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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Tkf JC|6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ym.:I@b?6  
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, >%{H>?Hn  
qrZ*r{3  
1^_V8dm)  
#Z>EX?VS:  
  class filler vo JmNH  
  { n/jZi54gO  
public : l0-zu6i w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h k.Zn.6A'  
} ; \:@yfI@  
~s4o1^6L  
yTwtGo&  
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: ;j^C35  
(n0h#%  
bfl%yGkd/|  
#<EMG|&(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N497"H</  
L>.* ^]  
)CM3v L {  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }Z Nyd  
J.^%VnrFO9  
$:D-dUr1  
NT&sk rzW  
二. 战前分析 eUeOyC  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 0JS#{EDh+  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 .tH[A[/1 a  
|\k,qVQ  
lbUUf}   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~![J~CkPS  
  /* --------------------------------------------- */ g6p:1;Evf  
vector < int *> vp( 10 ); LOX}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3yp?|> e  
/* --------------------------------------------- */ ,ctm;T1H+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nTQ&nu!  
/* --------------------------------------------- */ oW\kJ>!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (>a8h~Na  
  /* --------------------------------------------- */ |];f?1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g r[M-U  
/* --------------------------------------------- */ vE<z0l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z3l(4WP  
c|KN@)A  
>3&Oe  
-jdhdh  
看了之后,我们可以思考一些问题: nXFPoR)T  
1._1, _2是什么? a7Yz X5n  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Tw0GG8(c  
2._1 = 1是在做什么? S&Szc0-|k  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ngI3.v/R  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 rS&"UH?c7  
*iwV B^^$  
q88;{?T1  
三. 动工 }ofx?s}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wJ Qm7n-+  
+u\kTn  
,!7\?=G6}v  
!)-)*T  
template < typename T > y13Y,cz~B  
class assignment @:%p#$V  
  { X5w_ }Nhe  
T value; = iXHu *g  
public : rGIf/=G^r  
assignment( const T & v) : value(v) {} Um2RLM%  
template < typename T2 > 8K@>BFk1.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =%Z5"];  
} ; |zCT~#  
x*7Q  
"HwSW4a]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $LOwuvu>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hy|Yy&-  
unD.t  
Y6:b  
+L U.QI'  
  class holder PL|zm5923  
  { &w'1  
public : e~P4>3  
template < typename T > UVlh7wjg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b9RJ>K  
  { )&vuT q'7'  
  return assignment < T > (t); wT>~7$=L{  
} cf+EQY  
} ; Gr8%%]1!0  
v9"|VhZ  
Ls6C*<8  
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: tTE]j-uT  
Zgw4[GpL  
  static holder _1; /mG-g%gE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4H*M^?h\#  
,,=VF(@G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F_.1^XM  
而不用手动写一个函数对象。 ;6}> Shs  
;q&uk -  
<IO@Qj1*  
7KJ%-&L^  
四. 问题分析 RaC8Sq7hW  
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。 f)1*%zg%  
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。 w`I+ 4&/h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d J.up*aR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l8H8c &  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?M B Od9  
Plj>+XRO  
五. 问题1:一致性 X 4CiVV  
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?| Nh[H[1"J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ac%x\e$  
!uW;Ea?  
struct holder 8DkZ @}  
  { }fZ~HqS2w  
  // Aaug0X  
  template < typename T > C 8KV<k  
T &   operator ()( const T & r) const >XPR)&t  
  { $[0\Th  
  return (T & )r; e7r3o,!  
