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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  N}KL'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 { _~vf  
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, ayQ2#9X}  
'C) v?!19  
DIx.a^LR  
J7+[+Y  
  class filler 59BB-R,V  
  { 9E}JtLgT  
public : t {H{xd  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a6\`r^@  
} ; eD!mR3Ai@D  
*1,4#8tB  
QAX3*%h  
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: heQyz|o  
|G/W S0  
2ae"Sd!-2  
!TO+[g!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z[' 2  
~,.'#=V  
rG3?Z^&R+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 moL3GV%]Gq  
pKaU [1x?%  
y+nX(@~f]  
r*9*xZ>8u  
二. 战前分析 DcN!u6sJ  
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。 ~]SCf@pRk  
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 63/a 0Yn  
P=R-1V  
zJov*^T-C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !wTrWD!  
  /* --------------------------------------------- */ zZ;V9KM>v  
vector < int *> vp( 10 ); &pW2R}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J;'H],w}f  
/* --------------------------------------------- */ B_ bZa  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &cwN&XBY  
/* --------------------------------------------- */  C=qL0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a9NIK/9  
  /* --------------------------------------------- */ ojc.ykP$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DMlr%)@ {  
/* --------------------------------------------- */ w@pJ49  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); J vq)%t8q>  
\}W !  
VxtX%McK  
X.ecA`0  
看了之后,我们可以思考一些问题: #n]K$k>  
1._1, _2是什么? S_?sJwM  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 }46Zfg\T6n  
2._1 = 1是在做什么? \,'4eV  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (__$YQ-  
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。 WtO@Kf:3GH  
Q]e]\J  
I51I(QF=  
三. 动工 ae" o|Q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: udmLHc  
2MmHO2  
$9P=  
BS(jC  
template < typename T > #8zC/u\`=  
class assignment "Mz#1Laby`  
  { L/In~' *-  
T value; X *EseC  
public : T}/|nOu 5  
assignment( const T & v) : value(v) {} g)=$zXWhP  
template < typename T2 > n.t5:SW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ix$ ^1(  
} ; (V1;`sI8  
^+~ 5\c*  
]>1`Fa6_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yEk|(6+^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JY@bD:  
HB`'S7Q  
(E7"GJ  
 ? 8/r=  
  class holder  P_'{|M<?  
  { { ^^5FE)%  
public : [+QyKyhTO  
template < typename T > `wZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y5F"JjQAa  
  { Hpa6; eT  
  return assignment < T > (t); w,up`W7,  
} K\xnQeS<W  
} ; QT zN  
m.!LL]]  
<VSB!:ew  
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: TGU7o:2  
*rbgDaQ  
  static holder _1; j Neb*dPoK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?3a=u<  
V)`A,7X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P{ 9wJ<  
而不用手动写一个函数对象。 ,|A6l?iV  
?@Q0;LG  
}EYmz/nN  
:5$ErI  
四. 问题分析 ID`Ot{ y  
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。 lJN#_V0qW  
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。 dNY'uv&Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Thu_`QP^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U;IGV~oT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $MGKGWx@E  
,X1M!'  
五. 问题1:一致性 (X-( WMsqQ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ]f?r@U'AS|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7 )[2Ud8  
uF1 4;  
struct holder q,<l3rIn  
  { 6 rj iZ%  
  // }st~$JsV1  
  template < typename T > I\1"E y  
T &   operator ()( const T & r) const 9C2pGfEbn}  
  { EpKZ.lCU  
  return (T & )r; #d3_7rI0V  
}  :\'1x  
} ; l)o!&]2  
U, 7  
这样的话assignment也必须相应改动: )Ute  
kr|r-N`  
template < typename Left, typename Right > (T$cw(!  
class assignment 5'+g[eNyBV  
  { R.2i%cU  
Left l; 8{!|` b'f  
Right r; H^5,];  
public : lP)n$?u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k{lo'  
template < typename T2 > w'A*EWO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } V6](_w!  
