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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda d,<ni"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0[;2dc  
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, %!aU{E|@_  
oA1_W).wJ  
TP }a9-9?  
ys_2?uv  
  class filler Nw;qJ58@  
  { 0|3I^b  
public : 8tY>%A~^z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7& M-^Ev  
} ; {#,<)wFV\  
}^"6:;,  
|s8N  
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: M`MxdwR  
c-LzluWi  
d2\ !tJm  
Ni$'# W?t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Epzg|L1)  
fF Q|dE;cF  
TlG>)Z@/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 b#j:)PA0C  
2HbnE&  
e UPa5{P  
&L o TO+  
二. 战前分析 o%d TcoCN  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @s5=6z]=H  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 eP{srP3 9  
J-W9Bamx  
ou,[0B3n0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oXPA<ef o  
  /* --------------------------------------------- */ l|5 h  
vector < int *> vp( 10 ); m</m9h8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); e`*}?N4d  
/* --------------------------------------------- */ ]#/nn),Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t,/ G  
/* --------------------------------------------- */ )"?4d[ 5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SV7;B?e%Y  
  /* --------------------------------------------- */ uF ?[H -y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K)Y& I  
/* --------------------------------------------- */ LoF/45|-<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^r}c&@  
~.a"jYb7A}  
ggso9ZlLu+  
WBe0^=x  
看了之后,我们可以思考一些问题: FO{=^I5YA  
1._1, _2是什么? 1 ZdB6U0  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 %6K7uvTq  
2._1 = 1是在做什么? t)SZ2G1r  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 i~B?p[  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2y [Q  
=8FvkNr  
W4$o\yA]  
三. 动工 (d9~z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ' jciX]g  
MK< y$B{}  
('J/Ww<  
o3WOp80hz  
template < typename T > ChBf:`e  
class assignment ,H7X_KbFD4  
  { Ee>VA_ss  
T value; dQ:,pe7A  
public : z]7 WC  
assignment( const T & v) : value(v) {} r>mBe;[TX  
template < typename T2 > u6iW1,#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #^FM~5KK  
} ; 1{uxpYAP=  
n ]%2Kx  
?Y=aO(}=h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1]xk:u4LA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3:nhZN/95T  
0KA*6]h t  
SmXJQ@jN  
%h. zkocM  
  class holder U~G7~L &m  
  { "8za'@D"f  
public : D%>Bj>xQD  
template < typename T > i4D(8;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const bpu`'Vx  
  { Iu'9yb  
  return assignment < T > (t); <,vIN,Kl8/  
} PgtLyzc  
} ; Ku5||u.F4*  
X'A`" }=_  
Bwg(f_[1  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: uHbg&eW  
ixTjXl2g  
  static holder _1; jCd]ENl+_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e02Hf{eOfw  
Ae5A@4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4KPn V+h"b  
而不用手动写一个函数对象。 O>`k@X@9/  
(3e.q'  
4:MvC^X~z  
3Tr,waV  
四. 问题分析 dJuyJl$*  
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。 *tjaac;z<J  
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。 @ f[-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 '1u?-2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i?L=8+9f  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 QE 4   
/*C!]Z>.  
五. 问题1:一致性 UiU/p  
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?| y_PA9#v7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #N{]  
A %w9Da?B  
struct holder fECV\Z  
  { _z p<en[  
  // =7!s8D,[  
  template < typename T > rfV'EjiM}  
T &   operator ()( const T & r) const (Ypy}  
  { jUT`V ZK4&  
  return (T & )r; py6<QoGV  
} a)|y0w)vV  
} ; L : $ `8  
a\sK{`|X*  
这样的话assignment也必须相应改动: lpi"@3  
#H$lBC WI  
template < typename Left, typename Right > e;i 6C%DB  
class assignment XtCIUC{r,  
  { .AN1Yt  
Left l; bH+NRNI]  
Right r; ^y,h0?Z9  
public : aEf3hB*~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fW = N  
template < typename T2 > p22AH%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q#MB=:0 {  
} ; 4!sK>l!  
