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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda pyw]ydB  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V7 OhOLK8  
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, \sn wR  
O#_\@f#[  
c9ye[81  
ge#0Q L0K  
  class filler /4I9Elr  
  { "F[e~S#V*  
public : #x+7-hi  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *Uw"`l  
} ; gB<1;_KW  
m2a [ E0  
Kj7 ?_o{  
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: +B '<0  
X :#}E7]j  
P7 h^!a/  
6:Hd`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %zKTrsMZ  
`_iK`^(-  
" k0gZb  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j'uzjs[  
]\1H=g%Ou  
cy64xR BB  
Qef5eih  
二. 战前分析 6ys|'<?  
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。 6vfut$)[{  
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 2RU/oqmR  
`t7z LC^c  
csFLBP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -5b#w"^w^  
  /* --------------------------------------------- */ 'u#c_m! 9  
vector < int *> vp( 10 ); 5oe{i/#di  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F2>W{-H+  
/* --------------------------------------------- */  \4j(el  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); kp-`_sDg  
/* --------------------------------------------- */ g_3Ozy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3dx.%~c  
  /* --------------------------------------------- */ WCYVonbg"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?!.L#]23f  
/* --------------------------------------------- */ $ba*=/{[q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #[&9~za'"m  
.wO-2h{Q  
s-4qK(ml-  
?>1wZ  
看了之后,我们可以思考一些问题: )GfL?'Z  
1._1, _2是什么? lMmP]{.>$  
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。 2c'<rkA  
2._1 = 1是在做什么? RGLJaEl !  
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。 $3S`A]xO  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 BZa`:ah~x  
kp Rk.Q*  
F@KtRUxE  
三. 动工 *^iSP(dg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ><C9PS@  
,*sKr)9)  
-nZDFC8y$  
q26 qY5D  
template < typename T > vW0U~(XlN  
class assignment 1XpqnyL&  
  { Ml,in49  
T value; ( m7qc  
public : On(.(7sNc  
assignment( const T & v) : value(v) {} y J>Bc  
template < typename T2 > hT% >)71  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,E8g~ZUY9  
} ; .dn#TtQv  
)=!|^M  
/ <+F/R'=O  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %NcBq3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ny0]Q@  
`*xSn+wL`_  
lSy_cItF  
" eS-i@  
  class holder Z?qc4Cg  
  { 9 RC:-d;;_  
public : F jW%M;H  
template < typename T > :|-^et]a8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I/zI\PP,  
  { #@ F   
  return assignment < T > (t); R ^"*ut  
} @o&UF-=MW(  
} ; EvT"+;9/p  
Pk6_1LV  
R8Dn GR  
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: 0S\HO<~k  
) >N=B2P  
  static holder _1; lI3d _cU  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 p::`1  
@vO~'Xxq!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Hn]6re  
而不用手动写一个函数对象。 6ZQ$5PY  
P )[QC  
WHr:M/qD  
v?o("I[ C  
四. 问题分析 lr[&*v?h  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 gu1n0N`b  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 !N/?b^y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \*#E4`Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]{AHKyA{:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~7H?tp.Dw  
X=VaBy4#  
五. 问题1:一致性 4rypT-%^;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| GXR7Ug}k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9LUk[V  
+WvW#wpH  
struct holder GPAz#0p  
  { ?Hbi[YD  
  // ,]4.|A_[Rq  
  template < typename T > U\q?tvn'J  
T &   operator ()( const T & r) const kZQ$Iv+^(  
  { .VkLF6  
  return (T & )r; xw3A|Aj?r  
} XeozRfk%J|  
} ; R7Ns5s3X  
\r}*<CRr6  
这样的话assignment也必须相应改动: ;nb>IL  
}b>e lz  
template < typename Left, typename Right > V_9> Z?  
class assignment a61?G!]  
  { Q[bIkvr|  
Left l; }S9uh-j6l  
Right r; h=_h,?_  
public : _2eL3xXha.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ifj%"RI  
template < typename T2 > !< ^`Sx/+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |RI77b:pX  
} ; {'G u@l  
J|b:Zo9<f"  
同时,holder的operator=也需要改动: >H?~2O  
=@k 3*#\  
template < typename T > 6K5KkEp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `(L<Q%  
  { e(k$k>?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); WhL 1OG  
} LESF*rh=  
}J:WbIr0!  