} X:mm<4  
} ; }6"l`$=Ev  
]]9 VI0   
这样的话assignment也必须相应改动: SZD7"m4  
U8OVn(qV  
template < typename Left, typename Right > y<kg;-& 8  
class assignment sB0m^Y'  
  {  %m##i  
Left l; "EBCf.3-  
Right r; snP]&l+  
public : 4ufT-&m};s  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Yy0U2N [i  
template < typename T2 > ^G14Z5.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } sspGB>h8l  
} ; HdRwDW@7=  
zmFS]IOv$  
同时,holder的operator=也需要改动: M^{=&  
+ zf`_1+)U  
template < typename T > bFVY&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ac'pu,v  
  { QYps5zcn  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qOflvf  
} K0|:+s@u  
@$1jp4c   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 '.]<lh!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K=> j+a5$  
"dHo6CT,y_  
return l(rhs) = r; y ~Fi  
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。 ]fSpG\yU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5!BW!-q  
T0N6k acl  
template < typename Tp > KG GJ\r6  
class constant_t xy]oj  
  { ko"xR%Q  
  const Tp t;  S8O,{  
public : @w(X}q1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =1\mLI}@  
template < typename T > 8x-(7[#e<g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,I H~  
  { +1^L35\@  
  return t; K%UjPzPWw  
} "A0y&^4B@  
} ; EFv^uve  
#u3E{NB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K/_"ybR7  
下面就可以修改holder的operator=了 u/ri {neP{  
T1%}H3  
template < typename T > yp)D"w4@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T(Ji%S >  
  { 6?a z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +Jm[IN  
} )hC3'B/[Y  
bX 6uGu 7  
同时也要修改assignment的operator() 'EN80+xYX  
^].U?t.n)  
template < typename T2 > rONz*ly|i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yq[. WPve  
现在代码看起来就很一致了。 h]/3doP  
_na/&J 6  
六. 问题2:链式操作 (gIFuOGi>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iUs_)1  
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。 Vi>P =i  
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。 ez~u A4  
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。 q2s=>J';  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7~);,#[ky  
y;_F[m  
template < typename T > /x<uv_"  
struct result_1 'uF-}_ |  
  { g_0| `Sm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p_vl dTIW  
} ; ^Jw=5 ImG  
>M0^R} v  
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: 6}~k4;'}A  
)G-u;1rd  
template < typename T > y6Ez.$M  
struct   ref gLg.mV1<  
  { WVz2 bzj  
typedef T & reference; '}:(y$9.`  
} ; a^_W}gzzd  
template < typename T > nm_4E8&X  
struct   ref < T &> pH(X;OC 9S  
  { Z?'?|vM  
typedef T & reference; ev4_}!  
} ; E)wf'x  
*3s-=.U~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: f$vU$>+[  
F'CJN$6Mw/  
template < typename T > nM *}VI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <~aKwSF[wW  
  { &PMfAo^  
  return l(t) = r(t); 4iZg2"[D  
} &%g$Bi,G  
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。 aX*9T8H/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p'6XF{  
=yoR>llbBC  
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 5z\,]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bdfs'udt9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 CIf@G>e-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $zF%F.rln  
最后的布局是: 8(\J~I[^  
                Add ;-BN~1Jg  
              /   \ H@9QEj!Y  
            Divide   5 w'XN<RWA  
            /   \ gXU(0(Gq  
          _1     3 ><xmw=  
似乎一切都解决了?不。 qM6hE.J   
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 %I{>H%CjE  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 PKC0Dt;F.  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: <P/odpmc  
B/o8r4[80  
template < typename Right > ,k*%=TF7N  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2-jXj9kp`  
Right & rt) const o7WAH@g  
  { 0-;>O|U3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2 |JEGyDS-  
} q+2A>:|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a)c;z@r  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 !0P:G#o-$  
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。 C`.eJF  
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。 u&[L!w  
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。 cd=|P?B i  
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? A{M7   
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: @vXXf/  
<&gs)BY  
template < class Action > ru6M9\h*  
class picker : public Action nK)1.KVN  
  { 7a^D[f0V  
public : Dsn=fht  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;yyR_N S  
  // all the operator overloaded pKGhNIj$  
} ; pzoh9}bue  
4; 0#Z^p  
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。 <m\<yZ2aa  
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: 0rz1b6F5,  
H1L)9oa  
template < typename Right > !]Qk?T~9-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VBS}2>p  
  { `#wEa'v6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'o4`GkNh)  
} w!v^6[!  