$(}rTm  
同时,holder的operator=也需要改动: w_"d&eYdg0  
`2>p#`  
template < typename T > f )Lcs  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o Mz{j:  
  { Ry95a%&/s  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NuOA'e+i  
} 3a:Hx| Yg  
8Z !%rS  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ,ye}p 1M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8T+9 fh]I  
>H+t ZV  
return l(rhs) = r; (wj:Gc  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ?}`- ?JB1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: c0wLc,)G  
!'_7MM  
template < typename Tp > !B`z|#  
class constant_t F{mUxo#T  
  { ;R= n<=Axa  
  const Tp t; re*Zs}(N\  
public : @ ]u@e4T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} EIw] 9;'_  
template < typename T > Tm^kZuT{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~q`f@I  
  { G=y~)B}  
  return t; G#[A'tbKk  
} *iB&tWv  
} ; eb7UA=[Z  
3cHYe  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  hh4R  
下面就可以修改holder的operator=了 a!R*O3  
L9jT :2F  
template < typename T > &~2m@X(o  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =`x }9|[  
  { /mwUDf6x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J4+WF#xI2  
} ;_\y g)X,  
JuZkE9C,${  
同时也要修改assignment的operator() Mbc&))A  
qu^g~"s  
template < typename T2 > =]%,&Se  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0n:cmML )D  
现在代码看起来就很一致了。 `M~R4lr  
:G>w MMv&z  
六. 问题2:链式操作 I^EZs6~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =r+K2]z,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。 x8aOXN#w}  
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。 LZ wCe$1  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 yF\yxdUX#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mr7Oi `dE  
-] wEk%j  
template < typename T > 8XJi}YPQ  
struct result_1 1j<uFhi>  
  { J2}poNmm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \k5"&]I3  
} ; U!uPf:p2  
Ma!  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: (F^R9G|  
dC,C[7\  
template < typename T > 5r)8MklZ  
struct   ref \v&zsv\B@  
  { U[MeK)*  
typedef T & reference; xO_>%F^?  
} ; HW]?%9a  
template < typename T > rf H1Zl  
struct   ref < T &> (zFqb,P  
  { Mf14> `<`  
typedef T & reference; wU|@fm"  
} ; #czTX%+9(e  
A|LO!P,w  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R*vQvO%)h  
%|e)s_%XE  
template < typename T > -E1-(TS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .K84"Gdx  
  { lrZ]c:%k  
  return l(t) = r(t); G_?U?:!AC  
} hZfj$|<  
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。 g"748LY>=p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `(HvD] l  
.v(GVkE}  
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 1J0gjO)AZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0U~$u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0)SRLHTY%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "a].v 8l!  
最后的布局是: ATqblU>D  
                Add $ (;:4  
              /   \ 7SS#V  
            Divide   5 Eu' ;f_s  
            /   \ QL8C!&=  
          _1     3 FB wG3x  
似乎一切都解决了?不。 {[#)Q.2  
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。 ^+Nd\tp  
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。 p/ xlR[  
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: /i8OyRpSyk  
C IMI?  
template < typename Right > ~588M 8~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P!Fy kg  
Right & rt) const VxDIA_@y  
  { kr+p&|.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Uk]jy>7;!  
} V<#KFm$>C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Hmr f\(x  
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。 rwJ U;wy  
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。 UstUPO  
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。 +Kb 7N, "  
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-:y  
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? - (WH+  
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: UB5H8&Rf!  
Q k}RcP  
template < class Action > 27fLW&b2  
class picker : public Action =V|jd'iwx  
  { <&Xl b0  
public : B>c$AS\5y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m6[}KkW  
  // all the operator overloaded rlR!Tc>  
} ; Fc@R,9  
5c3-?u!  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 YA,~qT|  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: lND2Kb  
OC*28)  
template < typename Right > z |llf7:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4 9N.P;b  
  { nrMW5>&-`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zEU[u7%  
} Ez~5ax7x  
[-*&ZYp  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d^A]]Xg  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 T='uqKW\  
4*qBu}(  
template < typename T >   struct picker_maker 2j8GJU/L  
  { iH4LZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; iV/I909*''  
} ; BJwuN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F8Ety^9>9  
  { "6\ 5eFN;  
typedef picker < T > result; z.8nYL5^}  
} ; =_#b .8K  
zQulPU  
下面总的结构就有了: \"(?k>]E  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 qZ^ PC-  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )9"^ D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YA$YT8iMe  
至此链式操作完美实现。 |\Jnr3)  
+Mq\3  
P4Pc;8T@!  
