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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <z2*T \B!8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ar!`8"  
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, >U2[]fu  
<-3_tu>l  
Z~WUILx,  
> ]()#z  
  class filler kz UP   
  { Zd Li<1P*d  
public : 1638U 1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} HpQuro'Qh  
} ; tsqkV7?  
XXe?@w2{  
2y"|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: BPH-g\q  
r^2>60q'  
qa!3lb_'M  
cc %m0p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u ]!ZW&  
yH:gFEJ:x  
QsN%a>t  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ov@N13 ,$  
Sj`GP p  
;n"Nv }<C  
$7~T+fmF  
二. 战前分析 3EHn}#+U  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 c8"9Lv  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 7: cmBkXm  
th 9I]g^=t  
g`69 0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y#A0ud,  
  /* --------------------------------------------- */ P*\h)F/3}t  
vector < int *> vp( 10 ); H`XE5Hk)P%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #K[UqJ+x  
/* --------------------------------------------- */ |;[%ZE"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Go8?8*  
/* --------------------------------------------- */  IeZgF>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); FK2* O  
  /* --------------------------------------------- */ B,f4<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~Ip-@c}'j  
/* --------------------------------------------- */ OZ'=Xtbn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); o(w xu)  
/Mg$t6vM  
h\@\*Xz<v  
/%P|<[< [  
看了之后,我们可以思考一些问题: x_yQoae  
1._1, _2是什么? $^ wqoW%t  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 "G+g(?N]j  
2._1 = 1是在做什么? wVw?UN*rm;  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 \TF='@u.  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ;#goC N.  
3a_=e B  
Rb8wq.LqD  
三. 动工 8pEiU/V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Tw{}Ht_Qq  
v_7?Zik8E  
[J`%i U  
:MIJfr>z  
template < typename T > ;B,6v P#  
class assignment n*Q~<`T  
  { Q=+*OQV29  
T value; l[G&=/R@H  
public : h:J0d~u  
assignment( const T & v) : value(v) {} h yPVt6Gkj  
template < typename T2 > v*pN~}5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f2abee  
} ; {&bjjM  
V2&O]bR  
zK5/0zMZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ZYi."^l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ev$\Ns^g$3  
C1V@\mRi  
_(R1En1  
p#yq'kY  
  class holder L93PDp4v  
  { "Q>gQKgL  
public : LxcC5/@\~(  
template < typename T > }#0i1]n$D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \m\E*c ):  
  { PqhR^re0.  
  return assignment < T > (t); %O=U|tuc$  
} .o._`"V  
} ; h !yu. v  
6w )mo)<X  
D #`o  
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: Exy|^Dr0  
nNN~Z'bG  
  static holder _1; ^ |xSU_wa  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }r+(Z.BHM  
7jZE(|G-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b#17N2xkT  
而不用手动写一个函数对象。 u@"nVHgMJ  
a (mgz&*  
>l!#_a  
++HHUM  
四. 问题分析 \Y4>_Mk  
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。 yqY nd<K4  
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。 b `7vWyp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wOlnDQs  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i xf~3Y8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =`1#fQDt  
KliMw*5(  
五. 问题1:一致性 "IjCuR;#  
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?| %YH+=b:uW  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 npj_i /&g  
x3`b5^  
struct holder <hS %I  
  { +bGj(T%+'  
  // *i=+["A  
  template < typename T > FK^JCs^  
T &   operator ()( const T & r) const X q"_^  
  { kzK4i!}  
  return (T & )r; &$,%6X"  
} 74h[YyVi  
} ; qId-v =L  
-Tzp;o  
这样的话assignment也必须相应改动: {#Lj,o  
LhfI"fc  
template < typename Left, typename Right > +p:?blG  
class assignment (D?%(f  
  { 4F-r}Fj3  
Left l; BeNH"Y:E  
Right r; Gl4(-e'b  
public : ek^=Z`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <8JV`dTywC  
template < typename T2 > :FUefW m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }Sxuc/%:  
