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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Es>' N3A z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 f' A$':Y  
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, T Q41i/{  
.7Mf(1:  
7hJX  
yaz6?,)  
  class filler Yxq!7J  
  { ~n=DI/AJ@-  
public : 2u.0AG   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^ITF*  
} ; Sk{skvd;  
bPVk5G*ruP  
d(IJ-qJ N  
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: i l^;2`]&  
("U<@~  
JrcbJt  
b1Vr>:sK47  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4,y7a=qf3  
f*%kHfaXgN  
Fz#@[1,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X>I3N?5  
U["0B8  
r+#{\~r7T  
x2v0cR"KL  
二. 战前分析 N7?]eD  
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。 )rEl{a  
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 Y` }X5(A@  
@i#JlZM_  
B:h<iU:'D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |_?e.}K  
  /* --------------------------------------------- */ >XtfT'  
vector < int *> vp( 10 ); 5 `1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gnJ8tuS  
/* --------------------------------------------- */ AM+5_'S,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); kQkc+sGJf  
/* --------------------------------------------- */ 9#9 UzKX#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @gN"Q\;F  
  /* --------------------------------------------- */ O2fq9%lk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1L,L/sOwB&  
/* --------------------------------------------- */ R-%6v2;ry  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $0$sM/%  
NP;W=A F  
0AHQ(+Ap  
5L3+KkX@  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^PEw#.WG  
1._1, _2是什么? "Z&.m..gc  
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。 v,i|:;G  
2._1 = 1是在做什么? "t^v;?4  
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。 W>#yXg9  
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。 gqS9{K(f  
0+SDFh  
tWn dAM(U7  
三. 动工 nI6 gd%C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +q&Hj|;8r  
SnE^\I^O  
?^voA.Bv<  
d,GOP_N8I  
template < typename T > |Gic79b  
class assignment }{R*pmv$bN  
  { NQ`D"n  
T value; ]5'$EAsuW  
public : 8m"k3:e^  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3(c-o0M  
template < typename T2 > `,]Bs*~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } CH6 m  
} ; ? xR7Ii3  
^+x?@$rq  
^fsMfB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 * zp tbZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d-b04Q7DQ  
K/W=r  
uHU@j(&c  
$Ivjcs:  
  class holder 8m") )i-  
  { %j tUbBN  
public : w0!$ow.l  
template < typename T > w(@r-2D"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Jk*cuf `rq  
  { @` KYgjjH  
  return assignment < T > (t); , ;,B7g  
} krfXvQJwJ  
} ; .D W>c}1  
o-6d$c}{f  
`<9>X9.+  
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: LGt>=|=bj  
4]r_K2.cc  
  static holder _1; H9)@q3<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PCl5,]B}  
~xd?y*gk;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9[/0  
而不用手动写一个函数对象。 k|-\[Yl.  
6 \8d6x>  
wsmgkg  
HAn{^8"@  
四. 问题分析 -+"#G?g  
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。 B[Lm}B[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]LB_ @#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 WJq>%<#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c9+G Qp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G[KjK$.Ts?  