} ; rir,|y,  
$xdo=4;|  
同时,holder的operator=也需要改动: pfIK9>i  
qdwo2u  
template < typename T > EtPB_! +  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %'h:G Bkd  
  { PX_9i@ZG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wBg?-ji3<  
} {d'B._#i  
?lgE9I]  
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。 r>|S4O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D</?|;J#/  
H7P}=YW".  
return l(rhs) = r; UJDI[`2  
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。 @ U"Ib  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x1`(Z|RJ  
c(vi,U-hC  
template < typename Tp > M,p0wsj;  
class constant_t #y7MB6-  
  { rA8NE>  
  const Tp t; RA!m,"RM  
public : mt0v (  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i <gt`UCO  
template < typename T > 04=RoYMM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^`dMjeF  
  { *oIIcE4g7  
  return t; m(:R(K(je  
} !Sy9v  
} ; "k  
;Ccp1a~+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g'T L`=O  
下面就可以修改holder的operator=了 B/K=\qmm  
@oj_E0i3  
template < typename T > F?MVQ!K*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %La/E#  
  { `|"o\Bg<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :jkPV%!~  
} fj( WH L  
@ YWuWF  
同时也要修改assignment的operator() 2Hx*kh2  
yB *aG  
template < typename T2 > s"nntC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } psx_gv,  
现在代码看起来就很一致了。 _C1u}1hW#  
]Hi1^Y<  
六. 问题2:链式操作 Q2]7|C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "30=!k  
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。 [:e>FXV  
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。 y6sY?uu  
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。 Yz0HB EA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -:L7iOzgD  
PIFZ '6gn  
template < typename T > R6>*n!*D@  
struct result_1 &1=,?s]&  
  { v6aMYmenBH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; X=6L-^ o)  
} ; hHcevSr  
~e,K  
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: `Has3AX8  
1 rbc}e  
template < typename T > HlkjyD8  
struct   ref &.z-itiV  
  { *"F*6+}w"  
typedef T & reference; F/p1?1M  
} ; cMy?&  
template < typename T > F{7 BY~d  
struct   ref < T &> L7(.dO0C  
  { d@cyQFX  
typedef T & reference; 3)&rj 7  
} ; i ^N}avO  
Cx(HsJ! ,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {O!;cI~  
r[kHVT8  
template < typename T > !{uV-c-5,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F3Vvqt*2  
  { o 0b\<}  
  return l(t) = r(t); 2%fkXH<  
} (lYC2i_b#  
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。 l`0JL7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \[+':o`LH  
EmP2r*"rb  
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 ! c~3`7v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r[j@@[)"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Cd p_niF  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !g>mjD  
最后的布局是: 5=8_Le  
                Add hiR+cPSF  
              /   \ l>HB0o  
            Divide   5 =5%}CbUU)4  
            /   \ s\3ZE11L  
          _1     3 ;4oKF7]   
似乎一切都解决了?不。 a,M/i&.e`  
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。 mn{R>  
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。 Xa>c ]j  
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: RhjU^,%  
X)9|ZF2`  
template < typename Right > o+<hI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4=* ml}RP  
Right & rt) const :NH '>'  
  { ^'sOWIzeiY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &j{I G`Trl  
} F20%r 0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L#IY6t  
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。 <lPHeO<^]  
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。 Z>@\!$Mc  
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。 jJ_6_8#  
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。 SS,'mv  
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? aMJ9U )wnK  
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: bV@5B#] 2R  
<("P5@cExU  
template < class Action > 3URrK[%x`  
class picker : public Action 6XeqK*r*  
  { O} lqY?0*  
public : a9nXh6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} AlgVsE%Va  
  // all the operator overloaded VD=F{|^  
} ; _j_c&  
:Sk<0VVd7  
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。 3_ =:^Z  
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: +n8,=}  
O}Do4>02  
template < typename Right > KR4RIJZ_t  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @|~D?&<\  
  { `jDmbD +=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;wr]_@<~  
} lCK:5$ z0  
(]<G)+*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > SY2((!n._  
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。 f6HDfJmE  
sE(mK<{pk  
template < typename T >   struct picker_maker pC)S9Kl  
  { YH!` uU(Lh  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b@[5xv\J  
} ; v|>'m#Ln2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jZ69sDhE  
  { qjvIp-  
typedef picker < T > result; v#KE"m  
} ; K~z9b4a>  
H*dQT y,  
下面总的结构就有了: }KrZ6cG9#  
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。 kI$X~s$r  
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。 zB{be_Tw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 JvLa@E)  
至此链式操作完美实现。 :cTwp K  
Dr"F5Wbg  
9hs7B!3pc>  
七. 问题3 TqMy">>  
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。 (KG>lTdN  
KfNR)  
template < typename T1, typename T2 > s^AZ)k~J(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3sGe#s%  
  { noNL.%I  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~7=w,+  
} Wv)2dD2I  
We#O' m  
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: KY;E.D`  
W?auY_+P  
template < typename T1, typename T2 > 6~Xe$fP(  
struct result_2 ?x &"EhA>  
  { \LW '6 pQ_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [kq+a] q  
} ; l. i&.;f  
mh`VZQ@  
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? -n$fh::^  
这个差事就留给了holder自己。 r`/tb^  
    xo_Es?  
