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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =B 9U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2sngi@\  
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, 6o!"$IH4  
^IpS 3y  
mYCGGwD  
\ C Yu;  
  class filler 4"{q|~&=:$  
  { JmkJ^-A 6  
public : D+OkD-8q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gIeo7>u  
} ; [eImP V]  
\gdd  
Z,*VRuA  
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: 3iB8QO;pp  
NJ.kT uk  
<T['J]k%  
;Bm{_$hf=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); IcB>Hg5  
\a<E3 <  
R0Qp*&AL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q_!3<.sf  
>a,w8^7  
 u!(|y9p  
~34$D],D  
二. 战前分析 QeGU]WU{  
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。 1z)+P1nH]  
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 {z w#My   
gCmGFQE-f  
Y#\e~>K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bbz86]AhY  
  /* --------------------------------------------- */ #C|iW@  
vector < int *> vp( 10 ); p?Y1^/   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ab2VF;z :  
/* --------------------------------------------- */ 1!~9%=%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |nD`0Rbw  
/* --------------------------------------------- */ r_)*/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }G]]0Oi2  
  /* --------------------------------------------- */ # aC}\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yY}`G-)g~*  
/* --------------------------------------------- */ 1UOFTI2S|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bcQ$S;U)  
U9Sp$$L  
dG1qrh9_-  
Xh ?{%?2  
看了之后,我们可以思考一些问题: T+I|2HYqOj  
1._1, _2是什么? \!_ >ul  
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。 MD%86m{Sg=  
2._1 = 1是在做什么? 56fcifXz@  
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。 >d =k-d  
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  
nF=h|rN  
co: W!  
三. 动工 U@H SU%H  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Q.x3_+CX  
x,n;GR  
.^/OL}/~<  
ss*dM.b  
template < typename T > STO6cNi  
class assignment &TKB8vx=#  
  { %#= 1?1s  
T value; \2uQ"kJC  
public : 905 /4z'  
assignment( const T & v) : value(v) {} Jg@PhN<9  
template < typename T2 > ALhu\x>AY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } HH^eEh4g  
} ; xand%XNv  
Hg<]5  
}nkX-PG9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \MnlRBUM,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^27r-0|l^  
?>2k>~xlQ  
hW(Mf  
(%tKGeb  
  class holder vFQ'sd]C  
  {  1D6iJ  
public : u\50,N9Wp{  
template < typename T > (R{W Jjj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jfk`%C Ek=  
  { cO' \s  
  return assignment < T > (t); fxjs"rD5  
} %{axoGd  
} ; WUKYwA/t  
ri6_u;Ch  
{@k5e) Q  
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"eW.$  
QD<f) JZK  
  static holder _1; :hZYh.y\l  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 op;OPf,  
>-f`mT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k\A8Z[  
而不用手动写一个函数对象。 ]"^U  
-Zkl\A$>  
 t;{/Q&C  
9|fg\C  
四. 问题分析 fs\l*nBig  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 g$~ktr+%  
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。 LyH{{+V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \It8+^d@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F8f@^LVM/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2ACN5lyUS  
L'.7V ~b{  
五. 问题1:一致性 525W; mu{  
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?| Iell`;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 K%O%#Kk  
_uID3N%  
struct holder *zJ}=%)f  
  { qy"#XbBeV  
  // TN4gGky!  
  template < typename T > (i1 ]+.  