*?<N3Rr*  
五. 问题1:一致性 x^K4&'</  
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?| HJ&P[zV^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {VAih-y  
_^E NRk@  
struct holder ,' k?rQ  
  { e)uC  
  // Dck/Ea  
  template < typename T > aEN` `  
T &   operator ()( const T & r) const %O`@}Tg  
  { m]jA(  
  return (T & )r; EL~$7 J  
} gBqDx|G  
} ; ?L }>9$"  
 rDFrreQP  
这样的话assignment也必须相应改动: ( eKgc  
aMI;; iL^  
template < typename Left, typename Right > LhO\a  
class assignment 8~(xi<"e  
  { ?TA7i b_  
Left l; )M0`dy{1  
Right r; 5t:Zp\$+`  
public : yX!fj\R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} == wX.y\.n  
template < typename T2 > \dHqCQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !R@LC  
} ; 58Ibje  
?"@Fq2xgB4  
同时,holder的operator=也需要改动: CE3l_[c  
O&?i#@5#  
template < typename T > O1v)*&NAI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const jq H)o2"/  
  { hJM& rM7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L62'Amml  
} IRbyW?/Xv  
GDLi ?3q  
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。 ^(JrOh'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `%Fp'`ZM$8  
R%.`h  
return l(rhs) = r; U =J5lo  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 (m3hD)!+y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]+:yfDtZd  
4.,EKw3  
template < typename Tp > :-{"9cgF R  
class constant_t CmB_g?K  
  { %gmx47  
  const Tp t; Bj 7* 2}  
public : XH%pV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /[TOy2/;%b  
template < typename T > Ke4oLF2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const oB 1Qw'J w  
  { w>2lG3H<  
  return t; ]y {tMC  
} :la i0> D  
} ; 2E40&  
 /!ElAL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >7BP}5`.;  
下面就可以修改holder的operator=了 30HUY?'K  
A"S"La%"  
template < typename T > L$=R/l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const M !6Fnj  
  { >n,_Aj c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q+1ot,R  
} 8fqabR  
p&Qb&nWk<  
同时也要修改assignment的operator() .OJG o<#$f  
0se%|Z|8  
template < typename T2 > F/2cQ .u2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } tz]0F5  
现在代码看起来就很一致了。 r $S9/  
2xN7lfu1RB  
六. 问题2:链式操作 "[ LUv5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g/C 7wc  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |&@q$d  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 \>S.nW  
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。 PSc=k0D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $R}C(k ;?  
:P q&l.  
template < typename T > c^=q(V  
struct result_1 8 o}5QOW  
  { k1D7=&i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bZ_&AfcB  
} ; vGyQ306  
b_Y+XXb<  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: B <s+I#  
(`4&h%g  
template < typename T > cP tDIc,  
struct   ref F,_cci`p  
  { ),{3LIr  
typedef T & reference;  *wJ$U  
} ; (~G*' /)  
template < typename T > @zS/J,:v}  
struct   ref < T &> W\[E  
  { P{dR pH|  
typedef T & reference; &3/`cl[+  
} ; =-!jm? st*  
q5g_5^csM{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HZ<#H3_ix  
il >+jVr  
template < typename T > }F1Asn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .U(6])%;@  
  { iY>x x~V  
  return l(t) = r(t); #4|RaI|.  
} {W?!tD43"  
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。 f #h0O3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KeyKLkg>  
pJg:afCg  
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 `_vPElQXZ#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Vc'p+e|(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [%>*P~6nK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q"Bd-?9  
最后的布局是: 7eq.UyUxs  
                Add 3wN4kltt  
              /   \ CH+%q+I  
            Divide   5 hak#Iz0[C  
            /   \ g{DOQA  
          _1     3 T2-x1Sw_  
似乎一切都解决了?不。 6iQqOAG  
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。 Yaq0mef0  
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。 _x5-!gK  
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: 2^s&#@n3t  
qbnlD\  
template < typename Right > 2;]tItd1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lJa-O  
Right & rt) const toF6 Z  
  { 'NWvQR<X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BfCib]V9C  
} =SJ[)|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |QzJHP @  
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。 ,=!s;+lu{  
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。 ZHen:  
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。 zX=%BL?  
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。 :8n?G  
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? .aZB?M W  
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: :x q^T  
9^S rOW6~  
template < class Action > ~i^,Z&X:  
class picker : public Action pnz@;+f  
  { #O^zA`D   
public : .f!'> _  
picker( const Action & act) : Action(act) {} MS SHMR  
  // all the operator overloaded k'$7RjCu  
} ; m$Tt y[0  
/XRgsF  
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。 ^umHuAAE  
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: Ahd{f!  