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。 5G#K)s(QC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 NAfu$7  
0>0:ls  
return l(rhs) = r; (<#Ns W!z  
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。 I`}x9t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~wd~57i@  
RH<C:!F^  
template < typename Tp > nb|"dK|  
class constant_t 7h.:XlUm|  
  { Zx,a j  
  const Tp t; y{\(|j  
public : }{e7wqS$&,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +isaqfy/  
template < typename T > ]TKM.[[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Vt U  
  { 'p(I!]"uo  
  return t; }UHoa  
} B9h>  
} ;   S?m4  
.:jfNp~jt  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [u`9R<>c"U  
下面就可以修改holder的operator=了 FZtILlw  
cH$Sk  
template < typename T > _:9-x;0H2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "zN]gz=OV>  
  { )IZ~!N|-w  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vM2\tL@"  
} JY@x.?N5$  
s)|l-I  
同时也要修改assignment的operator() O:G-I$F|  
{~:F1J~=  
template < typename T2 > 3mM.#2=@>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } atWAhN  
现在代码看起来就很一致了。 XWFuAE  
]#oqum@Yf1  
六. 问题2:链式操作 (#k2S-5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ic&Jhw;]z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 #-u?+Nk/  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 S#, E)h/  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 f<G:}I  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )haHI)xR  
*G0r4Ui$  
template < typename T > -* ;`~5  
struct result_1 #$9rH 2zd  
  { @Y2&v956  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; KwuNHK)-  
} ; YNi3oG]h  
H"> }y D  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: kihO~<  
EJ3R{^  
template < typename T > % z:;t  
struct   ref [ Lo}_v&  
  { [-Dl,P=  
typedef T & reference; t Sf`  
} ; /h'b,iYVV  
template < typename T > 4d0<uB&v'  
struct   ref < T &> >T<"fEBI  
  { i&?do{YQ)  
typedef T & reference; s*DDO67\W  
} ; Zcn,_b7  
675x/0}GO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Fu cLcq2Z  
hkL[hD  
template < typename T > 8TnByKZz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +Ss|4O}'  
  { W:16qbK  
  return l(t) = r(t); j/xL+Y(=  
} ,HdFE|  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 <C_FI` wk  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #wZ:E,R  
sx0:g?F3j  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 YEx7 6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =1"8ua  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 O{9h'JU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (_ElM>  
最后的布局是: U8(Rye$  
                Add \'40u|f  
              /   \ &~7b-foCq  
            Divide   5 5? s$(Lt~  
            /   \ ( U |[C*  
          _1     3 vWwnC)5  
似乎一切都解决了?不。 <j.bG 7  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 oA&V,r  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 6Hn3  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: !%?X% @9  
WeTsva+  
template < typename Right > &` u<KKF6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ToN$x^M w  
Right & rt) const dZ7+Iw;m  
  { ^.J F?2T/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O9k9hRE]z  
} aMFUJrXo  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~sQN\]5VW  
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。 ##!) }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。 wK CHG/W  
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。 y$At$i>u  
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。 XY8s\DK  
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? \@4_l?M  
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: 5"5D(  
( {H5k''  
template < class Action > B;?"R  
class picker : public Action  (Ia}]q  
  { ,"u-V<>6O  
public : gHC -Y 0_  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  wNW9xmS  
  // all the operator overloaded \dbjh{  
} ; 8_K22]c5  
Q+[e)YO)  
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。 RTNUHz;{L  
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: ]cnLJ^2  
XnQo0 R.PW  
template < typename Right > 0f 1Lu) 2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const pCNihZ~  
  { M ,8r{[2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D!~-53f@  
} ;jTP|q?|{  
hp}J_/+4n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @U%I 6 t  
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。 5[M?O4mi  
Ak$gh b  
template < typename T >   struct picker_maker V$+xJ  m  
  { jl=<Q.Mm7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5o5y3ibQ  
} ; /GNRu  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +'?p $@d  
  { :xfD>K  
typedef picker < T > result; (KHTgZ6  
} ; 9/MUzt  
E {d Mdz  
下面总的结构就有了: oQ 5g0(J~  
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。 *tjE#TW  
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。 Xz0jjO,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 A?3hNvfx  
至此链式操作完美实现。 >'/G:\M>A  
y5.Z<Y  
G|yX9C]R   
七. 问题3 Mu18s}  
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。 glh2CRUj  
"';'*x  
template < typename T1, typename T2 > zqqpBwk#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5,'?NEyw  
  { [SgP1>M  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); r:y *l4  
} 86~HkHliv  
/!UuGm   
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: 'z2}qJJ)  
UnZ*"%  
template < typename T1, typename T2 > }.7!@!q.  
