, t2) &?a.mh/8[[  
return l(t) op QjukK6#W  
return l(t1, t2) op (Nz]h:}r  
return l(t)[r(t)] R "E<8w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0#|7U_n  
t*+! n.p  
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:  t.3 \/  
单目: return f(l(t), r(t)); 0K3Hf^>m  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); l L2-.!]R  
双目: return f(l(t)); l]vohLz 3!  
return f(l(t1, t2)); fykI,!  
下面就是f的实现,以operator/为例 Oje|bxQ  
H2\1gNL  
struct meta_divide sX'U|)/pD  
  { 1*R_"#  
template < typename T1, typename T2 > mrnxI#6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +Hy4s[_|  
  { xw%)rm<t  
  return t1 / t2; g.*&BXZi  
} {a4xF2  
} ; Pe,;MP\2  
#1l7FT?q  
这个工作可以让宏来做: 5LMj!)3  
a"qR J-@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /Nqrvy=  
template < typename T1, typename T2 > \ OLFt;h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ??TdrTS  
以后可以直接用 </w 7W3F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) fu>Qi)@6a1  
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 Fg@ ACv'@  
(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。。。) 3Wj,}  
~x+Ykq0  
ib Ue*Z["1  
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 F^TAd  
D%GGu"@GO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~j}J<4&OvC  
class unary_op : public Rettype 8dV=1O$ /  
  { GEi MmH?  
    Left l; vU9~[I`^p  
public : }wkaQQh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -,@bA @&  
=|# w.(3y  
template < typename T > -y<x!61  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [0{wA9g  
      { fB[\("+  
      return FuncType::execute(l(t)); 1HXlHic  
    } tBTJmih"  
,# iZS&  
    template < typename T1, typename T2 > )6C`&Mj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $:]tcY-L9  
      { oYg/*k7EDX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *?b@>_1K  
    } "0<Sd?Sz  
} ; 4d6% t2  
;:^ Lv  
1bDJ}M~]z  
同样还可以申明一个binary_op wV %8v\  
V4oak!}?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d.b?! kn  
class binary_op : public Rettype 6o9sR)c ?  
  { XL?A w  
    Left l; Ahd\TH  
Right r; x{QBMe`  
public : IE@ z@+\(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G#g{3}dcK  
rkP4<E-M  
template < typename T > '@S,V/jy0z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HD~jU>}}  
      { J,`_,T  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j`+0.Zlq  
    } w+3>DEfz  
u,!4vKx  
    template < typename T1, typename T2 > b e_C>v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ->Q`'@'|P  
      { U !.~XT=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @qpYDnJ:  
    } JYl\<Z' {  
} ; ,Os7T 1>  
Yo@m50s$  
]zy~@,\  
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 U"/yB8!W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,?t}NZY&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1riBvBT  
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。 D@}St:m}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <XY;fhnB  
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。。。 Iy6p>z|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 i)GeX:  
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) rS=tcB O  
下面是修改过的unary_op okVp\RC  
%zRiLcAT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > '?z9,oW{  
class unary_op nP5d?  
  { //6^+-he  
Left l; d~vTD|Et  
  +$(71#'y  
public : d"LoK,p#  
tru;;.lj8K  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K`,nW6\  
$dr27tse&<  
template < typename T > V> 1D1  
  struct result_1 y4 dp1<t%  
  { XX*'N+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8H&_,;  
} ; Y>(ZsHu  
mL8A2>Gig  
template < typename T1, typename T2 > >~.Zr3P6kC  
  struct result_2 V@ LN 1|  
  { `WP@ZSC6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |R[v@c`pn  
} ; J2)-cY5G  
Wk0>1 rlu  
template < typename T1, typename T2 > e~tr^$/(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iLjuE)6-$  
  { d3\OHkM0^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9k(*?!\;  
} >cBGw'S  
cZCGnzy  
template < typename T > ( [K2:n\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v; je<DT  
  { y21)~  
  return OpClass::execute(lt(t)); L7i}Ga!8  
} 16a_GwfM  
Q x9>,e6+  
} ; +3NlkN#  
./7&_9| <  
}<6oFUZ  
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 T][-'0!  
好啦,现在才真正完美了。 \[@Q}k[  
现在在picker里面就可以这么添加了: Y\+(rC27  
# q0Ub-  
template < typename Right > 7}2sIf[I  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '*o7_Ez-{  
  { .Z(S4wV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); stf,<W  
} {m?K2]](  
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。 K> c8r8!  
