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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :@KU_U)\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 i-!Z/,oL  
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, krwY_$q  
=1 g  
q:Gi Qk-  
^44AE5TO  
  class filler =KJK'1m9  
  { w^N xR,  
public : l +RT>jAmK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J<dr x_gc  
} ; -+4:} sD  
($:s}_<>s  
d K|6p_  
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: !J ")TP=  
clK3kBh~&  
C!xqp   
Z#.J>_u )  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); D%k%kg0,  
vtw{ A}  
g[fCvWm#d  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [.;$6C/?  
FEgM4m.(G<  
Ho[Kxe[c  
+^$FA4<~  
二. 战前分析 @$'k1f(u>  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 w J FEua  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 QCkPua9  
p]=a:kd4J  
[/ uqH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tWL3F?wd  
  /* --------------------------------------------- */ \/,54c2  
vector < int *> vp( 10 ); Q" BIk =  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8 PI>Q  
/* --------------------------------------------- */ kQ4-W9u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j|3p.Cy  
/* --------------------------------------------- */ 9`4mvK/@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H@0i}!U64  
  /* --------------------------------------------- */ 2\&uO   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Fy^*@&  
/* --------------------------------------------- */ x,YC/J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); wN/d J  
o>x*_4[  
@czNiWU"4;  
Q?Vq/3K;  
看了之后,我们可以思考一些问题: +')\,m "z  
1._1, _2是什么? Sz4YP l  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 )70-q yA  
2._1 = 1是在做什么? `*nVLtT Y  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 WP-?C<Iw  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 N{v <z 6  
6jjmrc[#}X  
>#).3  
三. 动工 (Qmpz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ju#/ {V;D  
em`z=JGG  
)s^D}I(  
|x*~PXb  
template < typename T > ` MIZqHM @  
class assignment SSO F\  
  { \{  
T value; ;&4}hPq  
public : &~oBJar  
assignment( const T & v) : value(v) {} (+}H ih  
template < typename T2 > wi/Fx=w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ; V)pXLE  
} ; ]pi"M 3f_  
<A?- *  
]5W|^%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +[C(hhk("  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &r s+x<  
rn3GBWC_C  
rvjPm5[t  
6$-Ex  
  class holder t-_~jZ<  
  { ``?] 13XjK  
public : 3u+A/  
template < typename T > WVDkCo@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E0QrByr_  
  { )P    
  return assignment < T > (t); vd`;(4i#X  
} GUyMo@g  
} ; KhK:%1po  
Gkci_A*  
@-y.Y}k#$~  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: UMsJg7~  
5tUp[/]pl  
  static holder _1; h^ wu8E   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^PDz"L<*  
RGd@3OjN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \IB@*_G  
而不用手动写一个函数对象。 vAZc.=+ >  
+\~.cP7[  
:%ms6j/B&V  
Sx{vZS3  
四. 问题分析 1fwjW0t  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]6)^+(zU  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "w3#2q&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pC<~\RR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1FC'DH!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,S(^r1R   
eZpyDw C{  
五. 问题1:一致性 jG8W|\8  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ( )K,~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1#LXy%^tO  
:^~I@)"ov  
struct holder +[386  
  { ~)Z{ Yj9)S  
  // ia#Z$I6  
  template < typename T > =.19 7)e  
T &   operator ()( const T & r) const H +Dv-*i  
  { 7Gg3$E+#*  
  return (T & )r; B->3/dp2c'  
} dO/iL7K&  
} ; rH@ {[~p  
R+vago:  
这样的话assignment也必须相应改动: D; xRgHn  
~,j52obR6Z  
template < typename Left, typename Right > T](N ^P  
class assignment >2Z0XEe  
  { Mrpz(})  
Left l; YC(7k7  
Right r; pW{Q%"W  
public : O  |45r   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SMX70T!'9  
template < typename T2 > 3$x[{\ {  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } MR$R#  
} ; G i 1Jl"  
d.wu   
同时,holder的operator=也需要改动: 'T G43^  
}G8gk"st  
template < typename T > 1Pya\To,m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _:(RkS!x  
  { K?]><z{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); OP:i;%@c  
} \VQv "wid  
7 YS'Tf  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。  J+hiz3N  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 / =]h@m-`  
SP}!v5.  