E%+1^ L  
template < int Order > l4Y}<j\;  
class holder; =zW.~(c{  
template <> PfVjfrI[  
class holder < 1 > D(<20b,  
  { +Gvf5+ 5VR  
public : M3dNG]3E  
template < typename T > enJE#4Z5&s  
  struct result_1 qu/59D  
  { 47XQZ-}4  
  typedef T & result; #r)c@?T@j  
} ; fM)RO7  
template < typename T1, typename T2 > u_U51C\rb  
  struct result_2 j^Z3  
  { $ p{Q]|ww  
  typedef T1 & result; /CN^">|_  
} ; cB7=4:U  
template < typename T > G P/3r[MH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7nHlDPps)  
  { "VcG3.  
  return (T & )r; t1 .6+  
} wBXgzd%L  
template < typename T1, typename T2 > 8V3SZ17  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K]q OLtc  
  { }3!.e  
  return (T1 & )r1; PV%7 m7=x  
} z|SLH<~  
} ; R3$e q )  
9Kyr/6w4-k  
template <> Re b^w,  
class holder < 2 > k^.9;FmQ  
  { '&}B"1  
public : S<LHNZu|^A  
template < typename T > 5X-cDY*|  
  struct result_1  B9^@]  
  { Jj'~\j  
  typedef T & result; /Et:',D  
} ; #3u;Ox  
template < typename T1, typename T2 > &`63"^y  
  struct result_2 {E`f(9r:  
  { A:ef}OCL  
  typedef T2 & result; PZ;O pp  
} ; @hWt.qO3s  
template < typename T > {j E}mzi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B;':Eaa@  
  { R '/Ilz`  
  return (T & )r; E7axINca  
} cQUmcK/,  
template < typename T1, typename T2 > O.*,e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8<6;X7<-  
  { PhM3?$  
  return (T2 & )r2; nK6{_Y>  
} C (_xqn  
} ; u*&wMR>Crf  
7{X I^I:n  
l23#"gGb  
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> >。 K$\]\qG6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VHB5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A=|&N%lP'  
o% !a  
return l(i, j) = r(i, j); c0jC84*v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =8fp4# ]7  
dM7-,9Vc  
  return ( int & )i; Vo"\nj  
  return ( int & )j; \ey3i((L  
最后执行i = j; t*^Q`V wQ  
可见,参数被正确的选择了。 oO>mGl36H  
`hL16S  
5>JrTO 5  
dH zo_VV  
>t O(S  
八. 中期总结 BfIGw  
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: -2mm 5E~N  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 QE$sXP7 &u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Hc4]2pf  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cyG3le& +G  
{v56k8uZ  
<`a!%_LC [  
C jsy1gA  
O%y.  
$ T.c>13  
九. 简化 V\WqA8  
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。 6<R!`N 6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^6|Q$]}Ok  
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: <`b)56v:+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 U*=ebZno  
  +-*/&|^等 9=~"^dp54%  
2. 返回引用。 Y_)!U`>N?  