M]\"]H?  
template < typename Right > R U[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &m(eMX0lU  
  { 5NSXSR9c  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ziW[qH {  
} KJ?/]oLr0  
TuMZHB7h;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \l6mX In=>  
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。 ~$a%& ]\  
K6<1&  
template < typename T >   struct picker_maker w*SFQ_6YE  
  { #l2WRw_t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; bVRxGn @l  
} ; ,v| vgt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [-[|4|CnOm  
  { fv3)#>Dgp>  
typedef picker < T > result; /7*qa G  
} ; [0+5 Gx  
zJ0'KHF}o  
下面总的结构就有了: 8/34{2048  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 nDC5/xB  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 qmnCa&C9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 RDG,f/L2  
至此链式操作完美实现。 I@a7!ugU65  
/|e"0;{  
;LT#/t)}<  
七. 问题3 Q~*3Z4)j  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 U|h@Pw z  
CvTgtZ '  
template < typename T1, typename T2 > yC=vTzzp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7L:R&W6  
  { qf] OSd  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `|JQ)!Agx  
} OaxE3bDT  
tX *L_  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Df/f&;`  
Q^V`%+  
template < typename T1, typename T2 > dR /UXzrc  
struct result_2 sXC]{] P  
  { >BQF<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4sK|l|W  
} ; NU/~E"^I.  
1[`l`Truz  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? nBiA=+'v  
这个差事就留给了holder自己。 s.dn~|a  
    d0Kg,HB  
a( {`<F  
template < int Order > Hp> J,m(*  
class holder; L{CHAVkV  
template <> l 0b=;^6  
class holder < 1 > >|I3h5\M  
  { N<Q}4%^c  
public : 4_I,wG@  
template < typename T > VF==F_l  
  struct result_1 LRd,7P  
  { XWy iS\  
  typedef T & result; s_h <  
} ; 8UL:C?eY  
template < typename T1, typename T2 > B&Ci*#e  
  struct result_2 8QZk0O  
  { z06pX$Q.<  
  typedef T1 & result; qaGIU`}:$A  
} ; fW}H##b  
template < typename T > =v5(*$"pd"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^lMnwqx<  
  { (U dDp"/  
  return (T & )r; f,a4LF  
} o_*|`E  
template < typename T1, typename T2 > WE~3(rs#X#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N$,)vb<  
  { O-2H!58$)  
  return (T1 & )r1; ^9b `;}).  
} L,4 ^Of  
} ; R +JI ?/H  
x?<5=,  
template <> 2RXGY  
class holder < 2 > K((Kd&E  
  { quUJ%F  
public : z=Vvb  
template < typename T > FW.dHvNX  
  struct result_1 Q#r 0DWo\  
  { /eMZTh*1P  
  typedef T & result; qiF~I0_0  
} ; t@JPnA7~  
template < typename T1, typename T2 > H62*8y8  
  struct result_2 ft6^s(t  
  { O.}gG6u5  
  typedef T2 & result; tB3CX\e  
} ; \+~4t  
template < typename T > `U1%d7[vY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S&uL9)Glb  
  { I~qiF%?d  
  return (T & )r; 4K;j:ZJ"x  
} ry]7$MQyV  
template < typename T1, typename T2 > v#+w<gRq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y-c~"#  
  { )Z%+~n3o'  
  return (T2 & )r2; ipp_?5TL  
} EXFxiw  
} ; *f#4S_ws`  
` U3  
Y)*lw  
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> >。 ZAH<!@qh  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U?lu@5 ^Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O]g+z$2o  
#rr-4$w+  
return l(i, j) = r(i, j); `pMI[pLZe  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2* L/c-  
fBOPd =  
  return ( int & )i; ge oN4  
  return ( int & )j; 6qJB"_.  