T &   operator ()( const T & r) const ,F]Y,"x:  
  { jUYb8:B  
  return (T & )r; # 2s$dI  
} }[k~JXt  
} ; voEg[Gg4%I  
h#a,<B|  
这样的话assignment也必须相应改动: Jc95Ki1X  
hvkLcpE  
template < typename Left, typename Right > @h$cHZ  
class assignment  [td)v,  
  { -)PQ&[  
Left l; <`}Oi 5nW  
Right r; 1Jjay#  
public : E)7vuWO O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f%;8]a9  
template < typename T2 > 'gI q_t|^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } oSq4g{xvMH  
} ; J4&d6[40  
. _Bejh  
同时,holder的operator=也需要改动: *F[@lY\p  
1YL6:5n  
template < typename T > Yxp.`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m r&nB  
  { [> Q+=(l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); gs7h`5[es  
} cxn3e,d`  
Wxx? iW ,  
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。 {26/SY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Bvb.N$G  
E<y0;l?H<  
return l(rhs) = r; 9ldv*9v  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 O`<id+rx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G(" S6u  
}rRf4te  
template < typename Tp > @i U@JE`C  
class constant_t %ukFn &-2@  
  { &NM.}f  
  const Tp t; DryN}EMOKD  
public : p~Di\AQ/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j51Wod<[  
template < typename T > >+ZBQ]~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }8`W%_Yk  
  { [uqe|< :  
  return t; ;6P #V`u  
} ,T& =*q  
} ; 9$U@h7|Q`  
TrD2:N}dI  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Er509zZ,[  
下面就可以修改holder的operator=了 1j"_@?H[  
]zK'aod  
template < typename T > 2[-@ .gH  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8` ~M$5!  
  { R9bsl.e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HtY0=r  
} O<}3\O )G(  
4IfOvAN%  
同时也要修改assignment的operator() J8IdQ:4^l  
>v--R8I*  
template < typename T2 > VAPRI\uM;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 742 sqHx  
现在代码看起来就很一致了。 NX.%Rj*  
xgeDfpF'  
六. 问题2:链式操作 g2)jd[GM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z 3((L  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 tf<}%4G  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Zfwhg4G~  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 _7e ^ t N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct I!LSD i3  
^jY/w>UdH  
template < typename T > rFn%e  
struct result_1 p=13tQS<  
  { 0 ]K\G55  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o9GtS$ O\  
} ; )\K;Ncp[  
Z/ w}so  
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: 'DLgOUvh  
d}B_ wz'  
template < typename T > i*ibx;s-  
struct   ref $+'bRUo  
  { `wGP31Y.  
typedef T & reference; uO]^vP]fT  
} ; 9c pjO  
template < typename T > \Dn47V{7-  
struct   ref < T &> KkD.n#A  
  { Jeb"t1.$  
typedef T & reference; ?so=k&I-M  
} ; 6>  L)  
PeU>h2t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: BeR7LV  
yLFZo"r  
template < typename T > ^jph"a C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %KjvV<f-a  
  { 8,VX%CS#q  
  return l(t) = r(t); S{uKm1a  
} N"',  
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。 2D'b7zPJ3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HLL:nczj  
.@5Ro D[o  
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 27"M]17)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: --D&a;CO}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :NCY6? [Dz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h=a-~= 8  
最后的布局是: EdH;P \c  
                Add $4Vpl  
              /   \ }Cs. Hm0P  
            Divide   5 %jBI*WzR  
            /   \ {.r jp`39  
          _1     3 n "J+? ~9  
似乎一切都解决了?不。 +KcD Y1[  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 o)B`K."  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ezz;NH  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Q$`u=-h|  
XT "-   
template < typename Right > bjq+x:>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const DQ08dP((v  
Right & rt) const )NjxKSiU@  
  { Le?yzf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X:/Y^Xu  
} QIb4ghm,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;)c 4  
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。 }Ghh%]  
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。 'F .tOD  
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。 bMCy=5  
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。 +k?0C?/T;  
