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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda CmC0k-%w  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3{J.xWB@:  
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, TQ9'76INb  
1 p\Ak  
rg& +  
Vu]h4S:  
  class filler SE`l(-tL  
  { &sOM>^SAD  
public : E20&hc5 8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ia{kab|_5  
} ; 9;f|EGwZ  
:EHQ .^  
Ti= 3y497S  
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: Aka^e\Y@6*  
womq^h6  
R_e)mkE  
M []OHw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >Q2). E  
}B)jq`a?|\  
it}-^3A M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 LpWI>sNv  
H?:Jq\Ba0  
 4#rAm"H  
F$Pp]"82'm  
二. 战前分析 960qvz!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 HHS45kg[c  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 K5flit4-  
1j3=o }m  
EF;,Gjh5p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 31XU7A  
  /* --------------------------------------------- */ olty4kGD$V  
vector < int *> vp( 10 ); ^ }#f()  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o/JPYBhdl  
/* --------------------------------------------- */ |9s wZ[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &'O?es|Lb  
/* --------------------------------------------- */ I'IB_YRL4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !<Z{@7oH  
  /* --------------------------------------------- */ a$+#V=bA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @d)a~[pm  
/* --------------------------------------------- */ oh&Y< d0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); XZO<dhZX:  
OV|Z=EwJ  
@hT;Bo2G]  
_i@x@:_l  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1q!sKoJ<  
1._1, _2是什么? M {xie  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 wItzcY1m  
2._1 = 1是在做什么? iQqbzOY  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 D44I"TgqD  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 G%OpO.Wf  
k+\7B}7F  
T Nci.']  
三. 动工 */U$sZQ)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6y@<?08Q  
iEhDaC[e(b  
{HuLuP 0t  
@,vv\M0)p  
template < typename T > OK\]*r  
class assignment M(S{1|,V  
  {  y h-9u  
T value; }#YQg0(  
public : r5)f82pQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} A_Gp&acs$  
template < typename T2 > @Z2/9K%1'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XI g|G}i.  
} ; h544dNo&  
jr1Se9u D  
b-b;7a\N  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }}s) +d  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +~:0Dxv W  
N7B}O*;  
AzX(~Qc  
qS82/e)7  
  class holder s=jO; K$  
  { `w=!o.1  
public : p;ZDpR  
template < typename T > f[M"EMy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2$Y3[$  
  { %0(>!SY  
  return assignment < T > (t); 6cZ  C  
} HjPH  
} ; j)@oRWL<  
0C7"3l  
EQ~I'#m7  
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: 8)`5P\  
#ZwY?T x  
  static holder _1; "2K|#,%N  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 V,'FlU  
%>NRna  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ndt8=6p  
而不用手动写一个函数对象。 B2"+Hwbk  
GD/nR4$  
iy9VruT<x  
Ko}7$2^  
四. 问题分析 &@Yoj%%  
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。 {8i}Ow  
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。 ~pwY6Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~l4Q~'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Cj=J;^vf  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b6$4Ul-.  
8Nv-/VQ/b  
五. 问题1:一致性 ,dq`EsHg`M  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {&b-}f"m  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^)'||Ly  
7dx4~dF  
struct holder rr6"Y&v  
  { 6P6Jx;  
  // k dUc&  
  template < typename T > QD6Z=>?S  
T &   operator ()( const T & r) const 'jwTGT5x  
  { XAGiu;<,=  
  return (T & )r; -y<rM0"NE  
} GYTbeY  
} ; c{ZqQtfM  
t"FRLC  
这样的话assignment也必须相应改动: }8X:?S %  
+0)5H>h  
template < typename Left, typename Right > {S# 5g2  
class assignment ; vhnA$'a  
  { ob)D{4B'  
Left l; 7{8)ykBU^  
Right r; 13]y)(  
public : i@%L_[MtA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (jt*u (C&Y  
template < typename T2 > O/'f$Zj36  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Zr~"\llk  
} ; fG^7@J w:G  
I[vME"  
同时,holder的operator=也需要改动: 7jD@Gp`" 3  
F\l!A'Q+t  
template < typename T > 7E@$}&E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const W'8J<VBD  
  { ;%lJD"yF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); HX z iDnj  
} }:tAKO=+  
1Z=;Uy\  
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。 Gu<W:n[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i,^>uf  
LjX&' ,  
return l(rhs) = r; N>h]mX6  
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。 !$4Q]@ }  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pPU2ar  
jAsh   
template < typename Tp > iOE9FW|e  
class constant_t .kz(V5  
  { (p}9^Y  
  const Tp t; K>`m_M"LA  
public : !;6W!%t.|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $=X!nQ& Z|  
template < typename T > @faF`8LwA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =/)Mc@Hb  
  { }"!6Xm  
  return t; i@sCMCu6  
} Z{j!s6Y@{  
} ; ](idf(j  
99=[>Ck)G  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \Or]5ogT'  
下面就可以修改holder的operator=了 6uv'r;U]  
})Ix .!p  
template < typename T > C8O7i[uc  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "@F*$JGT y  
  { ;w>Q{z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); KI^q 5D ?  