struct result_2 ( =->rP  
  { PEoO s  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !J[3U   
} ; gy _86y@  
8<k0j&~J  
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? J1Mm,LTO  
这个差事就留给了holder自己。 jcN84AaRFI  
    @?{n`K7{`  
Pv`yOx&nE  
template < int Order > 5B .+>u"e  
class holder; Nm#VA.~  
template <> $g _h9L  
class holder < 1 > `|i #)  
  { ` &|Rs  
public : z?h\7 R  
template < typename T > x$AF0xFO  
  struct result_1 qJFBdJU(1  
  { O%A:2Y79  
  typedef T & result; Nc[>CgX"@  
} ; LS4c|Dv  
template < typename T1, typename T2 > oDx*}[/  
  struct result_2 +GgWd=X.Y  
  { r~u/M0h `  
  typedef T1 & result; 3`J?as@^8  
} ; @ h([c  
template < typename T > NDU,9A.P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C+,;hj  
  { #18H Z4N  
  return (T & )r; m1VyYG  
} ,Vt7Kiu  
template < typename T1, typename T2 > '  G-]>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c}Y(Myd  
  { Rs{L  
  return (T1 & )r1; Qwk  
} oKz|hks[6  
} ; Uq~{=hMX  
|h*H;@$  
template <> (}"r 5  
class holder < 2 > vAq`*]W+  
  { $uawQf+S  
public : D<#+ R"  
template < typename T > w]UYD;f  
  struct result_1 Mvrc[s+o  
  { F^IYx~:  
  typedef T & result; C!B2 .:ja  
} ; -Uq I=#  
template < typename T1, typename T2 > LCRreIIgZ  
  struct result_2 @W=#gRqQPy  
  { xqO'FQO%  
  typedef T2 & result; RERum  
} ; ;) 5d wq  
template < typename T > hv}rA,Yd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #wNksh/J^  
  { q*Yh_IT.I  
  return (T & )r; AASw^A3p  
} z* YkD"]B  
template < typename T1, typename T2 > %z J)mOu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NM/?jF@j*  
  { 5Qo\0YH  
  return (T2 & )r2; ~LuZ pV  
} IBf&'/ 8\  
} ; rv&(yA  
S$+vRX7  
,4jkTQ*@2  
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> >。 wZh&w<l'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @xm O\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ['sj'3cW-  
qWHH% L;  
return l(i, j) = r(i, j); /0d_{Y+9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) vO%n~l=  
V z8o  
  return ( int & )i; _,=A\C_b@  
  return ( int & )j; ,<zGvksk  
最后执行i = j; {tV)+T  
可见,参数被正确的选择了。 %8>s:YG  
4gb2$"!  
&kHp}\  
Ji :2P*  
 VD;Ot<%  
八. 中期总结 x %L2eXL  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: k8F<j)"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I0(BKMp&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (8qMF{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >:Na^+c  
Y]P'; C_eP  
efy65+~GG  
'LpJ:Th  
6,G1:BV{K  
BdG~y1%:  
九. 简化 3DV';  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 .|JJyjRA+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v98=#k!F  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:  Mhm3u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }\:3}'S.$  
  +-*/&|^等 xKWqDt  
2. 返回引用。 2xhwi.u  
  =,各种复合赋值等 HlqCL1\<  
3. 返回固定类型。 \-0@9E<D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `L`qR,R  
4. 原样返回。 Ah;2\0|t  
  operator, ^G[xQcM73  
5. 返回解引用的类型。 -X'HZ\)  
  operator*(单目) bvuoGG*  
6. 返回地址。 gYA|JFi  
  operator&(单目) &8_]omuNV  
7. 下表访问返回类型。 ]iRE^o6  
  operator[] *&q\)\(3w  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 c$rkbbf~V  
  operator<<和operator>> 0Jm6 r4s?  
