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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ns.b8Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8l(_{Y5(-  
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, w_-v!s2  
m`(5B  
IY$H M3t7  
G(7!3a+  
  class filler X}?`G?'  
  { #R&D gt  
public : OhT?W[4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} BElVkb  
} ; YEGRM$'`  
9F8"(  
0eQwi l@  
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: ha6jbni  
\$o5$/oU(  
JTuU}nm+  
"F/%{0d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hr9[$4'H  
+o]DT7W  
D+Osz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }EB/18  
,k}-I65M*t  
$q`650&S*  
M*|,05>  
二. 战前分析 X-$~j+YC  
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。 }E626d}uA  
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 <=;#I_E#E  
KiN8N=z  
^8p=g -U\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2l5>>yY  
  /* --------------------------------------------- */ =<ngtN  
vector < int *> vp( 10 ); x9UF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +Tnn'^4  
/* --------------------------------------------- */ Gh3b*O_,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); y; LL^:rq  
/* --------------------------------------------- */ s+{)K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sTx23RJ9  
  /* --------------------------------------------- */ K&2{k+ w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2H7b2%  
/* --------------------------------------------- */ *c<=IcA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .!yXto:  
JQCQpn/  
H+UA  
-%8*>%  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^m ^4LDt  
1._1, _2是什么? 9V5}%4k%+  
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。 kk6Af\NZ  
2._1 = 1是在做什么? 15NeC7GAh  
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。 rr/0pa$  
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。 iYwzdW1  
k+ Shhe1  
kXw&*B-/  
三. 动工 "`l8*]z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !zc?o?~z  
jQDXl  
\.m"u14[b  
Gt >*y.]  
template < typename T > >K<n~;ON|  
class assignment VKI`@rY4  
  { p:kHb@  
T value; 'Em5AA`>  
public : /CR Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} Tf [o'=2  
template < typename T2 > 6Z2a5zO8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vwA d6Tm  
} ; Fp3NWvu  
6x?3%0Km  
8R G U^&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (MfPu8j  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r$7zk<01  
m-%.LDqM  
ZdcG6IG+  
,OGXH2!h  
  class holder uvbXsO"z]]  
  { PH6!T/2[  
public : FVi7gg.?  
template < typename T > puE!7 :X7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M`1pze_A  
  { <$H-/~Y  
  return assignment < T > (t); X,+M?  
} G)|s(C!  
} ; X:3W9`s )*  
s2`:NS  
9d5|rk8VS  
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: ~57.0?IK  
l)1FCDV  
  static holder _1; x^0MEsR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ze?(N~  
9^D5Sl$g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Wzm!:U2R*  
而不用手动写一个函数对象。 ?+^vU5b1u  
^)\z  
S.i CkX  
%yr(i 6L  
四. 问题分析 3b9SyU2  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 k;)t}7(  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 PG@Uygahu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Y*}xD;c k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G]DSwtB?D  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vh29mzum  
7Pb: z4j  
五. 问题1:一致性 {Z~5#<t  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| gGdt&9z %  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /b ]Yya#  
cN]e{|  
struct holder "$@Wy,yp  
  { 5(+9( \x  
  // @d/Wa=K  
  template < typename T > !Z0p94L  
T &   operator ()( const T & r) const R:[IH2F s  
  { KUR9vo  
  return (T & )r; -c_}^j  
} xzI?'?duC  
} ; klUW_d-  
XkGS3EY  
这样的话assignment也必须相应改动: ZSs)AB_Pe/  
/8$*{ay  
template < typename Left, typename Right > ?WD JWp%  
class assignment mrc% 6Ri  
  { cq?&edjP  
Left l; p  K=  
Right r; ggP#2I\  
public : T?!D?YV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |mHxkd  
template < typename T2 > [H-r0Ah  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bOvMXj/HV=  
} ; @U)k~z2Hk  
jE.yT(+lW  
同时,holder的operator=也需要改动: q>n0'`q   
EKr#i}(x<  