七. 问题3 N\*oL*[j  
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。 ,e43m=KhK  
#4mRMsW5"  
template < typename T1, typename T2 > *@''OyL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r\Y,*e  
  { |gI>Sp%Fu  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7*uN[g#p  
} ) n O ^Ay  
`B@eeXa;u  
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: ]0*aE  
iSO xQ  
template < typename T1, typename T2 > D/Ki^E  
struct result_2  B`e/ /  
  { Ck )W=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  bUS:c 2"  
} ; Y:;_R=M  
9SsVJ<9,R  
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? ISC>]`  
这个差事就留给了holder自己。 `[5xncZ-  
    { .$7g8]I  
mv99SOe[Fz  
template < int Order > g@^y$wt  
class holder; X1(ds*'Kv  
template <> K+vD&Z^  
class holder < 1 > (G> su  
  { HNS^:X R  
public : [<f2h-V$  
template < typename T > *fc8M(]&d  
  struct result_1 yZ6WbI8n  
  { "}Om0rB}1  
  typedef T & result; ,;}   
} ; [T r7SU#x  
template < typename T1, typename T2 > Dst;sLr[,  
  struct result_2 6"G(Iq'2t3  
  { "L]v:lg3  
  typedef T1 & result; ]Ik~TW&  
} ; }&=l)\e  
template < typename T > OU%"dmSDk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g/.FJ-I*  
  { VYb,Hmm>kC  
  return (T & )r; Ld*Ds!*'/  
} #a=]h}&1?  
template < typename T1, typename T2 > *,G< X^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2x<BU3  
  { fQib?g/G  
  return (T1 & )r1; M _< |n  
} 0bh 6ay4  
} ; r5s{t4 ;Ch  
LmJjO:W}^y  
template <> 4ct-K)Ris  
class holder < 2 > dY}5Kmt  
  { HE+'fQ!R  
public : U>*@VOgB  
template < typename T > I*TTD]e'X  
  struct result_1 L-E &m*%  
  { 8i] S[$Fc  
  typedef T & result; (Z>?\iNJ  
} ; mh"PAp  
template < typename T1, typename T2 > LAc60^t1  
  struct result_2 1oO(;--u_  
  { xMk>r1Ud  
  typedef T2 & result; c\ZI 5&4jT  
} ; 3\Xk)a_  
template < typename T > ^Ak?2,xB#+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @Dsw.@/  
  { `/ T.u&QF  
  return (T & )r; 1;~s NSTo  
} < !m.+  
template < typename T1, typename T2 > <7`k[~)VB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O<p=&=TD7  
  { bJMsB|r  
  return (T2 & )r2; Rp2h[_>  
} GjwH C{  
} ; $MDmY4\  
GCYXDovh  
|e#W;q$v  
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> >。 eMdP4<u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: t"Du  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RDSC@3%  
l7T?Yx j  
return l(i, j) = r(i, j); SVVEb6&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?wkT=mv  
G!VEV3zT  
  return ( int & )i; 1@I#Fv  
  return ( int & )j; #Db^*  
最后执行i = j; VM5'd  
可见,参数被正确的选择了。 ugN%8N  
02EX_tt),  
6k@F?qHS  
]/h$6mrL  
'['%b  
八. 中期总结 uM 'n4oH  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: *Jcd_D\-(1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ? ;Sg,.J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 XS2/U<s d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x$jLB&+ICz  
pWE(?d_M{G  
uG'S&8i_  
h(@.bt#  
=),ZZD#J  
`&x>2FJ  
九. 简化 L:_{bE|TY  
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。 yqx!{8=V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 en|~`]HF  
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: @>VX]Qe^X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5I[:.o0  
  +-*/&|^等 }#.OJub  
2. 返回引用。 M3UC9t9]  
  =,各种复合赋值等 XC<'m{^(m  
3. 返回固定类型。 N68]r 3/K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [}Xw/@Uc;  
4. 原样返回。 MA9E??p3\  
  operator, < (9 BO&  
5. 返回解引用的类型。 JO]?u(m01  
  operator*(单目) 19R~&E's  
6. 返回地址。 %Qj$@.*:  
  operator&(单目) aW_Y  
7. 下表访问返回类型。 V&j]*)  
  operator[] VXk[p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lrkgsv6  
  operator<<和operator>> LsGO~EiJ  
3`D*AFQc  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 _~1O#*|4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: eCJtNPd  
<}&J|()  
template < typename Left > !b0A %1W;  
struct value_return yo_zc<  
  { J s33S)  
template < typename T > A+Un(tU2(  
  struct result_1 BJHWx,v  
  { ,^1 #Uz8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; N 49{J~  
} ; &N7q 9t  
Zd)LVc[  