} ; 0G`FXj}L  
sp/l-a  
同时,holder的operator=也需要改动: ^"U-\cx  
_4#8o\  
template < typename T > `Wes!>Vh!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wU9H=w^  
  { hZ#ydI|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); N`G* h^YQ  
} }%&hxhR^t3  
{hXIP`  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 4)cQU.(*k  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;x|E}XD  
>I~$h,  
return l(rhs) = r; Nx%]dOa  
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。 WRq:xDRn0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7jj.maK  
h6yXW! 8  
template < typename Tp > `.Oj^H6  
class constant_t n%SR5+N"  
  { gH0' Ok'  
  const Tp t; 7lC );  
public : j[^(<R8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'V*ixK8R0  
template < typename T > ed=pRb  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s!vvAD;\  
  { \NiW(!Z}  
  return t;  ?^8CD.|  
} xb N)z  
} ; SRUg2)d  
Eeumi#$Z   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4/z K3%J  
下面就可以修改holder的operator=了 FnoE\2}9  
0`LR!X  
template < typename T > {.D^2mj |  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zq:+e5YT?T  
  { 0ESxsba  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); e%Sw(=a  
} Q)n6.%V/e  
P0Q]Ds|  
同时也要修改assignment的operator() gB&8TE~Y  
t#fbagTON  
template < typename T2 > 17\5 NgB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :RxWHh3O  
现在代码看起来就很一致了。 S .KZ)  
B7*^rbI:X  
六. 问题2:链式操作 h()Ok9]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 oPqWL9]  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 )\k({S  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ;fdROI  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !LG 5q/}&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l/wdu(  
&n}eF-  
template < typename T > cl`!A2F1G#  
struct result_1 w_>SxSS7  
  { Z4"SKsJT/>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 65P*Gu?  
} ; Ib~n}SA  
*VbB'u:  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: K5h2 ~  
| 4slG   
template < typename T > aJ4y%Gy?  
struct   ref SY[7<BUZ  
  { ;$VQRXq  
typedef T & reference; SZ;Is,VgU4  
} ; I}Fv4wlZG  
template < typename T > VssD  
struct   ref < T &> hxXl0egI  
  { K KCzq |  
typedef T & reference; {mkD{2)KQ  
} ; ,?3)L   
Oi?+Z:lak  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }[$qn|  
$4*wK@xu  
template < typename T > 1+{V^) V?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const FC +}gJ(q  
  { 6]Vf`i  
  return l(t) = r(t); &f;<[_QI=  
} RTL A*  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 >" z$p@7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :vsF4  
dYEsSFB m  
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 MnQ4,+ji-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: k|r+/gIV  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fFSQLtm?E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Z [aKic  
最后的布局是: pZ IDGy=~  
                Add 3YFbT Z  
              /   \ ^z _m<&r  
            Divide   5 #},4m  
            /   \ iE}Lw&x  
          _1     3 ;%wY fq~P  
似乎一切都解决了?不。 5LkpfmR  
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。 e2}5< 7  
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。 C{5bG=Sg~  
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: ) ]y^RrD  
_wY <8 F*  
template < typename Right > dw"Tv ~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H2cY},  
Right & rt) const 2qN|<S&  
  { W`d\A3v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4D4Y.g_x  
} RyN}Gz/YN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /_?y]Ly[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。 Q!T+Jc9N  
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。 Za>0&Fnf  
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。 b.4H4LV  
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。 CZ~%qPwDw  
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? <* vWcCS1  
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: g?mfpwZj  
hE9UWa.Q>  
template < class Action > ,~TV/l<  
class picker : public Action B< 6E'  
  { xc&&UKd  
public : (c'kZ9&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Tp.t.Qic  