Z/XM `Cy  
(#f m (@T  
r78u=r  
}:,o Y<  
十. bind GI0x>Z+  
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。 oG4w8+N  
先来分析一下一段例子 S3j]{pZ(z  
ak~=[7Nv  
Yio>ft&g]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xI/{)I1f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zbF:R[)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^yEj]]6  
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。 aF; ]7i@  
我们来写个简单的。 &CB.*\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: hqhu^.}]  
对于函数对象类的版本: 1qB!RIau  
h,!G7V  
template < typename Func > wGov|[X  
struct functor_trait dv1x 78xG>  
  { +cPE4(d  
typedef typename Func::result_type result_type; \Owful  
} ; nG4Uk2>  
对于无参数函数的版本: rX|y/0)F  
Q1O_CC}  
template < typename Ret > 2uJNc!&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iylBK!ou  
  { kT Z?+hx  
typedef Ret result_type; !s#'pTZk4  
} ; s2(w#n)  
对于单参数函数的版本: STFQ";z$  
2A@Y&g(6T7  
template < typename Ret, typename V1 > a in#_H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VuX >  
  { pJ 2:` f<;  
typedef Ret result_type; Z1)jRE2dl  
} ; cuV8#: i  
对于双参数函数的版本: 1_33;gP  
#Lhj0M;a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > LK   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ei+9G,  
  { !]{1h  
typedef Ret result_type; uFm(R/V  
} ; QoT3;<r}  
等等。。。 uv~qK:Nw(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /el["l  
B"?+5A7  
template < typename Func > !i~x"1  
struct func_return ^\7 x5gO  
  { n!l./>N  
template < typename T > \GbHS*\+  
  struct result_1 tpNtoqg_$  
  { yKe*<\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &(H)gjH  
} ; %ojR?=ON  
-$L],q_S^  
template < typename T1, typename T2 > 4BduUH  
  struct result_2 /A[oj2un  
  { *D09P%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HX /GLnY/X  
} ; NSxPN:  
} ; /IrR,bvA  
8XS {6<  
AihL>a%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qmue!Fv#g  
]@ Sc}  
template < typename Func, typename aPicker > 3gV&`>@  
class binder_1 ATMogxh  
  {  23(E3:.  
Func fn; mD^qx0o<  
aPicker pk; Bp$+ F/  
public : t=E|RYC(k  
!CVBG *E^l  
template < typename T > D_ Bx>G9  
  struct result_1 O%fp;Y{`  
  { 9znx1AsN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |=^#d\?]j  
} ; *Sz{DE1U  
^M"=A}h  
template < typename T1, typename T2 > Rvu3Qo+  
  struct result_2 ~J. Fl[  
  { Vk N[=0a,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mSk :7ozZ  
} ; v]`A_)[  
\:_.N8"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y#SmZ*zok  
fa+W9  
template < typename T > ExOB P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0r$hPmvv8  
  { JV?RgFy  
  return fn(pk(t)); @aiLG wh  
} rs 1*H  
template < typename T1, typename T2 > "k6IV&0 3x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Hp}F!X$  
  { NBg>i7KQ  
  return fn(pk(t1, t2)); -t~B@%  
} ![P(B0Ct/  
} ; xv#j 593  
<zDw& s2  
z?t(+^  
一目了然不是么? O[hbu![  
最后实现bind @DQ"vFj6<  
!k>H e*M}P  
Lx:N!RDw  
template < typename Func, typename aPicker > {OhkuON  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) H-cBXp5z  
  { R !%m5Q?5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?k:])^G5  
} &zh+:TRm  
M9 2~iM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J! 6z  
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。 |b-Zy~6  
v20I<!5w  
十一. phoenix 5KH'|z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4h_4jqf=pU  
CF}Nom)  
for_each(v.begin(), v.end(), +}-W.H%`0  
( Y"/UYxCm|&  
do_ JbC\l  
[ BWi 7v  
  cout << _1 <<   " , " wM4g1H%s  
] \]`(xxt1  
.while_( -- _1), Tx!m6B`Y  
cout << var( " \n " ) qn"T? O  
) ;`of'9|  
); ^? {kj{v  
>ya-  
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: ^Lfn3.M  
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 U_{JM`JY  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ge {4;,0=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: etK,zEd  
4Ig{#}<  
@x F8' [<  
template < typename Cond, typename Actor > -R$FJb Id  
class do_while ah Xq{>  
  { 3D09P5$W  
Cond cd; -L'K  
Actor act; ~Yz/t  
public : "0 PN  
template < typename T > np\Q&  
  struct result_1 tEX~72v  
  { j_WF38o  
  typedef int result_type; qM:)daS1w  
} ; mV(x&`Cx  
:XQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yg[;  
@[b:([  
template < typename T > ccRk4xR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4%v+ark8  
  { ,WDAcQ8\  
  do muX4Y1M_  
    { @1ta`7#  
  act(t); .9fluAG  
  } 4e#K.HU_  
  while (cd(t)); rU^ghF  
  return   0 ; cf!k 9x9Z  
} Cm}UWX  
} ; &CmkNm_B  
3N%Ev o  
6dy4{i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )B&<Bk+  
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。 ~\}EROb <  
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。 g~H? l3v  
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。 ~m|?! ]n  
下面就是产生这个functor的类: 0?Wf\7  
QRHm |f9_C  
8v=47G  
template < typename Actor > IC-xCzR  
class do_while_actor y{?jr$js<  
  { FuiW\=^  
Actor act; {uM{5GSL  
public : :=7'1H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x7 1!r  
Xsn- +e  
template < typename Cond > _]ttKT(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; P~ZV:Of  
} ; ~kJpBt7M  
wXZY5-h4  
KC-aLq/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 kGqf@ I+  
最后,是那个do_ E0Y/N?  
9la~3L_g  
yaXa8v'oC  
class do_while_invoker # +]! u%n  
  { V1>94/waa  
public : *Z2Q]?:{ i  
template < typename Actor > nkj'AH"2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const # %y{mn  
  { x,c68Q)g  
  return do_while_actor < Actor > (act); `6sQlCOnF  
} %R"/`N9R,  
} do_; yaYt/?|  
>`|uc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Kcdd=2 [T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 S^VV^O5 ^  
最后来说说怎么处理break和continue [=1?CD  
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。 ZL@DD(S-/  
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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