(6NDY5h~=n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |)" y  
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。 Kf}*Ij  
N)Q.P'`N  
template < typename T >   struct picker_maker .'Q*_};W  
  { b/Ma,}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \8m9^Z7IfK  
} ; Nnr[@^M5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sD2,!/'  
  { ]z8/S!?  
typedef picker < T > result; Q4L=]qc T  
} ; UN F\k1[  
>~]|o   
下面总的结构就有了: 4o;;'P   
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。 jkta]#O  
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。 e`H>}O/ai  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Mis B&Ok`k  
至此链式操作完美实现。 I)vR  
& 0\:MJc  
Y`{62J8oy  
七. 问题3 7I#C[:7x  
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。 }*}F_Y+  
_-TW-{7bh  
template < typename T1, typename T2 > 27+faR  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RticGQy&5  
  { s$qc &  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); CGlEc  
} /kK!xe  
)=X g  
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: LyNmn.nN  
(V&d:tW  
template < typename T1, typename T2 > 2Xk;]-T!  
struct result_2 CLe{9-o  
  { On~KTt3Mp  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [7~AWZU3  
} ; ,!alNNY  
3 yb]d5:U  
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? B8"c+<b  
这个差事就留给了holder自己。 [7HBn  
    4e.19H9  
=T6 ~89  
template < int Order > 8Dtpb7\o  
class holder; ;|oft-y  
template <> @_$$'XA7  
class holder < 1 > b=\chCRJJ  
  { 6__!M  
public : ^'M^0'_"v  
template < typename T > O CIoY?a  
  struct result_1 \}W3\To_  
  { CueC![pj  
  typedef T & result; $N}t)iA  
} ; YEaT_zWG0  
template < typename T1, typename T2 > d0ht*b  
  struct result_2 #qF 1z}L(  
  { [q3zs_nz  
  typedef T1 & result; cuumQQ  
} ; :aaX Y:<  
template < typename T > m%[/w wL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nh5=0{va|L  
  { 1W\wIj.  
  return (T & )r; na8`V`77  
} tJ6Q7 J;n  
template < typename T1, typename T2 > LL (TD&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Sew*0S(  
  { irq{ 21  
  return (T1 & )r1; "+7E9m6I  
} ;L-)$Dy4  
} ; 5Rs#{9YE  
}0]uA|lH*  
template <> K$qY^oyQFw  
class holder < 2 > :Z2997@Y  
  { hLuv  
public : .81Y/Gad_  
template < typename T > @~|;/OY>"  
  struct result_1 G rU`;M"  
  { rb4;@&  
  typedef T & result; +y'2 h%>h[  
} ; )D/ ,QWk  
template < typename T1, typename T2 > 'NCqI  
  struct result_2 siCm)B  
  { R-NM ~gp  
  typedef T2 & result; r"{jrBK$  
} ; n&P~<2^M#  
template < typename T > *VJISJC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zng.(]U/?H  
  { 4TPdq&';C:  
  return (T & )r; f sh9-iY8e  
} hbvcIGaT  
template < typename T1, typename T2 > wL, -"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S#8)N`  
  { Jh&DL8`  
  return (T2 & )r2; ]4[%Sv6]G  
} f"j9C% '*  
} ; L8h!%56s  
@M-w8!.~  
XL aD#J  
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> >。 EwV$2AK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V-go?b`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "p;tj74O9  
x=7:D  
return l(i, j) = r(i, j); $"|r7n5[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) KU(BY}/ ^  
nM.g8d K  
  return ( int & )i; |k*bWuXgLs  
  return ( int & )j; .$}z</#!  