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? \9Yc2$dY  
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: {>]7xTpwZ  
(\qO~)[0  
template < class Action > BKJwM'~  
class picker : public Action O_~vl m<#  
  { %=PGvu  
public : um5n3=K  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }i\U,mH0_&  
  // all the operator overloaded $%GW~|S\C  
} ; s9\HjK*+  
]A.tauSW  
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。 xlHC?d0}  
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: ;*AK eI2  
15)y]N={^  
template < typename Right > nyRQ/.3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const iH;IXv,b3  
  { $TK<~3`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %9HL "  
} H6Dw5vG"l  
QVq+';cG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > caC-JcDXy  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 S +mM S  
!J/fJW>m6  
template < typename T >   struct picker_maker b$,~S\\c  
  { \[CPI`yQe  
typedef picker < constant_t < T >   > result; AzlZe\V?)~  
} ; %.nZ@';.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'G|M_ e  
  { dPx{9Y<FzU  
typedef picker < T > result; V W2+ Bs}  
} ; 8 mFy9{M  
lij>u  
下面总的结构就有了: !$1'q~sO  
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。 p@Va`:RDW  
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。 jVxX! V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 NAnccB D!{  
至此链式操作完美实现。 @ 5tW*:s  
WA1h|:Z  
I%#&@  
七. 问题3 $bd tiD  
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。 qwd7vYBc,  
u}~jNV  
template < typename T1, typename T2 > L';b908r2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $?FA7=_  
  { Dmq_jt  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :rcohzfa  
} vk>EFm8l  
TTQ(\l4  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: >r8$vQGj  
6U!zc]>  
template < typename T1, typename T2 > CG397Y^  
struct result_2 tY>_ +)oi  
  { R&P}\cf8T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >mXq= 9L4  
} ; nbf w7u  
T:?01?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? }(-2a*Z;Y  
这个差事就留给了holder自己。 079mn/8;  
    .R! /?eN  
'v?"TZ  
template < int Order > 2z+-vT%  
class holder; RX6s[uQ  
template <> {CH *?|t  
class holder < 1 > ~IIlCmMl,  
  { 1.6Y=Mh=i[  
public : ?x-:JME0  
template < typename T > UL<*z!y  
  struct result_1 z($h7TZ$  
  { ! {c"C  
  typedef T & result; 9 %MHIY5  
} ; xzrA%1y  
template < typename T1, typename T2 > Q/u1$&1  
  struct result_2 f;Uf=.#F  
  { o%1dbbh  
  typedef T1 & result; +GDT@,/  
} ; AC& }8w[>u  
template < typename T > #OE]'k Ss  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5uxB)Dx)  
  { C;BC@OE  
  return (T & )r; B$)&;Q  
} )cUFb:D*"  
template < typename T1, typename T2 > !W?6,i-]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }2CVA.Qm!  
  { ujH ^ML  
  return (T1 & )r1; /QT"5fxKJ  
} x+B7r& #:  
} ; F `cuV  
v$_YZm{!<  
template <> B+Ox#[<75  
class holder < 2 > Q xg)Wb#  
  { nPh| rW=  
public : WY3D.z-</  
template < typename T > %M KZ':m  
  struct result_1 hantGw |  
  { J=@D]I*3  
  typedef T & result; $Lx2!Zy  
} ; )*tV  
template < typename T1, typename T2 > ,ag:w<km  
  struct result_2 `L#`WC@[o  
  { "S ~(|G  
  typedef T2 & result; ,Q>Rt V  
} ; Q`* v|Lp  
template < typename T > N~] 4,~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  WPnw  
  { h:qt?$]J  
  return (T & )r; m?4L>'  
} d=~-8]%\  
template < typename T1, typename T2 > $wq[W,'#L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b IZuZF>*  
  { -<MA\iSP  
  return (T2 & )r2; $22_>OsA  
} @_ Q  
} ; YA,vT[kX  
<!m'xOD  
[>^xMF]$2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ecg>_%.>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g.9:R=JPT  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: g4"0:^/  
Hvj1R.I/  
return l(i, j) = r(i, j); #MwNyZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Cvk n2T  
Q+ tUxa+  
  return ( int & )i; ZA>p~Zt  
  return ( int & )j; [@RJ2q$  
最后执行i = j; miCW(mbO8  
可见,参数被正确的选择了。 yi-S^  
FR%u1fi  
vsDR@Y}k  
BEfp3|Stb  
9 f+S-!  
八. 中期总结 /-_<RQ  
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: ]`S35b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?oKY"C8/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SA1| 7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `EjPy>kM  
?~g X7{>  
:% o32  
N9s ,..  