return l(rhs) = r;  UZJ^ e$N  
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。 L'1!vu *Rg  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s2SxMFDP  
yjcZTvjJ  
template < typename Tp > u@ MUcW  
class constant_t *`D}voU  
  { IXjFK  
  const Tp t; Bi}uL)~rD  
public : M8_f{|!&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;U+4!N  
template < typename T > QT\||0V~p  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ..FEyf  
  { $7J9Yzp?L  
  return t; 2HA-q),6  
} uJxT)m!/  
} ; dJYsn+  
<Wd#HKIG>l  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h2k"iO }  
下面就可以修改holder的operator=了 }57s  
ZLP)i;Az  
template < typename T > c5 ^CWk K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const FM{^ND9x  
  { AvP$>Alc  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]iI2  
} f\p#3IwwH  
S10"yhn(-t  
同时也要修改assignment的operator() =&%}p[ 3g  
V47z;oMXct  
template < typename T2 > \mK;BWg)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } aMU0BS"   
现在代码看起来就很一致了。 Gm`#0)VC  
B/Jz$D  
六. 问题2:链式操作 h7 r *5E  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }4Q~<2  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 kZb #k#  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 asEk 3  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 w.7p D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9w)W|9  
y$Nqw9  
template < typename T > zD"n7;  
struct result_1 rXh*nC  
  { {[I]pm~n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .ei5+?V<i  
} ; <cof   
$O'IbA  
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: QUQw/  
Am'%tw ~  
template < typename T > /Z~} dWI  
struct   ref b((> ?=hh  
  { Jn:h;|9w  
typedef T & reference; ax)>rP,V  
} ; Q9G\T:^ury  
template < typename T > =Ch^;Wyt  
struct   ref < T &> |Eyn0\OA  
  { uM"_3je{W2  
typedef T & reference; DXI{ jalL  
} ; &~Hx!]uc  
pie8 3Wy>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !"d"3coQ?  
SH1S_EQ<  
template < typename T > FF5|qCV/z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const IGnP#@`5]  
  { m;4qs#qCg?  
  return l(t) = r(t); n^lr7(!6  
} 3< 'bi}{  
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。 1m~-q4D)V  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W9D~:>^YP  
BjSd\Ul  
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 {D$5M/$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /:Q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;:PxWm|_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Of}dsav   
最后的布局是: mu*RXLai  
                Add jk\z-hd  
              /   \ 0h-'TJg*sk  
            Divide   5 fxQ4kiI  
            /   \ `GUGy.b  
          _1     3 "Snt~:W>  
似乎一切都解决了?不。 pN4gHi=  
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。 +RBX2$kB  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 A8X3|<n=  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: vojXo|c  
e"(SlR  
template < typename Right > c5em*qCw$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;F;Vm$  
Right & rt) const =]fOQN`  
  { JP,yRb\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .du2;` [$r  
} n&%0G2m:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @|PUet_pb  
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。 T -p~8=I  
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。 JHXtKgFX  
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。 Y|!m  
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。 "wR1=&gk  
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? 8l l}"  
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: =5;tB  
=E w<s5C@  
template < class Action > Qv W vS9]  
class picker : public Action Q?2Gw N  
  { 8-"D.b4  
public : HcQ)XJPK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} QJy1j~9x  
  // all the operator overloaded 2,6~;R  
} ; $%6.lQ  
yvWM]A  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 k`((6  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Q~f mVWq  
Ge`PVwn  
template < typename Right > oZ_,WwnE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LzQOzl@z  
  { 5AK@e|G$w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -V&nlP  
} ~l8w]R3A  
}nRTw2-z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }X/>WiGh:  
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。 K!,9qH  
Yosfk\D  
template < typename T >   struct picker_maker TWM^5 L:U  
  { W#@6e')d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; j#jwK(:]  
} ; =o:1Rc7J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > / K(l[M  
  { N9#5 P!  