template < typename T > FF}A_ZFY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j 1Ng[  
  { xllk hD4F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <aScA`\B#  
} CcDi65s  
,sk0){rW  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 mW+QJ`3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W)OoHpdw  
dI$U{;t  
return l(rhs) = r; H.H$5(?O  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 IegZ)&_n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I"_``*/1  
76'vsg  
template < typename Tp > jO5R0^w  
class constant_t )^D:VY9 2  
  { 2{`[<w  
  const Tp t; KeIk9T13O  
public : cW|M4`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cD!y d^QE  
template < typename T > ]TTQ;F  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?J1x'/G  
  { _7^4sR8=  
  return t; jf|5}5kSlf  
} r/G6O  
} ; qR X:e o  
GELx S!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F:vHbs `y  
下面就可以修改holder的operator=了 {&qB!axj  
VQMPs{tm  
template < typename T > !(&N{NH9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const v[}g+3a  
  { \/ 9s<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); s?}m~Pl  
} sz?/4tY  
~?BN4ptc  
同时也要修改assignment的operator() yn;sd+:z  
c}l?x \/  
template < typename T2 > c!2j+ORz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } fN h0?/3)  
现在代码看起来就很一致了。 _$f XK  
O! t> @%)  
六. 问题2:链式操作 +hW^wqk/.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j/h>G,>T=  
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。 z4UJo!{S  
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。 uPvE;E_  
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。 -$Ad#Eu]M  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "j]85  
8}A+{xVp8  
template < typename T > J8>8@m6  
struct result_1 :RqTbE4B  
  { HK/T`p#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^Hplrwj}  
} ; AlH\IP  
u*:;O\6l  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 2y"|l  
BPH-g\q  
template < typename T > r^2>60q'  
struct   ref qa!3lb_'M  
  { vnrP;T=^  
typedef T & reference; m%[Ul@!V  
} ; S.Z2gFE&tu  
template < typename T > wQnW2)9!  
struct   ref < T &> = MP?aH [  
  { T*'?;u  
typedef T & reference; %~$P.Zh  
} ; w:0=L`<Eu  
>w}5\ 4j  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E/Ng   
B>!OW2q0D  
template < typename T > Z}E.s@w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const i`F8kg`_K  
  { #$ Q2ijT0  
  return l(t) = r(t); W ^MF3  
} ='p&T|&  
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。 UmC_C[/n?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,{tK{XpS  
m&36$>r=  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 s>VpbJ3S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: oU`J~6.&S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l^ Q-KUI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o(w xu)  
最后的布局是: /Mg$t6vM  
                Add h\@\*Xz<v  
              /   \ T/b%,!N)  
            Divide   5 Z%t"~r0PS  
            /   \ D^Cpgha  
          _1     3 {okx*]PIc  
似乎一切都解决了?不。 ?f{--|V  
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。 , '_y@9?I  
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。 Xc!0'P0T  
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: Z fQzA}QD  
uq~Z  
template < typename Right > Vp5i i]B4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !i`HjV0wS  
Right & rt) const x)h|!T=B~  
  { :zW I"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >&mNC \PA  
} $}*bZ~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Hfw*\=p  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ?m RGFS  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 I1 Jo8s  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 42{\u08Z  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 LZ ?z5U:  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? *G6Py,- !f  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Vo@gxC,  
}K8W%h<3S  
template < class Action > Wvg+5Q  
class picker : public Action }ob&d.XZ  
  { 2D"n#O`y  
public : )e1&[0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \@3B%RW0  
  // all the operator overloaded ,y'E#_cTgQ  
} ; 4~bbng  
|lnMT)^D  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 zP F0M(  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: orGkS<P  
GO|1O|?  