最后执行i = j; 66Xt=US  
可见,参数被正确的选择了。 |\(/dXXP  
%UJ4wm  
)x7hhEk=^  
*vO'Z &  
F`Y<(]+   
八. 中期总结 KUyJ"q<W  
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: YcV~S#b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h^*{chm]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e`Yns$x  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8)!;[G|  
,7g;r_qwA  
m8PB2h  
*n'x S L  
Ma daxx  
ksaC[G;}:  
九. 简化 A,e^bM  
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。 _MEv*Q@o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %S#"pKE6 R  
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: L>b,}w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @#tSx  
  +-*/&|^等 T_Y}1n|7[  
2. 返回引用。 {@$3bQ  
  =,各种复合赋值等 6<Wr 8u,  
3. 返回固定类型。 j[`?`RyU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -*M:OF"Zh  
4. 原样返回。 P[K=']c  
  operator, m^.C(}  
5. 返回解引用的类型。 %p60pn[(  
  operator*(单目) 1F,_L}=o1s  
6. 返回地址。 y21uvp'  
  operator&(单目) 2AW{qwk7  
7. 下表访问返回类型。 q_&IZ,{Vk  
  operator[] *~uuCLv_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 { bn#:75r  
  operator<<和operator>> !?*!"S-Sl  
Y%l3SB,5L  
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。 ~Wm}M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: F8Wq&X#r  
1[`<JCFClc  
template < typename Left > c7IR06E  
struct value_return |u;PU`^-z  
  { %Ab_PAw  
template < typename T > se HbwO3 b  
  struct result_1 iGMONJRO  
  { gu[dw3L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; T_[\(K`w!  
} ; oLMi vy4  
CWQ2iu<_0  
template < typename T1, typename T2 > m5aaY  
  struct result_2 ?\M6P?tpo&  
  { zpqNmxmF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; # :w2Hf6Q  
} ; J6ShIPc  
} ; A_~5|  
9nS!  
%:?QE ;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xN8JrZE&  
Jk`)`94 I  
下面我们来剥离functor中的operator() ok2~B._+;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2] G$6H  
m@u`$rOh  
return l(t) op r(t) b_Jq=Gk`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +|YZEC  
return op l(t) Q5n : f+  
return op l(t1, t2) TF-Ty  
return l(t) op So.P @CCd  
return l(t1, t2) op '\B"g@if  
return l(t)[r(t)] "nno)~)u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _i@eOqoC  
B~z g"  
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: =L),V~b  
单目: return f(l(t), r(t)); qU*&49X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]\,uF8gg)  
双目: return f(l(t)); UH-uU~  
return f(l(t1, t2)); {FY[|:Cp  
下面就是f的实现,以operator/为例 t`ceVS  
"ak9LZQ9z  
struct meta_divide 5qkuK F  
  { /8t+d.r;/  
template < typename T1, typename T2 > l )*,18n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cievC,3*  
  { CN~NyJL H  
  return t1 / t2; PFy;qk  
} 65#:2,s  
} ; ?VP!1O=J  
/ &D$kxz  
这个工作可以让宏来做: \R\@t] >Y  
L2.`1Aag  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .`>l.gmi&  
template < typename T1, typename T2 > \ q,+kPhHEgy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xf"5<PTW</  
以后可以直接用 E+ 3yN\X(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Df:7P>  
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 a} o*  
(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。。。) 6y,P4O*q  
_s^:zPl  
 L|lmStwe  
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 qJXsf M6  
J7wQ=! g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Dnm.!L8  
class unary_op : public Rettype :@%-f:iDj  
  { L@n6N|[_  
    Left l; (S)E|;f%C  
public : A :bPIXb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .n& Cq+U;  
A9l})_~i  
template < typename T > {_XrZ(y/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o;4e)tK  
      { ~@uY?jr  
      return FuncType::execute(l(t)); TF0-?vBWh  
    } koEX4q  
UcLNMn|  
    template < typename T1, typename T2 > VMZ]n%XRXW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]ZKt1@4AY  
      { o47 f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^Z>B/aJq  
    } xPDA475Cw3  
} ; F\=Rm  
 Ep\  
k/_8!^:'  
同样还可以申明一个binary_op |[owNV>  
7XVzd]jH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ocl47)  
class binary_op : public Rettype yI.}3y{^5  
  { nJ*mEB  
    Left l; '`]n_$f'  
Right r; H/Ec^Lc+_  
public : Bq~hV;9nf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e@:P2(WW l  
?l, X!o6  
template < typename T > qH h'l;.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0i*'N ch#i  
      { w~$c= JO#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); S@}B:}2  
    } rI<nUy P?  