  // all the operator overloaded M In6p  
} ; "A>/m"c]*  
fPj*qi  
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。 "fq8)  
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: `:4bg1u  
]6*+i $  
template < typename Right > |#Q4e51H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h%0FKi^  
  { (pud`@D;[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f-'$tMs  
} {0ozpE*(  
)d^b\On  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > h=7eOK]  
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。 8euh]+  
,xzSFs>2  
template < typename T >   struct picker_maker pn._u`xMV  
  { H+O^el  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c1 ~=   
} ; 7XDze(O5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _]/&NSk  
  { {T=rsPp<@  
typedef picker < T > result; t)62_nu  
} ; B|zVq=l~  
2\'5LL3  
下面总的结构就有了: _XP3|E;I/  
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。 ,<cF<9h  
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。 n?EL\B   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M,WC+")Z=  
至此链式操作完美实现。 by{ *R  
l4LowV7  
x#0B "{  
七. 问题3 i4p2]Nr t  
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。 $mF(6<w  
ja Ot"iU.B  
template < typename T1, typename T2 > ,iYKtS3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <M,A:u\qSQ  
  { 5"cYZvGkJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;i,:F`b~  
} Q&;d7A.@  
M)T{6 w  
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: |-'.\)7:  
Hrd z1:#6,  
template < typename T1, typename T2 > t&^cYPRfY'  
struct result_2 1$^=M[v  
  { ; ^cc-bLvF  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; HbUadPr  
} ; ,VTX7vaH  
(!iGQj(m  
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? d J;y>_  
这个差事就留给了holder自己。 VdfV5"  
    YJ[Jo3M@j0  
.}6Mj]7?i  
template < int Order > H>/LC* 8-  
class holder; KDmzKOl  
template <> A8by5qU  
class holder < 1 > c{SD=wRt,y  
  { 5uJ{#Zd  
public : 1X45~  
template < typename T > 1MF0HiC  
  struct result_1 iO?Sf8yJ:  
  { kl90w  
  typedef T & result; faJ>,^V#  
} ; /t<C_lLM  
template < typename T1, typename T2 > m@W\Pic,j.  
  struct result_2 HxXCxI3  
  { nP+]WUnY  
  typedef T1 & result; zs_^m1t1s  
} ; ,aLdW,<6  
template < typename T > 0k7kmDW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~=pAy>oV  
  { #!n"),3  
  return (T & )r; G^ 2a<?Di  
} DwLl}{r'  
template < typename T1, typename T2 > ]PI|Xl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U $ bLt  
  { J% t[{  
  return (T1 & )r1; z12c9k%s  
} '/@] V  
} ; !_|rVg.  
U'8ub(:&  
template <> *k7vm%#ns  
class holder < 2 > 2\: z   
  { O [81nlhS0  
public : BW61WH?  
template < typename T > <f'2dT@6  
  struct result_1 @Q=P6Rz {S  
  { @fVCGV?'  
  typedef T & result; 3V"y|q  
} ; ~D9VjXfL)  
template < typename T1, typename T2 > #Ang8O@y  
  struct result_2 MDo4{7  
  { vX'@we7Q{  
  typedef T2 & result; Yp_R+a^  
} ; 6,C,LT2^(  
template < typename T > njk1x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zJp@\Yo+  
  { cVR3_e{&H  
  return (T & )r; ARZ5r48)  
} l^F%fIRp)  
template < typename T1, typename T2 > A-"}aCmik  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^lP_{ c  
  { R`RLq1WA  
  return (T2 & )r2; 4rh*&'  
} Eoj 2l&\  
} ; {\?zqIM  
Pw"o[8  
UI*^$7z1 +  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ww]^H$In  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: WG{mg/\2(C  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }Ot I8;>  
w :w  
return l(i, j) = r(i, j); + !I7(gL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -bamNw>|  
MBbycI,  
  return ( int & )i; +n ${6/  
  return ( int & )j; Y]5\%JR  
最后执行i = j; +b7}R7:AFH  
可见,参数被正确的选择了。 8"M*,?.]  
86^xq#+Uw  
fC2   
\k=.w  
C6XTId=y#_  
八. 中期总结 sI u{_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: XcS 8{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 PC_#kz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 r~sx] =/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m})q8b!S  
+7jr]kP9  
PC| U]  
0`KB|=>  
M1MpR+7S  
5pBQ~m3  
九. 简化 <(]e/}  
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。 *ay>MlcV2=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?,J N?  