K;fRDE) {  
\KpSYX1  
九. 简化 p~h)@  
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。 D. _*p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 icnc5G  
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: vXA+4 ?ZG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e,0y+~  
  +-*/&|^等 K.{:H4_  
2. 返回引用。 <l,Kg 'v  
  =,各种复合赋值等 kq m$a  
3. 返回固定类型。 $2?10}mrx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6,D)o/_  
4. 原样返回。 :vqfWK6mv  
  operator, l-GQ AI8  
5. 返回解引用的类型。 Mr8r(LGY  
  operator*(单目) |D ?}6z  
6. 返回地址。 ;g M$%!&  
  operator&(单目) fT&>L  
7. 下表访问返回类型。 ?'I[[KuG  
  operator[] $d[xSwang  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T<\!7 RnLc  
  operator<<和operator>> s?j` _ B  
C6-71 `C0  
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。 z 5T_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: x-Cy,d:YX  
/61P`1y(J  
template < typename Left > D{4Ehr "T  
struct value_return xK3 xiR  
  { }E}b/ulg1  
template < typename T > ~PoBvHi  
  struct result_1 6axDuwQ  
  { `(RQh@H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ) ag8]   
} ; C9`J6Uu  
e>:bV7h j~  
template < typename T1, typename T2 > $h({x~Oj9  
  struct result_2 s /? &H-  
  { G O=&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -]uN16\ F  
} ; ~sI$xX!  
} ; m _0D^e7#  
'_~X(izc  
S;582H9D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait m}x&]">9  
:OF:(,J  
下面我们来剥离functor中的operator() rY 0kzD/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !_EaF`oh(  
Y[A`r0  
return l(t) op r(t) 6Q&*V7EO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1-Fz#v7p  
return op l(t) T@n-^B!Xq  
return op l(t1, t2) 4)o_gm~6c4  
return l(t) op V7zF5=w  
return l(t1, t2) op pP4i0mO{Dv  
return l(t)[r(t)] yAu-BObD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _L6WbRu|  
[w%MECTe  
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: 5aF03+ko  
单目: return f(l(t), r(t)); >bf29tr  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kKFSCl/g  
双目: return f(l(t)); +DWmutL  
return f(l(t1, t2)); Fh XR!x^  
下面就是f的实现,以operator/为例 }`oe<|  
1_Um6vS#  
struct meta_divide p0KkPE">p4  
  { \haJe~  
template < typename T1, typename T2 > $c-h'o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dbkkx1{>Y  
  { k)W8%=R  
  return t1 / t2; BReNhk)S  
} f6 zT  
} ; 6]i"lqb  
8{5Y%InL  
这个工作可以让宏来做: Hev S}L  
vG(Gs=.U  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U _~lpu  
template < typename T1, typename T2 > \ 73$^y)AvY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; UFxQ-GV4  
以后可以直接用 g)*[W>M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qll)  
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 ,3G8afo  
(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。。。) ti:qOSIDTA  
7$(>Z^ Em  
a!,q\p8<t0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ~q]+\qty4  
^h+<Q%'a'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 10v4k<xb  
class unary_op : public Rettype 6V=69}  
  { Q 'R@'W9  
    Left l; :t\pi. uWt  
public : K~A$>0c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "5mdq-h(  
c9\jELO  
template < typename T > zcGeXX}V?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k zhek >  
      { .Od.lxz"mp  
      return FuncType::execute(l(t)); .*u, !1u  
    } nXDU8|"  
AZ)H/#be  
    template < typename T1, typename T2 > @[0zZX2EE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =`5Xx(  
      { rn l~i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *0)vsBi  
    } hKw4[wB]  
} ; 4K82%P9a  
R07Kure  
w/r wE  
同样还可以申明一个binary_op '>AOJ aA  
|3f?1:"Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =6b^j]1  
class binary_op : public Rettype &B uO-  
  { SxLu<  
    Left l; gc-yUH0I  
Right r; o5gt`H"  
public : -W(O~AK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )s6pOxWx  
n?*Fr sZ  
template < typename T > TI-8I)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @Otom'O  
      { oD]tHuDa  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zhH-lMNj-  
    } 1u&}Lq(  
w66iLQ\@  