} @*AYm-k  
Ss*Lg K_  
同时也要修改assignment的operator() R A-^!4tX  
~M|NzK_9  
template < typename T2 > *=r@vQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _CYmG"mY  
现在代码看起来就很一致了。 Y,p2eAss  
exGhkt~  
六. 问题2:链式操作 fwz5{>ON]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D"1vw<Ak  
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。 1D#T+t`[  
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。 X}ey0)g%  
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。 )4VL m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @8}-0c  
e\+~  
template < typename T > wt3Z?Pb  
struct result_1 T/X?ZK(T  
  { S0X.8Bq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6= aBD_2@  
} ; mU e@Dud  
MC[ `<W)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: H-PW(  
3 tx0y  
template < typename T > !kjr> :)x  
struct   ref ` :B  
  { kfG65aa>_  
typedef T & reference; [7ek;d;'t  
} ; h|Teh-@A5  
template < typename T > ;8 /+wBnm  
struct   ref < T &> +)''l  
  { H_xQ>~b  
typedef T & reference; ~ Iu21Q(*  
} ; /I`!i K  
-hJ>wGI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;Fwm1ezx0  
nATfmUN L  
template < typename T > \I`=JKYT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6>P  
  { NC[GtAPD3  
  return l(t) = r(t); r5fz6"  
} LgD{!  
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。 ?Pok-90  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _sCJ3ZJ  
Wtzj;GJj  
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 $=S'#^Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #xJGuYdv  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R)DNFc:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8 MACbLY  
最后的布局是: CzDR%vx  
                Add V+@%(x@D_  
              /   \ 6=`m   
            Divide   5 kxKnmB#m-  
            /   \ aZ`_W|  
          _1     3 olQ8s *  
似乎一切都解决了?不。 AD4L`0D  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。  6@Z'fT4  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 s5Bmv\e.i5  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 4jyr\=42F'  
wshp{ y  
template < typename Right > E]U3O>hf  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +Hm+ #o  
Right & rt) const cM7k){  
  { ~jCpL@rS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (w@MlMk  
} eL$U M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Osvz 3UMY3  
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&#_w03  
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。 PU/Br;2A  
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。 E[htB><  
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。 %?9r(&  
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? R4rm>zisVX  
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: O|7{%5h  
r{N{! "G  
template < class Action > & 4Iqm(  
class picker : public Action ,mBKya)  
  { h/+I-],RF  
public : _XO)`D~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Cx3m\ \c  
  // all the operator overloaded YO!7D5rV#  
} ; #SLxNAH  
S&)) 0d  
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。 FsPDWy&x  
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: 4+?ZTc(  
6L`+ z  
template < typename Right > gp&& c,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \eSk7C  
  { :`"T Eif  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6xzR*~ 7  
} Ev|{~U  
TWR#MVMI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zl0:U2x7  
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。 }.|5S+J?[  
SAo \H  
template < typename T >   struct picker_maker I3rnCd(  
  { rjf=qh5s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V1fvQ=9  
} ; ?e|:6a+[f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  '?>O  
  { 6Cv2>'{S  
typedef picker < T > result; R&|)y:bg|  
} ; u$@I/q,ou  
g!) LhE  
下面总的结构就有了: @7Rt[2"e  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 kpreTeA]  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 n#L2cv~Aj"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @p` CAB  
至此链式操作完美实现。 6UAxl3-\  
zam0(^=  
gl\$jDC9  
七. 问题3 Zow^bzy4  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !m:PBl5  
mW(_FS2%,  
template < typename T1, typename T2 > ?OYwM?Uf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RDZh>K PG  
  { P(i2bbU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?;#3U5$v  
} _(kwD^x6O{  
A =[f>8  
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: 96E7hp !:  
ht)*Ync  
template < typename T1, typename T2 > IEr`6|X  
struct result_2 ,4T$  
  { 'e)ze^Jq  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; yc4f\0B/  
} ; y#Sw>-zRq  
0B:{4Lsn&  
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? r ~!%w(N|M  
这个差事就留给了holder自己。 pmD-]0  
    :a!a  
it|:P  
template < int Order > h \cK  
class holder; wQS w&G  
template <> jqsktJw#i  
class holder < 1 > @`*YZq>p  
  {  (mD:[|.  