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: Dj<]eG]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iI[Z|"a21  
  +-*/&|^等 >@yHa'*9S  
2. 返回引用。 3&D;V;ON}_  
  =,各种复合赋值等 &=sVq^d@qe  
3. 返回固定类型。 s<I[)FQVr  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <"uT=]wZ=  
4. 原样返回。 o@`& h} $  
  operator, [mSK!Y@u  
5. 返回解引用的类型。 ^KU:5Bn  
  operator*(单目) i>9/vwe  
6. 返回地址。 {(7D=\eU  
  operator&(单目) uv++Kj!  
7. 下表访问返回类型。 3dnL\AqC  
  operator[] 1Ftl1uf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gc:qqJi)X  
  operator<<和operator>>  W t&tu2  
=?`5n|A*  
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。 .wrNRU7s  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: y)W.xR  
rSIb1zJ  
template < typename Left > e&C(IEZ/N;  
struct value_return ,`/J1(\ nd  
  { APT'2 -I_  
template < typename T > um@RaU  
  struct result_1 rsP3?.E  
  { 71+J{XOC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rO% |PRP  
} ; ,w|f*L$  
\ A\a=A[  
template < typename T1, typename T2 > q/,W'lQ\;  
  struct result_2 WV5gH*uUa  
  { ]@op  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; DT #1*&-  
} ; VT1W#@`e-  
} ; `zHtfox!  
oJK]oVX9i  
=5EG}@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H#8]Lb@@:  
NDhHU#Q9  
下面我们来剥离functor中的operator() YMG{xGPtM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^f{+p*i}:  
f/ 9]o  
return l(t) op r(t) 93%U;0w[Nw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) i=%wZHc;  
return op l(t) guv)[:cd;  
return op l(t1, t2) 06I'#:]  
return l(t) op E9 QA<w  
return l(t1, t2) op `LL#Aia  
return l(t)[r(t)] GEq?^z~i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b0]y$*{j  
:8U=L'4  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: |b'fp1</  
单目: return f(l(t), r(t)); TuphCu+Oh  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); q('O@-HA  
双目: return f(l(t)); @B$ Y`eK\  
return f(l(t1, t2)); -p`hevRr  
下面就是f的实现,以operator/为例 KcVCA    
w,]cFT  
struct meta_divide y";{k+  
  { pi? q<p%  
template < typename T1, typename T2 > 8^;[c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )`Tny]M  
  { Q"CZ}B1<  
  return t1 / t2; MP?9k)f  
} \cvui^^n  
} ; @* L^Jgn  
G*e/Ft.wf8  
这个工作可以让宏来做: `9eE139V='  
\1f$]oS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .l5y !?  
template < typename T1, typename T2 > \  %"j<`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3A]Y=gfa  
以后可以直接用 \`r5tQr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) BCF- lrZ&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 "8VCXD  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) x=yBB;&  
fk`y}#7M  
d c_^   
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 M cE$=Vv  
k( 1rp|qf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ="3Hc=1?R  
class unary_op : public Rettype BOn2`|oLuF  
  { [#n ~ L6  
    Left l; nCEt*~t9VE  
public : FJo N"X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} It!%/Y5  
=0`"T!1  
template < typename T > ]7v-qd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _h7!  
      { |~k=:sSz{  
      return FuncType::execute(l(t)); [zIX&fPk$  
    } \?h +  
#B|`F?o  
    template < typename T1, typename T2 > !Pt|Hk dr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }S3m wp<Y  
      { ^-PlTmT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gIep6nq1`|  
    } ]q7\  
} ; or\ 2)  
$I~=t{;"XV  
Lp20{R  
同样还可以申明一个binary_op n NZq`M  
$zbm!._~DA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j/wG0~<kz  
class binary_op : public Rettype !NK8_p|X  
  { EUmQn8  
    Left l; .Ff;St  
Right r; XCoN!~  
public : j"HB[N   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ry3;60E \)  
i 4lR$]@  
template < typename T > WZdA<<,:o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pNr3u  
      { I5>HB;Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W}+Q!T=  
    } O[3J Px  
&6FRw0GX  
    template < typename T1, typename T2 > "lx}.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o\1"ux;b  
      { `Z>4}<~+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :}FMauHh  
    } #JeZA0r5  
} ; oHB51< }  
`;*%5WD%  
yPn5l/pDDr  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 u2y?WcMv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S%-L!V ,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) cIK-VmO  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 7EOn4I2@[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q0jzng  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 1wuLw Ad  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1C^6'9o  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 'CjcOI s  
下面是修改过的unary_op Xoml  
52/^>=t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "d/x`Dx  
class unary_op B4pheKZ2  
  { 5G'X\iR  
Left l; FgrOZI;_  
  k]`I 3>/L  
public : Sb>;k(;`:  
.1 .n{4z>:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} + B%fp*  
nYY@+%` ]z  
template < typename T > \gki!!HQ  
  struct result_1 Nj*J~&6G  
  { U: ~O^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !FZb3U@  
} ; ;B o2$  
YMj z , N  
template < typename T1, typename T2 > ueDG1)  
  struct result_2 k]l M%  
  { Y b]eWLv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *5hg}[n2  
} ; !h}x,=`z/  
]}i_NqW)  
template < typename T1, typename T2 > V9I5/~0c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aRdk^|}  
  { #,Fk  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f}Eoc>n  
} L 9Z:>i?  