最后执行i = j; 2/V%jS[4#y  
可见,参数被正确的选择了。 0wVM% Dng  
c,;VnZ 9wC  
GfK%UZ$C  
X,3\c:  
YzG?K0O%  
八. 中期总结 ([rn.b]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: :*]#n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (T pnJq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 j][&o-Ev  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )mwwceN  
z Gg)R  
X=m^+%iD  
sPW :[  
d@{12 hq  
l\V1c90m  
九. 简化 ibQ xL3  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 3]JJCaf  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FqbGT(QB0  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 2%R.~9HtA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3$YbEl@#  
  +-*/&|^等 "k@[7 7  
2. 返回引用。 e/+.^ '{  
  =,各种复合赋值等 5;/q[oXI  
3. 返回固定类型。 :nb|WgEc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~%h )G#N  
4. 原样返回。 m`8{arz2  
  operator, PH8 88O  
5. 返回解引用的类型。 ,@;|+C  
  operator*(单目) t~K[`=G\ex  
6. 返回地址。 OZf@cOTWK  
  operator&(单目) $#5 'c+0  
7. 下表访问返回类型。 T}Wbt=\M  
  operator[] ZLKbF9lo  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sj/k';#g  
  operator<<和operator>> iOv>g-t:  
@o?Y[BR  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 &W<9#RPK'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Fyw X  
L#a!fd  
template < typename Left > yZp/P%y  
struct value_return )ej1)RU"  
  { .J @mpJdY  
template < typename T > #U%HG TE0  
  struct result_1 hVB(*WA^D  
  { mpk+]n@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; S`  U,  
} ; )mN/e+/Lu  
aiz ws[C  
template < typename T1, typename T2 > _>`9]6\&  
  struct result_2 Yh!k uS#<  
  { [6g$;SicT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T'lycc4~a  
} ; -lfDoNRhQ  
} ; .3_u5N|[=W  
~V?z!3r-)  
(r?hD*2r  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9\Ff z&  
T<Y*();Zo  
下面我们来剥离functor中的operator() F%lC%~-qh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x 4LPrF1  
|dHtv6I  
return l(t) op r(t) vdUKIP =|_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "S'Yn-  
return op l(t) n ei0LAD  
return op l(t1, t2) -"H$ &p~  
return l(t) op lcpiCZ  
return l(t1, t2) op 7;TMxO=bra  
return l(t)[r(t)] Q{=r9&&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l0t(t*[Mj  
l-c:'n  
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: Zz:%KUl3  
单目: return f(l(t), r(t)); fH9"sBiO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]57Ef'N  
双目: return f(l(t)); cQd?,B3#F  
return f(l(t1, t2)); T ?A3f]U  
下面就是f的实现,以operator/为例 l+y;>21sTu  
[+A]E,pv]1  
struct meta_divide uR2|>m  
  { (4q/LuP^d  
template < typename T1, typename T2 > HWFTI /]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ps`j>vX*  
  { ^a /q6{  
  return t1 / t2; ,S(Z\[x0  
} =Sr<d|\O  
} ; UB>BVBCt  
K7{B !kX4k  
这个工作可以让宏来做: LTA0WgzR)  
Bnwq!i!M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /4 Kd  
template < typename T1, typename T2 > \ :}#)ipr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \pI {b9  
以后可以直接用 =5^1Bl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) K3=0D!Dq  
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 4=y&}3om(0  
(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。。。) wRK27=\z  
"G*$#  
WO!OaC?+B,  
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 "D4% A!i  
E&t8nlTx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |}YxxeAk  
class unary_op : public Rettype &ZFHWI(P  
  { !or_CJ8%  
    Left l; /7+b.h])^  
public : ~W4SFp  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5"1wz  
vy={ziJ  
template < typename T > J2oh#TGp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "+&pd!\  
      { [%6)  
      return FuncType::execute(l(t)); #M#$2Vt  
    } X+u1p?  