public : 5@rqU(]<  
template < typename T > 5$Q`P',*Ua  
  struct result_1 %c2i.E/G  
  { " /-v 9  
  typedef T & result; x[@3;_'K  
} ; QAnfxt6  
template < typename T1, typename T2 > R/xCS.yl}  
  struct result_2 !4cdP2^P  
  { uqeWdj*Y  
  typedef T1 & result; [Et\~'2w8=  
} ; Z5a@fWU  
template < typename T > 1% %Tm"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7Bd_/A($  
  { kL2sJX+  
  return (T & )r; :+^llz  
} HZ4 ^T7G  
template < typename T1, typename T2 > I[IQFka}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OL"5A18;M  
  { <l/Qf[V  
  return (T1 & )r1; s/0FSv x  
} >:nJTr  
} ; }'v ?Qq  
F9J9pgVP  
template <> DJjDKVO5t  
class holder < 2 > >mSl~.I2  
  { %9)J-B  
public : gCI'YEx  
template < typename T > $K6`Q4`  
  struct result_1 P>Rqy  
  { M +q 7h+HP  
  typedef T & result; 0nnq/u^  
} ; JT^0AZ_*  
template < typename T1, typename T2 > b>._ r&.  
  struct result_2 {X"]92+  
  { BQf+1 Ly&  
  typedef T2 & result; w~?eX/;  
} ; r_RTtS#  
template < typename T > h!%`odl%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const , .F+x}  
  { t ?'/KL  
  return (T & )r; Gw,kC{:C  
} tV4aUve  
template < typename T1, typename T2 > 6RodnQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~ZN9 E-uL  
  { gq &85([  
  return (T2 & )r2; DTVnQC  
} qiJ{X{lI  
} ; DdBr Jx  
YZ P  
q2i~<;Z)9  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 HjR<4;2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bvTkS EN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zz*[JIe  
q8]k]:r  
return l(i, j) = r(i, j); 3_/d=ZI\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E zUjt)wF  
<9ph c  
  return ( int & )i; a8c]B/  
  return ( int & )j; Rx2|VD  
最后执行i = j; IvH+94[)  
可见,参数被正确的选择了。 jK1! \j  
El} z^e  
_%!hkc(  
/omVM u  
LK~ 0ck7  
八. 中期总结 Z] }@#/ n  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: X[6 z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 aa]v7d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 JpiKZG@L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor U++UG5c  
H>9$L~  
=Ybu_>  
aQ\O ]gCE  
\C|06Bs $  
m!(K  
九. 简化 +R$KEGu~0Y  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Ne_>%P|I_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ')<$AMy1  
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: xy>mM"DOH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *%sYajmD  
  +-*/&|^等 sBL^NDqa2  
2. 返回引用。 P*]g*&*Y +  
  =,各种复合赋值等 ;oE4,  
3. 返回固定类型。 Lq^/Z4L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1]~}0;,  
4. 原样返回。 f#mpd]e+6  
  operator, -XB>&dNl)T  
5. 返回解引用的类型。 z ZQoY_UI  
  operator*(单目) KQ3 On(d  
6. 返回地址。 K2Zy6lGOZ  
  operator&(单目) s<]l[Y>  
7. 下表访问返回类型。 "'(4l 2.  