L qMH]W  
template < typename T > ]MfT5#(6h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PZKKbg2 S  
  { ox{)O/aj  
  return OpClass::execute(lt(t)); o>311(:  
} L0qo/6|C  
M['8zN  
} ; `]#DdJ_|  
(WCpaC  
1&ZG6#16q  
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 lV]hjt-L 2  
好啦,现在才真正完美了。 lJpD>\$}@R  
现在在picker里面就可以这么添加了: _S{HVc  
z^gf@r  
template < typename Right > *^ \xH,.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4M*UVdJ;  
  { b|u4h9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I{ ;s.2  
} q62TYg}  
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。 8h=H\v^f  
CA7tI >y_  
MM3X! tq  
uwsGtgd&  
Z`o}xV  
十. bind [~` ; .7~  
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。 A 7'dD$9  
先来分析一下一段例子 J )oa:Q  
cT`x,2  
(zwxrOS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D@rOX(m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8&qCH>Cf  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t(?m!Z?tb  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ]QJLES  
我们来写个简单的。 L}P<iB   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |F-_YR  
对于函数对象类的版本: [a53H$`\5  
UN'hnqC  
template < typename Func > lfOF]Kiqr  
struct functor_trait *P5Xy@:  
  { %E3|b6k\  
typedef typename Func::result_type result_type; <,(6*b  
} ; _Xlf}BE  
对于无参数函数的版本: xop9*Z$  
&dp(CH<De  
template < typename Ret > B#&U5fSw+0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Dp8YzWL2^  
  { 57Y(_h:  
typedef Ret result_type; :iD( [V  
} ; y)t< r  
对于单参数函数的版本: *^bqpW2$q  
R;.zS^LL  
template < typename Ret, typename V1 > sEt5!&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y>'^<xk  
  { QKL5! L9`  
typedef Ret result_type; J Xo_l  
} ; O(!J^J3_z  
对于双参数函数的版本: YT+fOndjaF  
Qf6]qJa|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L)H7~.Dj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IxAKIa[HY  
  { 36` aG Y  
typedef Ret result_type; ;eI,1 [_  
} ; K 4j'e6  
等等。。。 bmr.EB/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy U;Se'*5xv  
{ xi$'r  
template < typename Func > BB-E"<  
struct func_return 7G.IGXK$  
  { n7i;^=9 mM  
template < typename T > IFlDw}M!9  
  struct result_1 3o9`Ko0  
  { / *Z( ;-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T3u%V_  
} ; )TnxsFC  
 0$b)@  
template < typename T1, typename T2 > rBye%rQRq  
  struct result_2 1/c7((]7(,  
  { mg[=~&J^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PEW^Vl-6q  
} ; W&q]bi@C  
} ; ` :eXXE  
%k_R;/fjW  
GM%%7^uE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 DDq*#;dP  
kIWQ _2  
template < typename Func, typename aPicker > 8G`fSac`  
class binder_1 }BlVLf%C  
  { u7ZSs-LuHw  
Func fn; Pni  
aPicker pk; t%Vc1H2}  
public : $`(}ygmP  
" |[w.`  
template < typename T > F<Js"z+  
  struct result_1 cW4:eh  
  { T~J6(,"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R(@B4M2  
} ; ,-myR1}  
^s\(2lB\F  
template < typename T1, typename T2 > aFjcyD  
  struct result_2 Ki(qA(r  
  { RJYuyB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fdc ?`4  
} ; 'e^,#L_!o  
y/k6gl[`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} IeLG/ fB  
R$X1Q/#md  
template < typename T > N`1:U 4}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7dyGC:YuTL  
  { -D?T0>  
  return fn(pk(t)); xQ\/6|  