typedef picker < T > result; J9/EJ'My  
} ; Z*+y?5+L"P  
Z<iK(?@O  
下面总的结构就有了: \1O wZ@  
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。 t"Bp # U1  
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。 #p<(2wN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _fdD4-2U  
至此链式操作完美实现。 jmG)p|6  
9tWpxrig%  
 (l-l Y  
七. 问题3 PA*1]i#2M=  
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。 7_R[ =t  
?3%r:g4  
template < typename T1, typename T2 > OFxCV`>ce  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j>?`N^  
  { ceuEsQ}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ..R JHa6B  
} ? q_%  
A%cJ5dF8~  
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: j 8)*'T  
,e^~(ITaq  
template < typename T1, typename T2 > Zu*7t<W  
struct result_2 Z,DSTP\|  
  { 8!{ }WLwb  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u+O"c  
} ; "rrw~  
vm7ag 7@O  
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? Rk-G| 52g  
这个差事就留给了holder自己。 <TTBIXV  
    A34O(fE  
!sp`oM  
template < int Order > q"5\bh1"  
class holder; 'ka}x~EF  
template <> :NL[NbQYt  
class holder < 1 > #uV J  
  { ?[|A sw1t  
public : "(iDUl  
template < typename T > / */"gz%  
  struct result_1 #iQF)x| D  
  { /BN=Kl]  
  typedef T & result; }G "EdhSl  
} ; 5IA3\G}+  
template < typename T1, typename T2 > ($Op*bR  
  struct result_2 1#*^+A E  
  { :r2d%:h%2  
  typedef T1 & result; RG=i74a  
} ; voFg6zoV_  
template < typename T > ]T{v~]7:{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yFn~rv|&G  
  { KF1Zy;  
  return (T & )r; iaJLIrl  
} njaKU?6%d2  
template < typename T1, typename T2 > *+k yuY J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l_4 ^TYF  
  { Cd ]g+R}j  
  return (T1 & )r1; P 'o]#Az  
} ^ p7z3ng  
} ; A9KPU:  
Qp7F3,/#  
template <> 505ejO|  
class holder < 2 > @r^s70{}  
  { l$ kO%E'  
public : | N}*  
template < typename T > ;Ea8>  
  struct result_1 dq%C~j{v  
  { OnU-FX<  
  typedef T & result; 'BUfdb8d  
} ; &'`ki0Xh;  
template < typename T1, typename T2 > NHQoP&OG  
  struct result_2 m?gGFxo  
  { YS@T Q?  
  typedef T2 & result; *Z\AO'h=Z  
} ; 0_AIKJrL  
template < typename T > HRJ\H- V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #k1IrqUp  
  { L]H' ]wpn=  
  return (T & )r; N`{ 6<Z0  
} ZNl1e'  
template < typename T1, typename T2 > Vc6 >i|"-O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +* F e   
  { D>^g2!b:  
  return (T2 & )r2; l D->1=z  
} ^QjkZ^<dD  
} ; ,)N/2M\B-  
itE/QB  
W]Nc6B*gI  
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> >。 Z4:^#98c.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y DW^N] G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %iME[| u&  
:yE0DS<_  
return l(i, j) = r(i, j); &*E! %57  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L7nG5i  
1M 6^Brx  
  return ( int & )i; =HB(N|9_d  
  return ( int & )j; EiaP1o  
最后执行i = j; i`Qa7  
可见,参数被正确的选择了。 9 ~$E+ m(  
 ;q5|If  
H|7XfM  
*_d N9  
x4MTE?hT  
八. 中期总结 W8Wjq DQ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: *>`6{0, 9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {; th~[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 WMW=RgiW\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '/9q7?[E!  