template < typename T1, typename T2 > ,*V%  
  struct result_2 4j+M<g  
  { 7^.g\Kt?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j?tE#  
} ; +#>nOn(B  
} ; 6Yva4Lv  
=j w?*  
zvnd@y{[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /!5cf;kl*l  
m_  wvi  
下面我们来剥离functor中的operator() OP(om$xm  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ae3 Gn }tf  
0ZD)(ps|  
return l(t) op r(t) =<(6yu_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `v(!IBP|  
return op l(t) w=nS*Qy 2  
return op l(t1, t2) ]GHw~s?  
return l(t) op H_8PK$c;  
return l(t1, t2) op j/wQ2"@a  
return l(t)[r(t)] k;Qm%B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b:O_PS5h  
\qW^AD(it<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: T|$tQgY^  
单目: return f(l(t), r(t)); UaXIrBc  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;\13x][  
双目: return f(l(t)); T{3-H(-gA  
return f(l(t1, t2)); NP\/9 8|1  
下面就是f的实现,以operator/为例 4%yeEc ;z  
R Ee~\n+P^  
struct meta_divide /55 3v;l<  
  { {P?p*2J'  
template < typename T1, typename T2 > Hjs#p{t[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) btC<>(kl&  
  { Y2uy@j*N  
  return t1 / t2; /viBJ`-O  
} hG<W *g  
} ; ^8ilUu  
E_D@ 7a  
这个工作可以让宏来做: {^:i}4ZRl  
^5!"[RB\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W^,p2  
template < typename T1, typename T2 > \ rV%;d[LB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ki `ur%h  
以后可以直接用 !8 l &%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r;waT@&C  
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 {A MAQ  
(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。。。) A$zC$9{0I  
?56;<%0  
s<C66z  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 D_z&G)  
|ns9ziTDI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Lnh'y`q  
class unary_op : public Rettype SrWmV@"y  
  { HZ{DlH;&  
    Left l; 1TN+pmc}@  
public : ?ZKIs9E[m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]K5j(1EN  
68qCY  
template < typename T > ,0,& L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?[5_/0L,=  
      { 1OK~*=/4  
      return FuncType::execute(l(t)); XS0NjZW  
    } M}" KAa  
)Y1+F,C  
    template < typename T1, typename T2 > ,I f9w$(z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R|O^7o  
      { %yVP@M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gHvkr?Cg  
    } wD pL9q  
} ; i~DLo3  
Io7 =Mc4  
&:C(,`~  
同样还可以申明一个binary_op 6se[>'5  
G>2: WQ/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'Hq#9?<2M  
class binary_op : public Rettype hZO=$Mm4p  
  { ]A_A4=[w  
    Left l; 2Nx#:Rz  
Right r; V\%s)kq  
public : ARB^]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <5c^DA  
M1Th~W9l  
template < typename T > te3\MSv;O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !V0)eC50  
      { y[f6J3/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0ARj3   
    } ALR`z~1  
9aKCO4  
    template < typename T1, typename T2 > _ba.oIc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4':U rJ+  
      { EhIa31>X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2s`~<EF N  
    } n#5pd;!n  
} ; "4QD\k5  
`uqsYY`V  
HO8x:2m  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 aD?ySc}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5[$Tpn#K7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) XV<{tqa  
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。 c~Z\|Y`#B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |0N1]Hf   
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。。。 -~=:tn)0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vo'{phtF)M  
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) ")GrQv a  
下面是修改过的unary_op 4d @ (>  
upF^k%<y:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > LsV?b*^(p  
class unary_op R%%h=]  
  { l$!g# ?w  
Left l; oIY@xuj  
  ca!x{,Cvnj  
public : x4S0C[k  
l`<u\],  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0o&c8?@j  
- z"D_5  
template < typename T > n@| &jh  
  struct result_1 D5fhOq+g  
  { i<uk}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P*8DM3':  
} ; )@.6u9\  
UYOR@x #  