template < typename Right > )Td;2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -{^IT`  
  { S>! YBzm&X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KTQy pv  
} VN5UJ!$?J  
6w )mo)<X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {Y\W&Edw%  
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\CZ os&  
A$H;2T5N  
template < typename T >   struct picker_maker 5\?\ |*WT  
  { h}T+M BA%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; WPN4mEow  
} ; D<DSK~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^~iFG+g5  
  { tz).]E D  
typedef picker < T > result; 8c6dTT4  
} ; qir/Sa' [  
s"7$SxMT  
下面总的结构就有了: OrZ=-9"  
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。 0G=bu5  
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。 uaX#nn?ws  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^uDNArDmj5  
至此链式操作完美实现。 OIqisQ7ZB  
CXe2G5  
C`++r>  
七. 问题3 _gGI&0(VM  
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。 I"4Lma  
f4h|Nn%;  
template < typename T1, typename T2 > 2NNAsr}L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w,,QXJe{Z_  
  { N 9.$--X}D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1;U `e4"  
} I|`/#BYbW  
&{x%"Aq/  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: T[z}^"  
g?}$"=B   
template < typename T1, typename T2 > l$1z%|I  
struct result_2 /F(wb_!  
  { JFJ_ PphvD  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z`?{5v -Qs  
} ; n)n>|w_  
~"Kf+eFi  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? #lf3$Tm D  
这个差事就留给了holder自己。 w6PKr^  
    J#```cB  
5)T=^"IHXi  
template < int Order > \L-K}U>J  
class holder; ^h c&rD)_  
template <> JB_<Haj  
class holder < 1 > &?#,rEw<x  
  { mr4W2Z@L  
public : lJ'. 1Z&  
template < typename T > "M GX(SQ  
  struct result_1 2i~tzo  
  { =)2sehU/  
  typedef T & result; \e=Iw"yd  
} ; tiTJ.uz6  
template < typename T1, typename T2 > zm& D #)  
  struct result_2 j/oM^IY  
  { THQd`Lj  
  typedef T1 & result; }k`-n32)|  
} ; *tWZ.I<<  
template < typename T > Y`O"+Jr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fku\O<1  
  { HP$GI  
  return (T & )r; FuWMVT`Y  
} yU e7o4Zm  
template < typename T1, typename T2 > Rr9K1io$)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (.CEEWj%{  
  { 86bRfW'  
  return (T1 & )r1; )@IDmz>  
} @y|ZXPC#  
} ; S,=#b 4\#%  
AM[#AZv  
template <> h.QsI`@f  
class holder < 2 > 3 N5un`K7  
  { y4V~fg;  
public : ke+3J\;>  
template < typename T > (9"w{pnlLc  
  struct result_1 J'Z!`R|  
  { n!Ic.T3PA  
  typedef T & result; Q)n6.%V/e  
} ; P0Q]Ds|  
template < typename T1, typename T2 > gB&8TE~Y  
  struct result_2 t#fbagTON  
  { 17\5 NgB  
  typedef T2 & result; xrXfLujn%  
} ; I 3ZlKI  
template < typename T > %![%wI?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N=JZtf/i  
  {  -L.U4x  
  return (T & )r; ;fdROI  
} Ojh\H  
template < typename T1, typename T2 > L.E6~Rv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a/ k0(  
  { csEF^T-  
  return (T2 & )r2; &D/@H1fBe  
}  3ih3O  
} ; 65P*Gu?  
Ib~n}SA  
*VbB'u:  
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> >。 K5h2 ~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: | 4slG   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: LNA5!E  
_gLj(<^9  
return l(i, j) = r(i, j); U= Gw(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  MeP,8,n'  
&| d6  
  return ( int & )i; ' )0eB:  
  return ( int & )j; 2!}:h5   
最后执行i = j; /"f4aF[  
可见,参数被正确的选择了。 qwERy{]Sp;  
:4&q2-  
\\Z{[{OZ  
"%mu~&Ga  
cnm*&1EzV  
八. 中期总结 Y]9AC  
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: e hgUp =  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Fm|h3.`V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =vpXYj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,4OH9 -Q1  
wa)E.(x  
[!<W{ ($5  
M9t`w-@_w  
::lD7@Wg  
+(pFU\&U3H  
九. 简化 LE'8R~4.<  
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。 gf&\)"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ik;S!S\v  
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: w[/_o,R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2fa1jl  
  +-*/&|^等 DJ!<:9FD  
2. 返回引用。 fH> I/%  
  =,各种复合赋值等 .$rt>u,8<  
3. 返回固定类型。 qgk-[zW#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %VSjMZ  
4. 原样返回。 q[wVC h  
  operator, ri]"a?Rm  
5. 返回解引用的类型。 ac2G;}B|  
  operator*(单目) Rg3cqe#O/  
6. 返回地址。 mF6 U{=  
  operator&(单目) ,drcJ  
7. 下表访问返回类型。 tn\PxT  
  operator[] KysJ3G.k\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )J"*[[e  
  operator<<和operator>> >$g+Gx\v4  
g.V{CJ*V  
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 tr~D|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pE~>k:  
^@4$O|3Wh'  
template < typename Left > H[u[3  
struct value_return WlF}R\N!  