} kE;h[No&K  
template < typename T1, typename T2 > 89*CoQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3%{A"^S=}  
  { I:CnOpR>A  
  return fn(pk(t1, t2)); ~KHGh29  
} _tTtq/z<  
} ; Gl}[1<~o  
Ox7v*[x'  
"aIiW VQ  
一目了然不是么? td%]l1  
最后实现bind JV(qTb W  
De%WT:v  
`[3Iz$K=  
template < typename Func, typename aPicker > _U(b  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VHwb 7f]gq  
  { 3/>T/To&2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !G =!^RA  
} MlaViw  
&b8Dy=#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2a8ZU{wjn  
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。 92!1I$zi  
Wjc1EW!2x  
十一. phoenix bRT1~)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Cj"+` C)l  
[[2Zcz:  
for_each(v.begin(), v.end(), n[8ju,=  
( c,pR+DP  
do_ <^q4^Q[  
[ 2 eo]D?}  
  cout << _1 <<   " , " @[h)M3DFd  
] Wj.f$U 4  
.while_( -- _1), >a7OE=K  
cout << var( " \n " ) 8dgI&t  
) /?uA{/8  
); JJ`RF   
I4 {uw ge  
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: yqR2^wZ%r  
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 7s@%LS  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 WP[h@#7<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4>eY/~odq]  
!)gTS5Rh:  
-x)Oo`  
template < typename Cond, typename Actor > 0t[|3A~Q  
class do_while 2z+Vt_%  
  { qPqpRi  
Cond cd; n6 D9f~8"  
Actor act; 1><@$kVMm~  
public : y|X</3w  
template < typename T > Z BjyQ4h  
  struct result_1 hr3RC+ y  
  { >a/]8A  
  typedef int result_type; ~R^~?Y%+<  
} ; tmT/4Ia  
C#{s[l\]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nAIV]9RAZ%  
29{Ep   
template < typename T > 0,$eiY)u$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~2u~}v5m7  
  { g(Q)fw  
  do q2 K@i*s  
    { dd1CuOd6(1  
  act(t); KG9h rT  
  } r+%:rFeX  
  while (cd(t)); 2..b/  
  return   0 ; /$ Gp<.z  
} zURxXo/\V  
} ; cV^r_E\m  
6[ }~m\cY  
r9nH6 Md\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,dn6z#pb+  
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。 !qGER.  
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。 ?pSb,kN}'  
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。 1./ uJB/  
下面就是产生这个functor的类: (ndXz  
u'Ja9m1  
3h t>eaHi  
template < typename Actor > n^vL9n_N  
class do_while_actor S:!gj2q9|  
  { c#o(y6  
Actor act; 3j<:g%5  
public : {l/j?1Dxq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ab"6]%_  
u@QP<[f  
template < typename Cond > aY`qbJy  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; MI8f(ZJK5  
} ; ZqT8G  
R\DdU-k  
J)(KGdk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'dJ#NT25  
最后,是那个do_ {Yq"%n'0  
EJC{!06L'/  
)}ygzKEa  
class do_while_invoker } U <T>0  
  { uWm,mGd9  
public : G bW1Lq&"  
template < typename Actor > t~_j+k0K#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `zf,$67>1  
  { 2 I:x)  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~)J]`el,Q  
} \3nu &8d  
} do_; +5:Dy,F =  
$glt%a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? B$ty`/{w,B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `N;}Gf-'  
最后来说说怎么处理break和continue o8<0#W@S  
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。 >i&"{GZ  
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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