template < typename T1, typename T2 > ~f!iz~  
  struct result_2 R`emI7|  
  { DWar3+u&0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0%hOB :  
} ; \}}) U#   
vZ2/>}!Z=  
template < typename T1, typename T2 > 4>8'.8S   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tv7A&Z)Rh  
  { hQDZ%>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hX sH9R  
} VZ$FTM^b8  
w^aI1M50  
template < typename T > UkXf)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const # Q_ d  
  { x4bj?=+  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7<3eB)S  
} UZRCJ  
C{Er%  
} ; O'<cEv'B*  
1W2hd!J7C  
{nlqQ.jO  
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 x*z$4)RP  
好啦,现在才真正完美了。 92K#xM/  
现在在picker里面就可以这么添加了: Sg}]5Mn`  
aJ}Cq k  
template < typename Right > FrBJv<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /\1MG>#K  
  { V9i[ dF  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `}9jvR5  
} h\qM5Qx+Q  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 SPK% ' s  
"~zQN(sR"P  
bMpCQ  
J+6bp0RIh  
/6@Wm? `DB  
十. bind H- aSLc  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^(8(z@y  
先来分析一下一段例子 /iekww^54  
L[FNr&  
ir*T ,O 2J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} H+ Y+8   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VY=c_Gl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g<r'f"^  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 !F&Ss|(}  
我们来写个简单的。 Ohmi(s   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nXuoRZ  
对于函数对象类的版本: ;/phZ$l  
H6PS7g"  
template < typename Func > .U:DuyT  
struct functor_trait [J.-gN$X@  
  { zS##YR  
typedef typename Func::result_type result_type; +W P  
} ; m!-,K8  
对于无参数函数的版本: H7"m/Bia  
406.6jmv  
template < typename Ret > _U`_;=(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1"Z61gXrz  
  { gM<*(=x'  
typedef Ret result_type; aZMMcd   
} ; J~[A8o  
对于单参数函数的版本: dkRG4 )~g  
_,JdL'[d  
template < typename Ret, typename V1 > ` E2@GX+,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i; 3^vhbQ  
  { ua]>0\D  
typedef Ret result_type; !wttKUO?  
} ; ;w_f^R #  
对于双参数函数的版本: mnM!^[|z  
C4jq T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aI6fPQe  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ['SZe0  
  { okO^ /"  
typedef Ret result_type; $m;rOKVU  
} ; M)oy3y^&  
等等。。。 !?7c2QRN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _bO4s#yI  
IW.~I,!x  
template < typename Func > =A,6KY=E  
struct func_return }I\hO L  
  { \*V`w@  
template < typename T > 5)MVkJ=R  
  struct result_1 *y;(c)_w/%  
  { 3d2|vQx,K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IwHYuOED]  
} ; Gn*vVZ@`x  
^=nJ,-(h_  
template < typename T1, typename T2 > rU /V ~;#%  
  struct result_2 kR0d]"dr  
  { l 6;}nG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iJza zQ  
} ; Z~VSWrw3  
} ; gt1W_C\  
d+Vx:`tT  
:{d?B$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nSL x1Q  
4$=Dq$4z  
template < typename Func, typename aPicker > wh\J)pA1  
class binder_1 $~V,.RD  
  { 8tM40/U$  
Func fn; DJv;ed%x  
aPicker pk; `&"-|  
public : :Qg3B ';  
52$7vYMto  
template < typename T > "]dNN{Wka  
  struct result_1 < xm>_~,w  
  { tnbtfG;z#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z#8d\X/  
} ;  ;Q;u^T`  
Z2]ySyt]  
template < typename T1, typename T2 > `2X#;{a:  
  struct result_2  lqO"  
  { {o?+T );Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6}YWM]c%  
} ; ^&'&Y>  
)vFJx[a<n`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wj fk >  
jrMY]Ea2`  
template < typename T > qFo'"z`84  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H*DWDJxmV  
  { :RsO $@0G  
  return fn(pk(t)); vpy_piG|  
} gxX0$\8o7  
template < typename T1, typename T2 > p:9)}y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KB$s7S"=  
  { lD;="b  
  return fn(pk(t1, t2)); S aCa  
} ,7m Rb-*p  
} ; (Yzy;"iAu  
&^C <J  
g7*ii X  
一目了然不是么? l^s\^b=W  
最后实现bind qHGXs@*M&  
y`?{ 2#1H  
Im;8Abf  
template < typename Func, typename aPicker > 9{?L3V!+r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }nDKSC/[V!  