  operator[] L Jx g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,55`s#;  
  operator<<和operator>> !2}Q9a  
,;y^|X  
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。 o 8U2vMH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'Ud5;?{  
zFIKB9NUn  
template < typename Left > ]=Q'1%  
struct value_return 8Qh/=Ir  
  { _i#Z'4?2E  
template < typename T > 50A_+f.7%  
  struct result_1 0Jr< >7Q1  
  { X)+N>8o?N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^xrR3m*d  
} ; i`;I"oY4  
duCm+4,.  
template < typename T1, typename T2 > l?~h_8&fT  
  struct result_2 6G],t)<A'-  
  { Hn)=:lI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; RZjR d  
} ; sM K/l @7  
} ; B^{DCHu/  
- _(!  
T}*'9TB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /^"TMm   
hAdEq$  
下面我们来剥离functor中的operator() *RO ~%g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [A47OR  
 CgWj9 [  
return l(t) op r(t) Pcc%VQN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &~8}y+z  
return op l(t) qsp,Usu/  
return op l(t1, t2) E7D DMU  
return l(t) op (Lp-3Xx  
return l(t1, t2) op t/CNxfY  
return l(t)[r(t)] 2_Qzc&"[ 4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2S tpcAlU}  
n_Z8%|h  
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: x$E l7=.  
单目: return f(l(t), r(t)); pFuQ!7Uk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $O#h4L_  
双目: return f(l(t)); yY+2;`CH  
return f(l(t1, t2)); 6-~  
下面就是f的实现,以operator/为例 "?!IPX2\S  
b8Qm4b?:4  
struct meta_divide ~oI49Q&{  
  { 6yU~^))bx  
template < typename T1, typename T2 > #LZ`kSlv4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) = N#WwNC  
  { zV]0S o  
  return t1 / t2; Y'P8`$  
} g6farLBF  
} ;  O>3'ylBQ  
q% "nk  
这个工作可以让宏来做: m:t $&  
1Sy#*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,rKN/{M!  
template < typename T1, typename T2 > \ DCm;dh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; DuWP)#kg  
以后可以直接用 ~gf $ L9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) LLE~V~j  
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 {2nXItso  
(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。。。) ^$(|(N[;   
BC+HP9<]  
qhtc?A/0}  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 )q,}jeM8  
jy?^an}#h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n F-FoO98  
class unary_op : public Rettype xfzR>NU  
  { u0,~pJvX  
    Left l; `'>>[*06:a  
public : La!PG Z{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p4[W@JV  
5^xt/vYa)  
template < typename T > QqDF_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -H \nFJ6+  
      { H`P )  
      return FuncType::execute(l(t)); L81"W`?  
    } O Rfl v+  
-'nx7wnj2  
    template < typename T1, typename T2 > )D^P~2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H Ow hl  
      { _eF*8 /z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,%C$~+xjM  
    } (mEZ4yM  
} ; IkvH8E  
(Cq-8**dY  
`'93J wYb  
同样还可以申明一个binary_op /\9Kr;@vk  
Z_;' r|c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [Yv5Sw  
class binary_op : public Rettype YP7<j*s8  
  { z7CYYU?  
    Left l; #wo_  
Right r; 4eKJ\Q=nX5  
public : ;#+#W+0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [kXe)dMX8  
=FE,G*  
template < typename T > $$4% .J26Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  4@5<B  
      { X>CYKRtb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); DFiexOb  
    } 5u&jNU5m_  
Eg9502Bl~8  
    template < typename T1, typename T2 > 4 (yHD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {hl_/ aG  
      { qGw6Wp~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); suVS!} C  
    } ~UnfS};U  
} ; 6B 8!2  
vw3W:TL  
2|cIu 'U  
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 >[p+L='  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~2qFA2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) WlY%f}l 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。 PQ5DTk  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >3ODqRu  
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。。。 >hXUq9;:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N&n{R8=^"  
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) ILQg@J l  
下面是修改过的unary_op n"pADTaB  
HCP Be2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /i]Gg \)  
class unary_op eI[z%j[Y*  
  { NZ_45/(dx  
Left l; 4M:oa#gh@  
  a}fW3+>  
public : <sTa Xaq?  