  { T\ cJn>kCn  
template < typename T > b.4H4LV  
  struct result_1 {'^!S" 9x  
  { K,$Ro@!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <* vWcCS1  
} ; 3[a&|!Yw  
[8h~:.d`  
template < typename T1, typename T2 > M?nYplC  
  struct result_2 ,~TV/l<  
  { 3lw8%QD>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c:@lR/oe"  
} ; 8 etNS~^  
} ; !e0OGf  
Jq1^}1P  
9[9 ZI1*s  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M In6p  
aOOkC&%  
下面我们来剥离functor中的operator() jkrv2 `"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jx?"m=`s:  
"fq8)  
return l(t) op r(t) T 8. to  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rDEd MT  
return op l(t) 7/UdE:~]*=  
return op l(t1, t2) ITmW/Im5  
return l(t) op #% 1|$V*:  
return l(t1, t2) op /ll2lyS+  
return l(t)[r(t)] PIthv [F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @5)THYAx4  
Tg-HR8}X  
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: ^gu;  
单目: return f(l(t), r(t)); >~vZ+YO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); tw*n+{]hi  
双目: return f(l(t)); Cbq|<p# #o  
return f(l(t1, t2)); O\5q_>]  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?04$1n:  
EYaX@|)  
struct meta_divide L*'3f~@Q  
  { 8YLS/dN0 w  
template < typename T1, typename T2 > Wb7z&vj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \qA^3L~;5  
  { G#f(oGn :  
  return t1 / t2; +'!4kwTR  
} :VvJx]  
} ; t)62_nu  
Qt VZ)777  
这个工作可以让宏来做: .zMM!l3  
6tDCaB  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _XP3|E;I/  
template < typename T1, typename T2 > \ mKh <M)Bz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F VVpyB|  
以后可以直接用 LL}b]B[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M,WC+")Z=  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 {-'S#04  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) n#fc=L1U  
&58TX[#  
)`V__^  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 t%'0uB#v1  
}2;{ }J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D_(K{? KU  
class unary_op : public Rettype 1}#RUqFrvS  
  { km[ PbC  
    Left l; d$O)k+j  
public : [-pB}1Dxb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3L5o8?[  
Ze:Y"49S+>  
template < typename T > 'aAay*1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rf:C B&u  
      { Jemb0Qv  
      return FuncType::execute(l(t)); ud @7%%  
    } OQC.p,SO  
y~jYGN  
    template < typename T1, typename T2 > e|~s'{3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J ;e/S6l  
      { gL-\@4\wc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); d O'apey  
    } TXDb5ZCzM  
} ; j1hx{P'  
CNRiK;nQ  
[ ]LiL;A&  
同样还可以申明一个binary_op "p[FFg  
320g!r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cz6\qSh\,  
class binary_op : public Rettype F87aIJ.pGN  
  { wwI'n*Q'$  
    Left l; }ippi6b:r  
Right r; 4[$D3,A  
public :  @U;U0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~?x `f +  
RE?j)$y?`  
template < typename T > 4t<l9Ilp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const % w0Vf$  
      { (q|EC;   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [L+VvO%cT  
    } <s737Rl  
MG G c  
    template < typename T1, typename T2 > e52y}'L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $sTvXf:g  
      { kl90w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5 Y|(i1  
    } Ksu_4dE  
} ; /t<C_lLM  
J BN_Upat  
oD=6D9c?  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 (XDK&]U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 IxxA8[^V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @N'0:0Nb_  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?7:?OX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8pQ:B/3=  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 _H (:$=$Q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @jp}WwC/  