    template < typename T1, typename T2 > @b\/\\{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YaJ[39V  
      { `_C4L=q"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5v4 ,YHD  
    } m72r6Yq2@  
} ; K_ P08  
T]\_[e:'  
K1Ms  
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 Xc;W9e(U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (J8 (_MF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Tj}H3/2  
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。 J[rpMQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <zE,T@c  
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。。。 T+7O+X#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 won;tO]\;@  
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) m @) ~.E  
下面是修改过的unary_op s/+@o:  
[(U:1&x &  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > X>^St&B}fC  
class unary_op X4LU/f<f  
  { /k3v\Jq{  
Left l; M<oIo 036  
  ~G.'pyW  
public : ohqi4Y!j/~  
'`Eb].s*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _NQMi4 V(  
E}K6Op;=v5  
template < typename T > >[;+QVr;  
  struct result_1 @l:\0cO  
  {  L5/J  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; LY b@0O<w  
} ; r9<OB`)3+  
rf_(pp)  
template < typename T1, typename T2 > fB+4mEG@  
  struct result_2 $8gj}0}eH  
  { x5_V5A/@LU  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #?8dInu>  
} ; b6sj/V8  
7M*&^P\}es  
template < typename T1, typename T2 > "w.gP8`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;5qZQ8`4  
  { oUrNz#U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4SRX@/ #8*  
} 555j@  
NO5\|.,Z  
template < typename T > KECo7i=e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &5:83#*Oj  
  { qScc~i Oq  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9<BC6M_/  
} X}*\/(fzl  
8UiRirw  
} ; o NX-vN-  
2fIHFo\8  
/<7'[x<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ?7>G\0G  
好啦,现在才真正完美了。 KITC,@xE_O  
现在在picker里面就可以这么添加了: )Y.H*ca  
[w&B>z=g$  
template < typename Right > .} al s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +?r,Nn  
  { PhTMXv<cE  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #[$^M:X.  
} 5Fa.X|R~  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Fq\vFt|m<  
S"+X+Oxp7?  
jroR 2*  
2wR?ON=Q  
5=Cea  
十. bind r]JV !'R  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 jpijnz{M  
先来分析一下一段例子 BN??3F8C  
i+rh&,  
]\DZW4?'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4mYJi#e6x  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8NCu;s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !R@v\Eu  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 (55k70>i3  
我们来写个简单的。 G)~/$EF,_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a`/\0~  
对于函数对象类的版本: >1luLp/,$  
;ED` 7  
template < typename Func > JmlMfMpXMs  
struct functor_trait /j%(Z/RM  
  { 44@yQ?  
typedef typename Func::result_type result_type; QX`Qnk|Y  
} ; (%p@G5GU  
对于无参数函数的版本: f_\,H|zco)  
yhTC?sf<  
template < typename Ret > t5t!-w\M$+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g~ubivl2  
  { T$ w`=7  
typedef Ret result_type; VINb9W}G[  
} ; 8NP|>uaj  
对于单参数函数的版本: i`k{}!F  
E~]37!,\\9  
template < typename Ret, typename V1 > mO#62e4C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,%Go.3i[  
  { _=Y?' gHH  
typedef Ret result_type; mf4C68DI@u  
} ; H5MO3DJ  
对于双参数函数的版本: 2iX57-6Ub  
6l Suzu  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > MKiP3kt8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qXF#qS-28  
  { V.\12P  
typedef Ret result_type; /O`<?aP%  
} ; GN0s`'#"3%  
等等。。。 3.0t5F<B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy pUV4oyGV   
fX:=_c   
template < typename Func > Pi/V3D) B  
struct func_return kH4xP3. i  
  { $X\deJ1Hi  
template < typename T > *WzvPl$e  
  struct result_1 @O]v.<8  
  { "+dByaY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8cKP_Ec  
} ; n?a?U:  
>^!)G^B  
template < typename T1, typename T2 > 6j 2mr6o  
  struct result_2 J ?y0R X  
  { f3;.+hJ])  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bz'#YM  
} ; *@+E82D  
} ; NQ3EjARZt  
lEXER^6  