  =,各种复合赋值等 /N7j5v(  
3. 返回固定类型。 soXeHjNl  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O!kBp(?]  
4. 原样返回。 vWcU+GBZI  
  operator, TB4|dj-%  
5. 返回解引用的类型。 a&p|>,WS  
  operator*(单目) Y dmYE $  
6. 返回地址。 <MI>>$seiJ  
  operator&(单目) \L(~50{(  
7. 下表访问返回类型。 pog*}@ OS  
  operator[] KE`}P<K&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]4yWcnf  
  operator<<和operator>> B{lBUv(B  
'q8T*|/  
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。 uMtq4.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $3|++?  
:a R&t#<"E  
template < typename Left > N)03{$WM  
struct value_return $uF} GP_)  
  { >Q#_<IcI  
template < typename T > lzN\~5a}  
  struct result_1 AF>J8V  
  { Mk7,:S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; kcVEE)zb  
} ; 0p :FAvvNI  
Ua)ARi %  
template < typename T1, typename T2 > B)O{+avu  
  struct result_2 (hS j4Cp  
  { Tf) qd\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K 38e,O  
} ; )'KkO$^&  
} ; iVLfAN @  
r'#5ncB  
r1yz ?Y_P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M3c-/7  
h.E8G^}@  
下面我们来剥离functor中的operator() /\V-1 7-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (PE x<r1   
8hZ+[E}  
return l(t) op r(t) SZW`|ajH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8<z+hWX=4  
return op l(t) 1~Zmc1]  
return op l(t1, t2) 'kf]l=i[n  
return l(t) op E4 GtJ`{X  
return l(t1, t2) op Cb5;l~}L  
return l(t)[r(t)] {M96jjiInf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u+a" '*  
N?TXPY  
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: lO! Yl:;m%  
单目: return f(l(t), r(t)); ]*|+06  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (B{`In8G>y  
双目: return f(l(t)); \C $LjSS-  
return f(l(t1, t2)); : a @_GIC  
下面就是f的实现,以operator/为例 > L_kSC?  
sa$CCQ  
struct meta_divide 8i/5L=a"`  
  { '/%]B@!  
template < typename T1, typename T2 > zgXg-cr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4t]ccqX*{  
  { 'hN_H}U  
  return t1 / t2; mN?y\GB  
} N"1o> !  
} ; d(9ZopJrQ  
Jw3VWc ]]  
这个工作可以让宏来做: $L7Z_JD5  
k!l\|~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tBC`(7E}  
template < typename T1, typename T2 > \ 82l$]W4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; lKWe=xY\B  
以后可以直接用 u0 myB/`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9+H C!Uot  
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 2wLnRP`*  
(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。。。) /.P9n9  
9.u}<m  
4zyN>f|  
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 @6\Id7`Ea  
KT$Za  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R8LJC]6Bh  
class unary_op : public Rettype ovm109fTx  
  { V>D8l @  
    Left l; 4eH:eCZze  
public : 5My4a9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Iv])s  
3/_rbPr  
template < typename T > mq 0d ea  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K!W7a~ @  
      { q:h7Jik  
      return FuncType::execute(l(t)); )!z4LE  
    } m31l[e  
O|%03q(  
    template < typename T1, typename T2 > x*>@knP<-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qw>~] d,Z  
      { J5dwd,FQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s krdL.5  
    } by07l5  
} ; uCkXzb9_z  
e}lF#$  
tVfZ~q J  
同样还可以申明一个binary_op ) uM*`%  
6Qtyv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jW]Q-  
class binary_op : public Rettype R !&9RvNw  
  { 8XfhXm>~  
    Left l; 3( &k4  
Right r; dfy]w4ETB  
public : U]/iPG &_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "x1?T+j4  
Me;XG?`  
template < typename T > /q1k)4?E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YV%y KD  
      { eX`wQoV%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }2xgm9j<  
    } e={ ?d6  
BD.&K_AW  
    template < typename T1, typename T2 > arK(dg~S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3Z0ez?p+5  
      {  4,g_$)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \ -n&z;`  
    } z }3` 9  
} ; t@X{qm:%Z  
8'WoG]E_  
r+=%Ag  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 oYx4+xH/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ml,~@} p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C#qF&n  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 h2jrO9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! M!i["($_  
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。。。 Fs$mLa  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *@;bWUJ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) GG &J  
下面是修改过的unary_op L"8Z5VHA&&  
hTc :'vq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g"{`g6(+  
class unary_op Kz~E"?  