KiT>W~  
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。 gD3s,<>o  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >N@tInE  
{UX?z?0T  
template < typename Left > PBbJfm  
struct value_return X|q&0W=  
  { rIH/<@+  
template < typename T > 'C8VD+p  
  struct result_1 "=@b>d6U+  
  { n.ZLR=P4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8i!AJF9IQ}  
} ; nBI?~hkP3  
E0'+]"B  
template < typename T1, typename T2 > = I,O+^  
  struct result_2 VLC<ju!  
  { B]L5K~d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U&yXs'3a&  
} ; Rq )&v*=  
} ; QG*=N {% 5  
'A;G[(SYy  
`uM:>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &PaqqU.  
dF:@BEo  
下面我们来剥离functor中的operator() 'iA#lKG  
首先operator里面的代码全是下面的形式: GwQW I ]  
k__iJsk  
return l(t) op r(t) XAwo ~E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) oG M Ls  
return op l(t) A-^[4&rb  
return op l(t1, t2) +~?ze,Di  
return l(t) op N+ZDQa[  
return l(t1, t2) op )uC],CbW{  
return l(t)[r(t)] #qrZ(,I@n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6!dbJ5x1  
id<i|  
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: SNV~;@(h  
单目: return f(l(t), r(t)); 11[[Hk X@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); reR><p  
双目: return f(l(t)); C,~wmS )@  
return f(l(t1, t2)); fftFNHP  
下面就是f的实现,以operator/为例 JQ=i{9iJ  
_x&;Fa%  
struct meta_divide gD10C,{  
  { {a^A-Xh[u  
template < typename T1, typename T2 > 0B fqEAl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) o(w!x!["  
  { W^npzgDCo  
  return t1 / t2; n|2`y?  
} x|U~?  
} ; SF$7WG3Q  
>$S P2(Y~  
这个工作可以让宏来做: &[:MTK?x!  
;Pf |\q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sd9$4k"  
template < typename T1, typename T2 > \ gNF8&T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F1)B-wW  
以后可以直接用 vQ/}E@?u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yI/2 e[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 }P(RGKQ Z"  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) :xJ]# t..  
qX{"R.d  
}/&Q\Sc  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 (XA=d 4  
R,R[.2Vi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (;v)0&h  
class unary_op : public Rettype 7 K.&zn  
  { J!5BH2bg  
    Left l; U/F<r3.`#  
public : _OV\W'RrA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w}No ^.I*4  
6(awO2{BP  
template < typename T > N`XJA-DE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 56gpAc  
      { U"$Q$ OFs  
      return FuncType::execute(l(t)); Ck;O59A"&-  
    } 7?Q@Hj(:NT  
BC*vG=a  
    template < typename T1, typename T2 > _nu,ks+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tlrr02>B{  
      { IN=pki |.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^,u0kMG5l  
    } |T?wM/  
} ; sqTBlP  
Ay)q %:qx  
3D_Ky Z~M+  
同样还可以申明一个binary_op ,dT.q  
io :g ]g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X8~dFjhX  
class binary_op : public Rettype *uHL'Pe;m  
  { uo0g51%9  
    Left l; ,: g.B\'Q  
Right r; RrrW0<Ed  
public : r@N 0%JZZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j !^Tw.Ty  
{Hncm  
template < typename T >  :VwU2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x g=}MoX  
      { :$k':0 n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .N2yn`  
    } HR)Dz~Obw  
5\93-e  
    template < typename T1, typename T2 > s2f9 5<B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )"k>}&'  
      { lyGQ6zlSn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 79 zFF  
    } 0#(K}9T)  
} ; uC\FW6K=m  
dmh6o *  
u8ofgcFYE  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^0"^Xk*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 T}} 0hs;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N]n]7(e+0C  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 BiGB<Jr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p@epl|IZp  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 50!/%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *9:oTN  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) pR_cI]{=SA  
下面是修改过的unary_op FTM(y CN  
Jf\lnJTyU8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > hZGoiWC  
class unary_op d:/8P985  
  { W: Rs 0O  
Left l; @L^Fz$Sx  
  .d< +-w2Mu  