!vK0|eV3  
    template < typename T1, typename T2 > Rq?t=7fX)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tz9 (</y  
      { j}tGcFwvSN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hc0$mit  
    } o F_r C[  
} ; 0/!0W%f[}  
>@?mP$;=  
!z2xm3s{]p  
同样还可以申明一个binary_op d9jD?HgM(  
: #n>Q1}x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `@ ,Vbn^_  
class binary_op : public Rettype _tje xS'  
  { K/}x'*=  
    Left l; }|M:MJ`  
Right r; K]yWpW  
public : e$Yvy>I'tS  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &0G9v  
#bG6+"g{=L  
template < typename T > CZ$B2i6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4!96k~d}  
      { qJonzFp7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '?_~{\9<  
    } }F9#3W&`c  
S+t2k&pm  
    template < typename T1, typename T2 > P&: [pPG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >/}p{Tj  
      { KC(z TY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;GOu'34j  
    } @y * TVy  
} ; (w(k*b/  
8~RJnwF^  
`pDTjJ  
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 s0x/2z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ${wp}<u_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~mK +Q%G5  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ;9ChBA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! BOy&3.h5?  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 4qsxlN>4O  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3a ZS1]/  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) +7_U( |gO  
下面是修改过的unary_op &^ s8V]^  
R(P(G;#j  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w?N>3`Jnf  
class unary_op d`5AQfL&  
  { : vgn0 IQ  
Left l; uKD }5M?{  
  Ux=B*m1@{  
public : oaILh  
/P]N40_@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XsFzSm  
31e O2|7  
template < typename T > 1:@ScHS  
  struct result_1 N cGFPi (Z  
  { s6_i>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3kF+wifsz  
} ; \M0's&1(  
L=C#E0{i  
template < typename T1, typename T2 > OZ"76|H1`  
  struct result_2 BTG_c_ ?]e  
  { TGPZUyi3!=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5e0d;Rd  
} ; q0vZR"y  
Y(?SE< 4R  
template < typename T1, typename T2 > xpwy%uo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M_r[wYt!  
  { eU e, P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zzW$F)X  
} 8ZCA vEy  
=9 ^}>u  
template < typename T > 8xh x*A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ss\?SEq  
  { h5-yhG  
  return OpClass::execute(lt(t)); fM*?i"j;Y  
} "^wIoJ6H'  
=#<bB)59  
} ; gm!sLZ!X  
$MfRw  
`R.Pz _oe  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug T-/3 A%v  
好啦,现在才真正完美了。 u!F\`Gfm_  
现在在picker里面就可以这么添加了: du#f_|xG  
Vx> Q  
template < typename Right > )N1iGJO)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const zfg+gd)Z  
  { 7^LCP*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I'p+9H$  
} DxpJP,wY3  
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。 ;#0$iE  
eQn[  
zn_#}}e;G  
p0]\QM l1  
%f1IV(3Qc  
十. bind bw7gL\*  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 WXDo`_{R  
先来分析一下一段例子 suGd&eP|  
<8Nr;96IA  
Em5,Zr_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cx&\oP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M7 k WJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `ah|BV  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Hz==,NR-W  
我们来写个简单的。 v9S=$Aj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |>m'szca4  
对于函数对象类的版本: z 1^fG)  
niW"o-}  
template < typename Func > i1m>|[@k  
struct functor_trait ?K:. Pa  
  { gFu,q`Vf*  
typedef typename Func::result_type result_type; nKnrh]hX  
} ; kN8B,  
对于无参数函数的版本: hiA\~}sl n  
MuP>#Vk  
template < typename Ret > T JZ~Rpq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !cM<&3/  
  { KRcB_(  
typedef Ret result_type; pPo(nH|<  
} ; Th*}U&  
对于单参数函数的版本: B, H9EX  
'<uM\v^k  
template < typename Ret, typename V1 > Bmcc SC;o4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Vwh ;QJxb  
  { T6=|)UTe1  
typedef Ret result_type; UntFkoO  
} ; 5$HG#2"Kb#  
对于双参数函数的版本: eB1NM<V  
I2*(v%.-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?*+U[*M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fR'!p: ~  
  { /#(IV_Eol  
typedef Ret result_type; yI#qkl-  
} ; h-;> v.  
等等。。。 9lR6:}L7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy X';qcn_^  
R%\3[  
template < typename Func > V4ePYud;^  
struct func_return Y9<[n)>+  
  { iQ8{N:58DN  
template < typename T > z _\L@b  
  struct result_1 L/-SWid)  
  { FZ+2{wIV^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @-\=`#C**  
} ; .d^8?vo  
rA B=H*|6  
template < typename T1, typename T2 > /}>8|#U3y  
  struct result_2 5YNAb/! !F  
  { m?B=?;B9#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Kb<c||2Nh5  
} ; %M'`K  
} ; l9=Ka{$^*  
XE<5(  
?&eS}skL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 { >[ ]iX  
)^s> 21  
template < typename Func, typename aPicker > :LNZC,-f}5  
class binder_1 %#v$d  
  { X;6;v]  
Func fn; [#Gu?L_W  
aPicker pk; -p)`ob-  
public : `Kf@<=  
Sq_.RU  
template < typename T > p19(>|$J  
  struct result_1 !]g[u3O  
  { i*mU<:t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; h;+O96V4.  