/}nrF4S  
    template < typename T1, typename T2 > @UpC{M--Wr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iL0jpa<}  
      { ! nCjA\$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7O+Ij9+{n  
    } v dH+>l  
} ; jKj=#O  
sArje(5Eo  
t8A kdSU0  
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 lP@)   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (~ ]g,*+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5"kx}f2$  
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。 S~k 0@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %9QMzz5  
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。。。 WjY{rM,K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z(Eke  
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,MZt  
下面是修改过的unary_op A-a17}fta  
coF T2Pq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > % QPWw~}:  
class unary_op BEXQTM3])I  
  { h"u<E\g  
Left l; 'T)Or,d  
  m%oGzx+  
public : 2#AeN6\@  
.Na&I)udX.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S9HBr  
-}Cc"qm  
template < typename T > Mhe |eD#)  
  struct result_1 (!ZQ  
  { Ig1lol:;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <H5n>3#pH  
} ; aFRTNu/r  
9Qzjqq:"Li  
template < typename T1, typename T2 > y Y>-MoF/t  
  struct result_2 1 [Sv  
  { YVB% kKv{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (px*R~}  
} ; Sc&)~h}YF  
1z~k1usRK  
template < typename T1, typename T2 > /7k.r}6\R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zBk_-'z  
  { lo+xo;Nd  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `E3:;|  
}  2Vp>"  
X,RT<GNNb  
template < typename T > (TEo_BW|+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 87^:<\pp  
  { \npz .g^c_  
  return OpClass::execute(lt(t)); W\it+/  
} ;".z[l*  
klgv{_b  
} ; Ro'jM0(KE  
Md8(`@`o  
|Du,UY/  
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 >vlQ|/C  
好啦,现在才真正完美了。 ?. zu2  
现在在picker里面就可以这么添加了: bK3B3r#$  
|}_gA  
template < typename Right > H1` rM^,%A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \#PP8  
  { B/jrYT$;m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ln ~4mN^  
} ;#3ekl{-g  
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。 \s=QiPK  
Bu7A{DRf  
%6AYCN?Ih  
UhsO\9}qH  
7dSh3f!  
十. bind (E!%v`_0  
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。 |/@0~O(6  
先来分析一下一段例子 A)8rk_92Q  
qE>i,|rP`  
|vv]Z(_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \). Nag+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 QT#b>xV)1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y0,Ft/D  
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。 x.I][(}  
我们来写个简单的。 kr^0% A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c#=&!FRe  
对于函数对象类的版本: X(IyvfC  
D899gGe  
template < typename Func > 43KaL(  
struct functor_trait +Dv7:x7  
  { !0`lu_ZN  
typedef typename Func::result_type result_type; F4Rr26M  
} ; );=Q] >  
对于无参数函数的版本: Q}=fVY  
s4 (Wp3>3i  
template < typename Ret > $h,d? .u6w  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ZQ|5W6c  
  { PmHd9^C  
typedef Ret result_type; ]de\i=?|  
} ; Ujf,6=M  
对于单参数函数的版本: /K f L+"^|  
iBucT"d]  
template < typename Ret, typename V1 > 5i6VZv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (I[s3EnhS  
  { > 84e`aGE  
typedef Ret result_type; 4 bn t=5]  
} ; *t^eNUA  
对于双参数函数的版本: NN^QUB  
"c6<zP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k=e`*LB\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mKM,kY  
  { nh<Z1tMU  
typedef Ret result_type; GSP?X$E  
} ; YNI;h%w  
等等。。。 yx2z%E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy YV-j/U{&  
1DUb [W8  
template < typename Func > q]K'p,'  
struct func_return E$ {J  
  { 6.[)`iF+#  
template < typename T > ?H`j>]%&  
  struct result_1 6F(hY !}5  
  { wZQ)jo7*g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^_sQG  
} ; 0Q7MM6  
sdrWOq  
template < typename T1, typename T2 > rS4%$p"  
  struct result_2 (Ux [[  
  { [,rn3CA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (Izf L1  
} ; %yfE7UPS]  
} ; H37Qg ApB  
9:Si] Pp+S  