Mp-hNO}.Z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q0j4 c  
%+8" -u  
template < typename Func, typename aPicker > ;N(9nX}%)  
class binder_1 woyn6Z1JQ  
  { ORDVyb_x  
Func fn; %mFZ!(  
aPicker pk; ~~iFs ,9  
public : pu OAt  
8~!9bg6C  
template < typename T > ` zoC++hx  
  struct result_1 Z%4w{T+[  
  { BJ*8mKi h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1`q>*S](  
} ; >{1 i8 b@  
SoJ=[5W  
template < typename T1, typename T2 > (8Inf_59  
  struct result_2 &@U)  
  { -]~KQvIH!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *S= c0  
} ; -\I".8"YE  
2~B9 (|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} VKb=)v[K  
]1)#Y   
template < typename T > NK!#K>AO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aGs\zCAP  
  { (dnaT-M3  
  return fn(pk(t)); >c30kpGg  
} Cj5=UUnO  
template < typename T1, typename T2 > @AfC$T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qz4n%|  
  { {oVoN>gp  
  return fn(pk(t1, t2)); Qj3l>O  
} 8{B]_: -:  
} ; U UYx-x  
f?BApm  
N= G!r  
一目了然不是么? qA>C<NL  
最后实现bind ?' /#Gt`  
M{)|9F  
H[[#h=r0f  
template < typename Func, typename aPicker > I7]qTS[vg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2qDyb]9  
  { bH`r=@.:cu  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :=oIvSnh  
} L)QAI5o:3  
,sZ)@?e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rp_Aw  
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。 c4 bo  
q Oyo+hu  
十一. phoenix "?Yf3G:\0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *wl&Zzx  
B!AJ*  
for_each(v.begin(), v.end(), 8;<3Tyjzu  
( "NvB@>S  
do_ G_v^IM#B=  
[ ojbms>a  
  cout << _1 <<   " , " |_u|Td(n  
] m ?#WQf  
.while_( -- _1), Jq8:33s   
cout << var( " \n " ) <7*d2  
) W{X5~w(  
); cL+bMM$4r~  
C+vk9:"  
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: &'"dYZj{  
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 $TY 1'#1U;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 PL*1-t?#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9iM[3uyO  
jpt-5@5O  
9D{p^hd  
template < typename Cond, typename Actor > ;.I,R NM  
class do_while fD~f_Wr  
  { >o4Ih^VB  
Cond cd; n_eN|m?@  
Actor act; ftRzgW);  
public : s0/y> ok  
template < typename T > 2B[I- K s  
  struct result_1 'tJ@+(tqw  
  { HSlAm&Y\  
  typedef int result_type; I;UCKoFT  
} ; L8~zQV$h  
b@ OF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} bF c %  
ve*m\DU  
template < typename T > fK10{>E1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O)D+u@RhH  
  { @WnW @'*F  
  do "W@>lf?"  
    { ueLdjASJ  
  act(t); !CUX13/0  
  } h"4i/L3aAh  
  while (cd(t)); W;QU6z>  
  return   0 ; 2yPF'Q7u_.  
} @2/ xu  
} ; n}3fItSJ  
y1t,i. [  
5K {{o''  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {(_>A\zi  
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。 AI9#\$aGV  
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。 @%gth@8  
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。 (3QG  
下面就是产生这个functor的类: HC>MCwx=r  
P$Fq62;}r4  
[w?v !8l  
template < typename Actor > uU!}/mbo  
class do_while_actor "#=WD  
  { IaYaIEL-  
Actor act; g n 6@x  
public : C o,"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `FRdo  
arb'.:[z^  
template < typename Cond > L%31>)8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6rh^?B  
} ; H57wzG{xG  
`8b4P>';O'  
n|) JhXQ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 18AlQ+')?w  
最后,是那个do_ ,`U'q|b  
s/0~!0  
63T4''bwu  
class do_while_invoker 3u&)6C?YM  
  { UsnIx54D3  
public : de,4M s!%  
template < typename Actor > B<!WAw+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const M:R|hR{=*  
  { e<duD W$X  
  return do_while_actor < Actor > (act); r%vO^8FQ  
} qqr]S^WW  
} do_; :\IZ-  
FGu#Pa  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? L /V;;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 xAu&O\V  
最后来说说怎么处理break和continue Zz^!QlF  
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。 `+5,=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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