;9^B# aTM  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0e:aeLh  
6(z.(eT  
template < typename T > ]*@7o^4i  
  struct result_1 Kq1sGk  
  { |9g*rO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; MDlC U  
} ; >):b AfI  
R38 w!6{  
template < typename T1, typename T2 > .1}u0IbJ  
  struct result_2 sC#Ixq'ls7  
  { (d (whlF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M,9WF)p)V  
} ; 0t9G $23  
Fm@GU  
template < typename T1, typename T2 > LR^b?.#>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )TWf/L cp  
  { c>^_4QQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CzK X}  
} T^79p$  
)&w\9}B:  
template < typename T > ^!}lA9\gY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ug9o/I@}C  
  { {C3bCVQ]o  
  return OpClass::execute(lt(t)); g ` Wr3  
} zR/ATm]9  
<sPB|5Ak  
} ; Z?b. PC/  
~E)I+$,  
:s4CWE d  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug A*$vk2VWw  
好啦,现在才真正完美了。 wM|-u/9+  
现在在picker里面就可以这么添加了: %~eZrG.  
CocvEoE*z  
template < typename Right > E 1>3[3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~r{Nc j  
  { gh~C.>W}q+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R&-bA3w$  
} s0\X%U("  
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。 R)H@'X  
~"LOw_BRh  
dx~F [  
4(Mt6{q  
<}e<Zf!  
十. bind 1mB6rp  
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。 U$-FQRM4K  
先来分析一下一段例子 lKm?Xu'yH  
osnDW aN  
0wc+<CUW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} t%/5$<!b  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Qdtfi1_Y1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ";GLX%C!{@  
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。 6h5*b8LxA  
我们来写个简单的。 *zmbo >{(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2;q6~Y,  
对于函数对象类的版本: D6 M:pIN*  
l\S..B +  
template < typename Func > c~>M7e(  
struct functor_trait ^x4gUT-Wy  
  { SmRU!C$A  
typedef typename Func::result_type result_type; ){6;o& CC:  
} ; T$+}Srb  
对于无参数函数的版本: Z,!Rj7wZ  
7`P(LQAr!  
template < typename Ret > &)wQ|{P~k  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v7g-M  
  { C[[z3tn  
typedef Ret result_type; q-uYfXZ{j  
} ; y(q1~73s  
对于单参数函数的版本: ]CTu |  
#-@dc  
template < typename Ret, typename V1 > [@/G?sAQm\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ' rXkTm1{  
  { jdhhvoQ  
typedef Ret result_type; lD{9o2  
} ; r<"1$K~Ka  
对于双参数函数的版本: DB?[h<^m  
ArF+9upGY  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k6dSj>F>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }+u<^7$g|  
  { R^K<u#>K  
typedef Ret result_type; u|Db%)[  
} ; >0f5Mjug  
等等。。。 8(ZQD+U(9F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tv?~LJYN  
??k^Rw+0R  
template < typename Func > oW-luC+  
struct func_return VNPuOU=  
  { d/|@"z^?  