e9 *lixh  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E:)Cp  
LX\)8~dp  
template < typename Func, typename aPicker > ;,k=<]  
class binder_1 pl|h>4af  
  { L!,d"wuD  
Func fn; 2 L:$aZ  
aPicker pk; W2hA-1  
public : )&:L'N  
Jld\8=  
template < typename T > BKay*!'PX  
  struct result_1 ~ ltg  
  { `]jqQr97  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %&h c"7/k  
} ; J#''q"rZ  
n}JPYu  
template < typename T1, typename T2 > 9Sz7\W0  
  struct result_2 *}w+ 68eO  
  { LL.x11 o3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s9i|mVtm8  
} ; q*bt4,D&Es  
tb,9a!?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} P\AqpQv  
t+O e)Ns  
template < typename T > ,:UX<6l R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V&%C\ns4  
  { lI6W$V\,  
  return fn(pk(t)); &n>7Ir  
}  L=]p_2+  
template < typename T1, typename T2 > xzr<k Sp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0q#"clw  
  { n1,S_Hs  
  return fn(pk(t1, t2)); JRY_ nX  
} Zj!Abji=O  
} ; Ys3uPs  
35_)3 R)  
s6n`?,vw  
一目了然不是么? APq7 f8t  
最后实现bind E{% SR  
U*\17YU6h  
YG`? o  
template < typename Func, typename aPicker > kAo.C Nj7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o_$&XNC_  
  { E7`qmn  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 64umul  
} +rc SL8C  
Q|c|2byb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 i%F<AY\O)  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Z!_n_F k  
n Q-mmY>#  
十一. phoenix R,,Qt TGB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (`c G  
|##GIIv;i  
for_each(v.begin(), v.end(), u R:rO^  
( ]C!?HQ{bsf  
do_ z:}nBCmLV  
[ z_&P?+"Df  
  cout << _1 <<   " , " S-c ^eLzQ  
] }`_(<H  
.while_( -- _1), 2hq\n<  
cout << var( " \n " ) cP rwW 6  
) tJ'iX>9I  
); snC/H G7  
FnE6?~xa  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:  #^0(  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5jZiJw(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E ]f)Os$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :m ZYS4L~  
`]<`$71w  
Fe!9y2Mg  
template < typename Cond, typename Actor > fzPZ|  
class do_while |]sx+NlNc  
  { [Y/:@t"2y  
Cond cd; zk}{ dG^M:  
Actor act; L;/n!k.A  
public : K0Tg|9  
template < typename T > x?sI;kUw8  
  struct result_1 ,H[SI0];  
  { 2*AG7  
  typedef int result_type; <[i}n55  
} ; n>FY?  
e|lD:_1i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s&Yi 6:J  
m3 -9b"  
template < typename T > *9 D!A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N`$!p9r  
  { 3WUH~l{UJ  
  do 27#5y_ `  
    { D$q'FZH  
  act(t); RN9;kB)c  
  } RUo9eQIPD  
  while (cd(t)); -LWK*q[J;*  
  return   0 ; +B"0{>n}F  
} ;rR/5d1!  
} ; %!|O.xxRR  
E^CiOTN  
z]@6fM[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Tv$sqVe9  
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 y  
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。 wT_h!W  
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。 $kPHxD!"  
下面就是产生这个functor的类: ^3~e/PKM  
^?GmrHC)  
y7lWeBnC  
template < typename Actor > [TTSA2  
class do_while_actor WNy3@+@GZ  
  { >: Wau  
Actor act; ^%<pJMgdF  
public : K7(MD1tk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r>t1 _b+nu  
,wj"! o#  
template < typename Cond > jndGiMA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?Bx./t><  
} ; vHKlLl>*2  
<02m%rhuW  
qJv[MBjk3B  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 r'4:)~]s  
最后,是那个do_ eJ@~o{,?>  
GbZ;#^S  
57I}RMT"  
class do_while_invoker 8P: spD0  
  { F- rQ3  
public : Ak BMwV  
template < typename Actor > P'$ `'J]j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u8L$]vOg  
  { I;MD>%[W,  
  return do_while_actor < Actor > (act); fiDl8=~@  
} '7 )"  
} do_; mUP.rb6  
`V!>J 1x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s8mr''  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0L-!! c3  
最后来说说怎么处理break和continue 5iX! lAFJ  
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。 ~)]} 91p  
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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