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) eK]$8l|LI  
下面是修改过的unary_op IUJRP  
fsxZQ=-PW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =yZiBJ  
class unary_op NxyrP**j  
  { Oy `2ccQ#  
Left l; (fYrb# ]!y  
  a=!I(50  
public : n~wNee  
L9FijF7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Wxxnc#;lv  
?[ts<Ltp  
template < typename T > 1~x=bphS  
  struct result_1 >10pk  
  { .vbUv3NI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; p 7YfOUo k  
} ; 5 1\N+  
]("5O V5  
template < typename T1, typename T2 > wv~?<DF  
  struct result_2 I}@m6D|\  
  { )7j CEA03  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M-B-  
} ; Yiq8 >|  
s=uWBh3J  
template < typename T1, typename T2 > h{sY5d'D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mh4`,N  
  { tl:+wp7P`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~D9VjXfL)  
} )= ,Lfj8x  
\AT]$`8@_  
template < typename T > fy(i<L Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V(Dn!Nz  
  { >;;tX3(  
  return OpClass::execute(lt(t)); _cW (R,i  
} 6.!3g(w   
JmR) g  
} ; :cmQ w  
``:AF:  
i~k9s  
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 N` DLIv8i;  
好啦,现在才真正完美了。 eqL~h1^Co  
现在在picker里面就可以这么添加了: N9M''H *VS  
--~m{qmy  
template < typename Right > ly{Q>MBM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0F\ e*{gc  
  { @"`{gdB$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9J$8=UuxWG  
} \ :*<En0  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 jmAQ!y|W.  
0V:DeX$bZ  
B f_oIc  
QqC4g]  
Eoj 2l&\  
十. bind 'Gw;@[  
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。 E/MNz}+  
先来分析一下一段例子 ;,8bb(j  
l[2 d{r  
UI*^$7z1 +  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1Ugyjjlz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?`nF"u>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 YGA( "<  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6G<t1?_yD  
我们来写个简单的。 xF+a.gAIb  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;Ly(O'9  
对于函数对象类的版本: jQKlJi2xu  
M# sDPT  
template < typename Func > Y{ho[%  
struct functor_trait bHr2LhQCN  
  { t ._PS3  
typedef typename Func::result_type result_type; ~9:ILCfX  
} ; Zm:Wig ,a  
对于无参数函数的版本: _Gf.1Bsf@S  
o H/4opV  
template < typename Ret > Rv)!p~V8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3q>6gaTv  
  { 5K;vdwSB  
typedef Ret result_type; L29,Y=n@  
} ; Vs1j9P|G  
对于单参数函数的版本: PC_#kz  
? 9.V@+i  
template < typename Ret, typename V1 > p<|I!n&9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > a:o Z5PX=  
  { Sv7_-#SW<(  
typedef Ret result_type; +P7A`{Ae  
} ; T41&;?-  
对于双参数函数的版本: ]to"X7/  
::y+|V/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w>IYrSaa>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > FT1h\K|a  
  { b[^=GF>e  
typedef Ret result_type; 8QeM6;^/5  
} ; gzK"'4`  
等等。。。 *nB fF{y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wp!<u %  
qNhQ2x\  
template < typename Func > 959i2z  
struct func_return l_lm)'ag  
  { sOJH$G3O  
template < typename T > zFjG20w%3g  
  struct result_1 >-Qg4%m  
  { o |7]8K=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rAdYBr=0  
} ; B/i`  
\8uPHf_  
template < typename T1, typename T2 > 9})!~r;|  
  struct result_2 41<.e` {  
  { zfE;)K^"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aW8Bx\q  
} ; SWjOJjn  
} ; 3U&Qo nCV  
PMJe6*(x/  
kO:iA0KUX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 YC:>)  
v^aARIg  
template < typename Func, typename aPicker > l-yQ3/:  
class binder_1 ZhKYoPIq  
  { Ns-cT'1-  
Func fn; G .~Psw#  
aPicker pk; *f~X wy"  
public : /;M0tP  
K?_4|  
template < typename T > }N_9&I   
  struct result_1 _/"m0/,  