  { JfmNI~%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -uDB#?q:W  
} &j\<UPn  
=#@eDm%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #Y3:~dmJ-  
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。 ,"PKGd]^  
47R4gs#W  
十一. phoenix OC|9~B1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g0m6D:f  
Th&* d;  
for_each(v.begin(), v.end(), '/^bO#G:  
( pSQ)DqW  
do_ y9?~^pTx  
[ uaMf3HeYV  
  cout << _1 <<   " , " B5>1T[T'-  
] >^#OtFHuT)  
.while_( -- _1), TO.71x|  
cout << var( " \n " ) H+:SL $+<o  
) pu(a&0  
); 03ol!|X "9  
as1ZLfN.  
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: (nk)'ur.  
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 D-7PO3F:F  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *xEcX6ZHX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $]4>;gTL'  
}QszOi\fV1  
Yx21~:9}  
template < typename Cond, typename Actor > :"+/M{qz  
class do_while %RE-_~GF  
  { wD}ojA&DU  
Cond cd; D];%Ey  
Actor act; ,6,sz]3-  
public : 3/P# 2&jt  
template < typename T > |wASeZMO2  
  struct result_1 MB9tnGO-Q  
  { \atztC{-L>  
  typedef int result_type; =yv_i]9AN  
} ; s? /#8 `  
=HT:p:S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ys@M1o  
ecK{+Z'G  
template < typename T > bI)ItC_wf!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wq_#46P-  
  { S^,1N 4  
  do I#0WN  
    { W+3ZuAP\n  
  act(t); , Vz 1l_7  
  } MHN?ZHC)  
  while (cd(t)); 74VN3m  
  return   0 ; 3[kY:5-  
} KX e/i~AS  
} ; jseyT#2  
2Y~6~*8*~  
 y{h y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +{V"a<D$m  
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。 q=bW!.#?  
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。 l MCoc'ae  
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。 _qg)^M6  
下面就是产生这个functor的类: *={` %  
hLyD#XCFA  
6Q<^,`/T  
template < typename Actor > [AzQP!gi  
class do_while_actor i{8T 8  
  { r<]Db&k   
Actor act; M)Iu'  
public : ^h+,Kn0@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Yqs N#E3pf  
G[4TT#  
template < typename Cond > S Rs~p  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X {,OP/  
} ; PI>PEge!&  
?CB*MWjd  
mzuf l:-=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 acuch  
最后,是那个do_ #J. v[bOWQ  
mQmn&:R  
Txkmt$h  
class do_while_invoker ^,L vQW4  
  { H"|xG;cf  
public : 82% ~WQnS  
template < typename Actor > v,Lv4)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const P-9[,3Zd  
  { 3$Ew55  
  return do_while_actor < Actor > (act); "(y",!U@  
} -TKS`,#  
} do_; 70p1&Y7or  
8X=cGYC#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <vx/pH)f  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 rrK&XP&  
最后来说说怎么处理break和continue f,9jK9/$  
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。 (~F{c0 \C  
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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