  { CwjKz*'[g  
Left l; i[Qq,MmC  
  / jLb{Ky  
public : ]hMs:$}  
g3|k-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8Y"R@'~  
kxQ al  
template < typename T > Xr."C(`w  
  struct result_1 =W*Ro+wWb  
  { rS>@>8k2,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w`GjQIA  
} ; -M6#,Ji  
/+wCx#!  
template < typename T1, typename T2 > 73j\!x  
  struct result_2 }!uwWBw`  
  { Gq=tR`.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !L[$t~z  
} ; 8B?*?,n5  
B#]:1:Qn  
template < typename T1, typename T2 > we0haK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ke<l@w O  
  { y_``-F&Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @Os0A  
} \E {'|  
$~e55X'!+  
template < typename T > ? KDg|d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `3eQ#,G!  
  { #.<Dq8u  
  return OpClass::execute(lt(t)); -G[TlH06  
} lT?Vt`==~M  
: ]JMsa6  
} ; )Vz=:.D  
fBb:J+  
lFp:F5  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug vYybQ&E/  
好啦,现在才真正完美了。 FwE<_hq//  
现在在picker里面就可以这么添加了: i"0*)$ h W  
L)i6UAo  
template < typename Right > rR4?*90vjj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?7#{#sj  
  { .unlr_eA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~ #jnkD  
} kXWC o6?  
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。 oj=% < a  
2Akh/pb  
,Yn$X  
>Qqxn*O  
' %&-`/x  
十. bind SB|Cr:wM  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ! o?E.  
先来分析一下一段例子 4d_Az'7`4  
W!+eJ!Da  
d(j g "@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [{0/'+;9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;Kh[6{W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8%`h:fE  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0h kZ  
我们来写个简单的。 F0wW3+G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -k  }LW4  
对于函数对象类的版本: TyvUdU  
Qe0?n  
template < typename Func > _H@8qR  
struct functor_trait .NJ Ne  
  { cSBS38>  
typedef typename Func::result_type result_type; B1j^qoC.5  
} ; cm8co  
对于无参数函数的版本: g,G{%dGsk  
V`0Y p  
template < typename Ret > iA|n\a~ny,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hh$i1n  
  { 4}Y? :R  
typedef Ret result_type; ?Ld:HE  
} ; >[N6_*K]  
对于单参数函数的版本: _PLZ_c:O  
e< G[!m  
template < typename Ret, typename V1 > =eR#]d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .zy2_3:  
  { /uPMzl  
typedef Ret result_type; #3O$B*gV6  
} ; ?k=)T]-}  
对于双参数函数的版本: YkQ=rurE  
9 ge'Mo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > lmIphOUoIw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u`XZtF<vf  
  { gk}.L E  
typedef Ret result_type; LWxP}? =  
} ; [B^V{nUBc  
等等。。。 &Z}}9dd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy pf#R]  
Abpzf\F  
template < typename Func > kaRjv   
struct func_return *c( J4  
  { s]HJcgI  
template < typename T > x&N@R?AG1  
  struct result_1 m;sYg  
  { UZL-mF:)&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .G}$jO}  
} ; vos-[$  
ZSB;4 ?:h  
template < typename T1, typename T2 > fc<,kRp  
  struct result_2 #bb$Icmtk  
  { j'XND`3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w[uw hd  
} ; uZP( -}  
} ; Qqd+=mgc  
#UnGU,J  
5r0Sl89J  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !MOcF5M  
PkOtg[Z  
template < typename Func, typename aPicker > ZC&~InN  
class binder_1 9?|m ^  
  { .4!wp&  
Func fn; ^fU,9  
aPicker pk; 618bbftx{  
public : :io~{a#.2\  
t&C0V|s79$  
template < typename T > m xy=3cUi  
  struct result_1 G[ q<P  
  { '<wZe.Q!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; kqCUr|M.P  
} ; m.U&O=]5  
V^\b"1X7N  
template < typename T1, typename T2 > ?aZ\D g{  
  struct result_2 <2\Q Y  
  { 2~)q080jh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G)=+Nt\ *  
} ; v8THJf  
} d7o-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2yV {y#\   
VjSA& R  
template < typename T > >kV=h?]Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P1ynCe  
  { Bs-MoT!  