  { ?-,v0#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; V8>%$O sw  
} ; =nEl m*E  
X[8m76/V  
template < typename T1, typename T2 > z.g'8#@  
  struct result_2 :\Z;FA@g(g  
  { .`!|^h%0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C#X0Cn0ln  
} ; A2z%zMlZc  
B.&ly/d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NIDK:q dR  
+[9~ta|j  
template < typename T > 9n!<M)E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pR8]HNY0  
  { LSQ2pB2V  
  return fn(pk(t)); J{=by]-rD,  
} --0z"`@{  
template < typename T1, typename T2 > ,UQ4`Mh^L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const } XCHoB  
  { o/9(+AA>  
  return fn(pk(t1, t2));  Hw34wQX  
} M:OY8=V  
} ; EA 4a Z6%  
m,3?*0BMp=  
cpB$bC](  
一目了然不是么? M:c^ [9)y  
最后实现bind x%ZjGDFm  
"sz)~Q'W5  
8#S|j BV  
template < typename Func, typename aPicker > b0]y$*{j  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) H~+D2A  
  { !`vm7FN"u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); __""!Yz  
} vBd^=O  
0fnd9`N!0  
2个以上参数的bind可以同理实现。  OvU]|4h  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -IJt( X|  
@B$ Y`eK\  
十一. phoenix E7+ y W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8 vB~1tl;  
Wx"bW ICc  
for_each(v.begin(), v.end(), b/oJ[Vf  
( q>w@W:tZ  
do_ #rzq9}9tB  
[ i\G@kJNnF  
  cout << _1 <<   " , " 6q?C"\_  
] no+{9Uf  
.while_( -- _1), %;9f$:U  
cout << var( " \n " ) !z X`M1J  
) /ocdAW`0  
); +Ij>\;vM"  
02&mM% #  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: bF:vD&Sf  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor IuTZ2~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 cS,(HLO91  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zT0rvz1),M  
gNl@T  
=PyU9C-@  
template < typename Cond, typename Actor > d c_^   
class do_while M cE$=Vv  
  { k( 1rp|qf  
Cond cd; ="3Hc=1?R  
Actor act; Z=DAA+T`  
public : 2}1(j  
template < typename T > ~.mnxn  
  struct result_1 5) o-$1s A  
  { :h?"0,  
  typedef int result_type; {AqN@i  
} ; B[ooT3V  
A\lnH5A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R_.C,mR ?  
?stx3sZ  
template < typename T > WA~|:S+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _S/bwPj|~y  
  { "ji4x y  
  do E=GCq=Uw  
    { JAen= %2b  
  act(t); 0)-l9V  
  } wH~Q4)#=o  
  while (cd(t)); ]q7\  
  return   0 ; aDR<5_Yb  
} k&ujr:)5Y5  
} ; ( }5k"9Z  
_Qs )~  
/s uz>o\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e-H:;m5R  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 +ww paR`  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 J`;G9'n2  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,ju1:`  
下面就是产生这个functor的类: 8$-Wz:X&  
MOP %vS   
P~iu|j  
template < typename Actor > PX52a[wNDH  
class do_while_actor F4>}mIA  
  { ItHKpTe r  
Actor act; wx BQ#OE  
public : ^o,Hu#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} eI; %/6#  
;2kiEATQ 1  
template < typename Cond > `,Q uO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; dgE|*1/0  
} ; .l"_f  
c'&3[aa  
. [+ObF9=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Y(78qs1w  
最后,是那个do_ 37x2fnC  
d"uR1 rTk  
%#2[3N{  
class do_while_invoker J:)Q)MT24:  
  { -7TT6+H)  
public : lMB^/-Y  
template < typename Actor > {HNGohZt  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ["Ep.7=SU  
  { 1C^6'9o  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9s6, &'  
} Xoml  
} do_; 52/^>=t  
"d/x`Dx  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? B4pheKZ2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5G'X\iR  
最后来说说怎么处理break和continue ^4x(a&  
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。 *bDuRr?v9  
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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