public : <viIpz2jh%  
5dffF e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]zp5 6U|xa  
3:Bwf)*  
template < typename T >  !sda6?&  
  struct result_1 }e3M5LI1L  
  { .C^1.)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &`>[4D*  
} ; kPwgayz  
7#n<d879e%  
template < typename T1, typename T2 > oI=7X*B9  
  struct result_2 <S~_|Y*v  
  { p.KX[I  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _^4\z*x  
} ; KTn,}7vZ  
<hi@$.u_Q^  
template < typename T1, typename T2 > +EJwWDJ!%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >cwyb9;!kK  
  { )6|7L)Dk  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); PfX{n5yBW8  
} X! 5N2x  
b i^h&H  
template < typename T > ;/i"W   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vQrce&  
  { Ta#vD_QP  
  return OpClass::execute(lt(t)); N;,?k.vU  
} 97:1L4w.(  
* d6[k Y  
} ; xGbr>OqkTX  
h&4uf x6  
a]:tn:q  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug M0!;{1  
好啦,现在才真正完美了。 +3.Ik,Z}zq  
现在在picker里面就可以这么添加了: N[ 4v6GS  
}HS:3Dt  
template < typename Right > L'{;V\d  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A.7:.5Cx'  
  { Dd|}LV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); gA ]7YHc  
} mhTpR0  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ZK5(_qW&i  
3oX%tx  
4X7y}F.J  
Wz$%o'OnC  
&SS"A*xg  
十. bind Lm+!/e  
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。 ) Kfk\  
先来分析一下一段例子 <B6@q4Q  
${'gyD  
D^Dm, -  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <'A>7M~h?*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?7-#iC`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pM~Xh ]/  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 A2'   
我们来写个简单的。  t K;E&:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7SzY0})<U  
对于函数对象类的版本: dJ\6m!Mp  
A9PXu\%y  
template < typename Func > q0WW^jwQ  
struct functor_trait )gdv!  
  { || ?B1  
typedef typename Func::result_type result_type; 5A1oZ+C#  
} ; Rs B o\#`  
对于无参数函数的版本: EQPZV K/  
Sp)KtMV  
template < typename Ret > SCeZt [  
struct functor_trait < Ret ( * )() > RAKQ+Y"nl  
  { ANSvZqKh  
typedef Ret result_type; 9[DQ[bL  
} ; ^&<~6y}U^  
对于单参数函数的版本: 47I:o9E  
sBuJK'  
template < typename Ret, typename V1 > LLmgk"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > tW5 \Ktjno  
  { 475yX-A  
typedef Ret result_type;  N>`+{  
} ; "M6a_rZ2W  
对于双参数函数的版本: FW7+!A&F  
Ff>Y<7CQ v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !s,<h U#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c 5P52_@  
  { c?) pn9  
typedef Ret result_type; ($(6]?J(?7  
} ; T(+F6d=1  
等等。。。 V5rnI\:7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^7q=E@[e  
!mBsDn(J  
template < typename Func > X[k-J\  
struct func_return DHpU?;|3  
  { m6V1m0M  
template < typename T > 5X&<+{bX  
  struct result_1 Bir }X  
  { oSNB\G<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !boKrSw  
} ; 9CJUOB>]  
Af=%5%  
template < typename T1, typename T2 > [2w3c4K  
  struct result_2 MIa].S#  
  { <0P`ct0,i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EC1q#;:  
} ; hM\QqZFyp  
} ; Te'^O,C)y$  
hx4!P(o1  
==x3|^0y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q^sMJ  
VR?7{3  
template < typename Func, typename aPicker > <6<uO\B\  
class binder_1 s cR-|GuZ  
  { X1<)B]y  
Func fn; Y'f I4  
aPicker pk; 'G(N,vu[@  
public : oE#HI2X  
P},S[GaZ  
template < typename T > PB>p"[ap4  
  struct result_1 W/oRt<:E  
  { N(vbo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OpxVy _5,  
} ; yD1*^~loJ  
2DQ'h}BI  
template < typename T1, typename T2 > `^AbFV 3  
  struct result_2 lk.Q6saI1  
  { &4*&L.hPM^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ("/*k  
} ; BT>*xZLpS  
Ccz:NpK+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  QN_5q5  
V EY!0PIj  
template < typename T > "]c:V4S#`A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CyG@  
  { 4L!{U@ '  
  return fn(pk(t)); IUd>jHp`6  
} ItM?nyA  
template < typename T1, typename T2 > c09] Cp<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fS#/-wugOB  
  { &tMvs<q,  
  return fn(pk(t1, t2)); @1n0<V /  
} 1<\cMY6  
} ; p00\C  
Rp`}"x9  
l^$:R~gS  
一目了然不是么? PNc200`v4_  
最后实现bind vJ"@#$.  