  return fn(pk(t)); ."j*4  
} =Y R+`[bfI  
template < typename T1, typename T2 > EkP(] F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &^ =Y76  
  { jE$]Z(Ab  
  return fn(pk(t1, t2)); !?m8UE  
} W0Q;1${  
} ; CHM+@lD  
gk"J+uM  
i'0ol^~y6  
一目了然不是么? R(A"6a8*  
最后实现bind v?4MndR  
LMYO>]dg  
-GL-&^3IjH  
template < typename Func, typename aPicker > f>+:UGmP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) oz?6$oE(bt  
  { M+\LH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5?MKx!%  
} !%YV0O0  
:;Wh!8+j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G6j9,#2@  
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。 $!"*h  
$@L}/MO  
十一. phoenix YRP$tz+ _  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j*1O(p+  
?;Ge/~QU5  
for_each(v.begin(), v.end(), b%I2ig  
( .sbV<ulbc  
do_ M{~KT3c  
[ a.g:yWL\  
  cout << _1 <<   " , " -\fn\n  
] }MV=t7x9+  
.while_( -- _1), T8J[B( )L  
cout << var( " \n " ) Og<UW^VR  
) YS&Q4nv-  
); ^1+&)6s7V  
\YsYOFc|  
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: 6V c&g  
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 8Vqh1<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 KfLp cV  
那么我们就照着这个思路来实现吧: WUqfY?5  
J9/}ZD^  
u:&Lf  
template < typename Cond, typename Actor > #k<j`0kiq  
class do_while ,(CIcDJ2U_  
  { 0~j0x#  
Cond cd; V$<5`  
Actor act; FG5t\!dt<  
public : )3~):+  
template < typename T > [?Q$b5j/M  
  struct result_1 +0WI;M4i  
  { s:#\U!>0`  
  typedef int result_type; /CN`U7:E  
} ; [P746b_\e  
)k|_ CW~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} n6 a=(T  
/ L/hR4  
template < typename T > /0qLMlL$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B@2VI 1%  
  { >~k"C,6  
  do YV>]c9!q  
    { V3$Yr"rZ;  
  act(t); IPT\d^|f  
  } .`K<Iug1  
  while (cd(t)); IXef}%1N?  
  return   0 ; {z/Y~rf  
} 'rQ>Z A_8  
} ; ')>&:~  
V}kQXz"9  
=%V(n{7=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /a!M6:,pX  
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。 i>68gfx  
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。 .0>2j(  
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。 aM|^t:  
下面就是产生这个functor的类: s!j[Ovtx  
_]whHS+  
6vQCghI  
template < typename Actor > !nkjp[p  
class do_while_actor 3@/\j^U  
  { $kef_*BQg  
Actor act; oMV<Yn_<  
public : &%Lps_+fJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Q5H! ^RQm  
%Z=%E!*  
template < typename Cond > aqk0+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?@i_\<A2  
} ; _c 4kj  
^%?*u;uU%  
3b2[i,m<L  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cn$o$:tW  
最后,是那个do_ =k\V~8XZ  
fGtUr _D  
j:;[Y`2  
class do_while_invoker M_wj>NXZ  
  { #DI%l`B  
public : U- UD27  
template < typename Actor > ;5bzXW#U  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m ["`Op4  
  { V_T.#"C4=z  
  return do_while_actor < Actor > (act); n@)Kf A)&  
} zMf .  
} do_; vO#=]J8`  
Is $I;`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^T#bla893  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #ONad0T;  
最后来说说怎么处理break和continue .W#-Cl&n8  
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。 S}Q/CT?au  
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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