} ; >"<s7$g  
l{C]0^6>i  
template < typename T1, typename T2 > )z74,n7-  
  struct result_2 VgYy7\?p  
  { 0R\.G1f%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :KX*j$5U  
} ; YB7A5  
UF5_be,D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `^8mGR>OpI  
T|S-?X,  
template < typename T > }DjVZ48  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %_Lz0L64k  
  { a-,*iK{_u  
  return fn(pk(t)); ?_AX;z  
} CStNCBZ|\  
template < typename T1, typename T2 > O ] !tK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y)]VlV!`  
  { Y&=DjKoVh  
  return fn(pk(t1, t2)); Z|a*"@5_  
} oP56f"BE(  
} ; GOA dhh-  
 }E(w@&  
~x'8T!M{  
一目了然不是么? oupWzjo  
最后实现bind ,R-k]^O  
+ XBF,<P  
)^qXjF  
template < typename Func, typename aPicker > -b?M5P*:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _ti^i\8~  
  { LHZsmUM(dg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [vb#W!M&|  
} ip'{@1L  
oaq,4FT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -t<1A8%  
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。 ;DZj.| Sj+  
X~o;jJC  
十一. phoenix lAA6tlc#C  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =(TMcu$4`  
n?OMfx  
for_each(v.begin(), v.end(), [=cbzmX[  
( 7W4m&+  
do_ dVLrA`'P*  
[ k??CXW  
  cout << _1 <<   " , " {y@8E>y5$  
] zD8$DG8  
.while_( -- _1), _[&.`jTFn  
cout << var( " \n " ) >HwVP.~HN  
) Snmv  
); pg,JYn  
H[pvC=O=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: RlvvO  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Bo ywgL|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 dQp>z%L)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Rd;t}E$  
C{l-l`:  
L5d YTLY  
template < typename Cond, typename Actor > G;/> N'#  
class do_while HtE^7i*_  
  { S%?>Mh?g  
Cond cd; n?q+:P  
Actor act; dKDCJ t]t  
public : 4C:dkaDq]  
template < typename T > ;&?ITV  
  struct result_1 +W-b3R:1>  
  { M,{;xf  
  typedef int result_type; $OGMw+$C ^  
} ; fyx Q{J  
i6;rh-M?.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }p)a 7xn}  
^Nav8dma  
template < typename T > e cvZwL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /@&uaw  
  { ~xPetkl@  
  do f e^s`dsG  
    { @JP6F[d  
  act(t); xA n|OSe  
  } lY |]  
  while (cd(t)); 4l/~::y  
  return   0 ; P=9sP:[f6  
} q}g0-Da  
} ; fv>Jn`  
TUp%Cx  
~ :B/`1[m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). QX(t@VP  
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。 Z\)P|#L$  
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。 4tapQgj24  
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。 9<Th: t|w  
下面就是产生这个functor的类: W;,RU8\f  
b0/[+OY   
1<M~ #  
template < typename Actor > + k   
class do_while_actor 3ZYrNul"  
  { ?3iN)*Ut  
Actor act; W5 RZsS]  
public : Yd~Tzh  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8O*O 5   
\FyHIs  
template < typename Cond > CT{ X$N  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; OadGwa\:s  
} ; C2 !F   
mgEZiAV?  
Bq85g5Dc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 w:9n/[  
最后,是那个do_ 79M` ?xm  
JG'&anbm  
-.vNb!=  
class do_while_invoker 4+0:(=>[%  
  { Qhn>aeW,  
public : 4f,%@s)zn  
template < typename Actor > MCfDR#a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2FTJxSC  
  { *>Zq79TG  
  return do_while_actor < Actor > (act); u O~MT7~[X  
} }j#c#''i  
} do_; !2]G.|5/A  
n11eJEtm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r6`KZ TU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]P(_ d'}  
最后来说说怎么处理break和continue ,W;2A0A?X  
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。 ("@ih]zYf  
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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