9q* sR1  
Br#]FB|tD  
template < typename Func, typename aPicker > \!cqeg*53  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8.-PQ  
  { *<9D]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I$f:K]|.m!  
} GQF7]j/  
X0vkdNgW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,}{E+e5jh7  
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。 r}hj,Sq'  
7%7_i%6wP  
十一. phoenix tm]75*?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fiw~"2U  
Eq.c;3  
for_each(v.begin(), v.end(), 1Za\T?V  
( I">z#@CT  
do_ P:*'x9`  
[ ZlO@PlZ)  
  cout << _1 <<   " , " uaU!V4-  
] 7ZZSAI  
.while_( -- _1), 2A`EFk7_X  
cout << var( " \n " ) P45q}v  
) ke3=s  
); *EV]8  
_^a.kF  
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: m@zxjIwT  
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 ^S<Z'S  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (^Nf;E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &q":o 'q  
d+&V^qLJ  
m k -" U7;  
template < typename Cond, typename Actor > v0$6@K;M4G  
class do_while 9MHb<~F  
  { v11mu2  
Cond cd; #h r!7Kc;N  
Actor act; +,|-4U@dl  
public : Rb9Z{Clq>  
template < typename T > aaaC8;.  
  struct result_1 tkuN$Jl  
  { u8?ceM^r  
  typedef int result_type; R8],}6,;E}  
} ; zb;' }l;+  
l>qCT  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L3<XWpv  
siD Sm  
template < typename T > "jeJV,%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?<nz2 piP,  
  { ,/d-o;W  
  do P%/+?(?  
    { Np/[MC  
  act(t); x&9 I2"  
  } ^ g4)aaBZ  
  while (cd(t)); LG,RF:  
  return   0 ; t8P>s})[4  
} l|&|+u#  
} ; $~:hv7%  
1%-?e``.  
hG ]jm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (> 8fcQUBb  
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。 +m+HC(Z  
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。 H/L3w|2+  
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。 qlgh$9  
下面就是产生这个functor的类: r} ,|kb  
(=PnLP  
1i>)@{P&BN  
template < typename Actor > UWusSi3+LG  
class do_while_actor p[/n[@<8=  
  { b uhxC5i%  
Actor act; ~P/G^cV3s  
public : T4f:0r;^f*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F_21`Hj  
~cZ1=,P  
template < typename Cond > >eEf|tKO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; t6"4+:c!>  
} ; ,%jJ ,G,  
~}M{[6!  
G6J3F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1u` Z?S(  
最后,是那个do_ 5$#<z1M.&  
~j 4=PT  
HwGtLeB"  
class do_while_invoker 9rid98~d  
  { {Ise (>V  
public : |/(5GX,X  
template < typename Actor > 2 43DdIG$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -5qO}^i$a  
  { t^[{8,N  
  return do_while_actor < Actor > (act); +amvQ];?Q8  
} r'!l` gm,S  
} do_; D H.ljGb  
h!Q >h7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? iKK=A.g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #zQkQvAT9  
最后来说说怎么处理break和continue >2|#b  
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。 $K iMu  
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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