template < typename T > ] Li(E:  
  struct result_1 N<?RN;M  
  { 5 1 L:%Af  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; br0gB3 r  
} ; O-G4^V8  
g6nBu  
template < typename T1, typename T2 > mvYr"6f8  
  struct result_2 }J:~}?^%n  
  { .lqo>Ta y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rJR"[TTJ  
} ; }mX;0qO  
} ; q7X /"Dfx  
> Y LwWU<X  
3{ `fT5]U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sfx:j~bsL  
"&7v.-Y k(  
template < typename Func, typename aPicker > +8v!vuO'  
class binder_1 Rg' 1 F  
  { =:5yRP  
Func fn; m,Os$>{Ok  
aPicker pk; Z!tt(y\  
public : rjfQ\W;}U  
 x@Q}sW92  
template < typename T > qc@CV:  
  struct result_1 5.idC-\  
  { 1 aIJ0#nE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TVYO`9:CW  
} ; ?. CA9!|   
@| r*yi  
template < typename T1, typename T2 > Rh,*tS  
  struct result_2 MX  qH  
  { :fo%)_Jc!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +xB !T1p D  
} ; e>Is$+[`7  
}9{6{TD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,sXa{U  
<+C]^*j  
template < typename T > k4s >sd3 5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0 E{$u  
  { ~M+|g4W%  
  return fn(pk(t)); ]w! x  
} 4RJ8 2yq-  
template < typename T1, typename T2 > R )ejIKtY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const par $0z/  
  { 91`biVZfA  
  return fn(pk(t1, t2)); G+=&\+{#4  
} 8la.N*  
} ; E WOn"   
uB0/H=<H  
y~''r%]   
一目了然不是么? NSj}?hz  
最后实现bind g,mcxXO  
wbVM'E/&  
Z=4Krfn  
template < typename Func, typename aPicker > ,.G6c=pZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `dMl5b  
  { 1z0&+C3z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); YtE V8w_$  
} M'Q{2%:>a  
7[^:[OEE  
2个以上参数的bind可以同理实现。 qFt%{~a S  
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。 }yC ve  
nSmYa7  
十一. phoenix t k2B\}6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H+\rCefba  
d8/lEmv[  
for_each(v.begin(), v.end(), SO3WOR`3  
( hPP+lqY[  
do_ 8&f}GdZh  
[ +u:8#!X$RD  
  cout << _1 <<   " , " 'l)@MX bGL  
] ?}bSQ)b  
.while_( -- _1), FK;\Nce&  
cout << var( " \n " ) x]J{EA{+  
) XBdC/DM[  
); No!P?  
y2o?a6`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !nC Z,  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor B$_F)2%m;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l&^9<th  
那么我们就照着这个思路来实现吧: DTI+VY .W^  
,bKA]#(2  
<j-Bj$3  
template < typename Cond, typename Actor > _)ZAf% f?  
class do_while ;9/6X#;$  
  { .9S  
Cond cd; s=u0M;A0Q  
Actor act; S\MD]>4  
public : O"nY4  
template < typename T > LX!16a@SxA  
  struct result_1 -;_NdL@  
  { +TfMj1Zx  
  typedef int result_type; UdT ~ h  
} ; lKxv SyD  
hnmFhJ !g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Fu(e4E  
&l-g3l[  
template < typename T > m{I_E G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *Iyv${  
  { DbH{; Fb  
  do u3dhMnUn  
    { AW!|xA6'`:  
  act(t); L_=J(H|  
  } 2< qq[2  
  while (cd(t)); (3&@c!E  
  return   0 ; )p).}"   
} sbQmPV  
} ; b'St14_  
;_%61ZI?M<  
/px*v<Aw1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Yono8M;9*  
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。 ~BaU2S@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。 <~u.:x@ R  
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。 b=Zg1SqV  
下面就是产生这个functor的类: 6JSa:Q>,  
@L,T/m-HF  
d]} 7]  
template < typename Actor > zZ[SC  
class do_while_actor Z: &"Ax  
  { b^;19]/RW  
Actor act; ^{zwIH2I]  
public : 0 jVuF l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?k<wI)JR  
GmcxN<  
template < typename Cond > ZL+{?1&-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Wu2#r\  
} ; T=A7f6`  
K/, B  
J3}^\k=p"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +pnT6kU|  
最后,是那个do_ )><cL:IJ}S  
|rq~.cA  
KQNSYI7a  
class do_while_invoker $xvEYK  
  { EJNj.c-#  
public : ~bWqoJ;Q  
template < typename Actor > ;KbnaUAS8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >6@*%LM  
  { "a?k #!E  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6T;C+Y$  
} lF 8B+  
} do_; bsR^H5O@  
VVYQIR]!yk  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @433?g`2b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @j9yc  
最后来说说怎么处理break和continue Z@RAdwjR`p  
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。 'lHtz ~[  
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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