;;m;f^]}  
D SWmQQ  
?Ok&,\F@E  
4\nG Wi{2  
`8tstWYa]Y  
九. 简化 y<wd~!>Ubu  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 *0?@/2&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 bo@ ?`5  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Jh<s '&FR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 OSLZ7B^  
  +-*/&|^等 Xh}D_c  
2. 返回引用。 fYzP4  
  =,各种复合赋值等 X$@qs9?)^  
3. 返回固定类型。 Ryygq,>VD.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )FmIL(vu  
4. 原样返回。 @H3x51PT(m  
  operator, kwqY~@W  
5. 返回解引用的类型。 ADVS}d!;]  
  operator*(单目) k4!_(X%8  
6. 返回地址。 V1GkX =H},  
  operator&(单目) 4*9t:D|}  
7. 下表访问返回类型。 s[dIWYs#  
  operator[] [k(b<'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G<$8g-O;D  
  operator<<和operator>> D%LYQ  
Sv0?_3C  
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。 $.:x3TsA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }~NXiUe  
^nNpT!o  
template < typename Left > I.(@#v7T  
struct value_return |W$|og'wC  
  { 61_-G#W  
template < typename T > qX; F+~  
  struct result_1 x,cvAbwS  
  { c`UFNNm=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5W&L cBB  
} ; 6$f\#TR  
80 T2EN:$  
template < typename T1, typename T2 > S("dU`T?  
  struct result_2 ~IWdFUKk  
  { 'ey62-^r6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #B6f{D[pI  
} ; #`f{\  
} ; ggitUQ+t;G  
H~mp*S  
[~RO9=;L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _uL[ Z  
5~T+d1md  
下面我们来剥离functor中的operator() XJKns  
首先operator里面的代码全是下面的形式: NI.ROk1{+4  
JZ*.;}"  
return l(t) op r(t) ;UUgqX#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $$W2{vr7+  
return op l(t) PB.'huu  
return op l(t1, t2) fH?A.JP=a  
return l(t) op HB$?}V  
return l(t1, t2) op 12hD*,A5j  
return l(t)[r(t)] EY3F9h3xM|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4\p%|G^hU  
mk^, {D  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: dKC*QHU  
单目: return f(l(t), r(t)); 7:Rt) EE2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U <q`f-  
双目: return f(l(t)); &Td)2Wt  
return f(l(t1, t2)); wfEL .h  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~e]B[>PT  
}&v-<qC^  
struct meta_divide tPN CdA  
  { &WL::gy_S  
template < typename T1, typename T2 > ^k$Bx_{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O6 s3#iu  
  { b SgbvnJ  
  return t1 / t2; HS ]c~  
} /':64#'  
} ; /'E[03I~  
J~om e7L  
这个工作可以让宏来做: {fHY[8su0  
NWPT89@l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /{jt]8/;7  
template < typename T1, typename T2 > \ yzT1Zg_ER  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2kDv (".  
以后可以直接用 -K(d]-yv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Yb_HvP  
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 D)DD6  
(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。。。) S@S4<R1{\  
ys>n%24qP  
 bKK'U4  
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 %eW7AO>  
5/i/. 0?n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0bc>yZ\R  
class unary_op : public Rettype "+Ys}t~2  
  { _u u&?<h  
    Left l; O"EL3$9V  
public : #1\`!7TO3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Bos} `S![  
L(u@%.S  
template < typename T > IGVq`Mxj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1cMLl6Bp>  
      { "aI)LlyCY  
      return FuncType::execute(l(t)); `GY3H3B  
    } Scm45"wB+  
tc)Md]S  
    template < typename T1, typename T2 > vV$^`WY4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TOKt{`2}  
      { _e ;b B?S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *i#N50k*j'  
    } p-)@#hE  
} ; pX*E(Q)@!  
3D!7,@&>3  
$ta JVVF  
同样还可以申明一个binary_op 4&%H;Q  
\}u/0UF97  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (Cq 38~mR  
class binary_op : public Rettype ?wv3HN  
  { Vn:v{-i  
    Left l; \9tJ/~   
Right r; =T26vu   
public : tjB)-=j[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} );i J9+ V}  
;-Os~81o?  
template < typename T > );}M"W8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?E V^H-rr  
      { :AFU5mR4&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T ,!CDm$=  
    } u,`3_I^  
GHn0(o&K  
    template < typename T1, typename T2 > 1!;~Y#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0V]MAuD($  
      { NB'G{),)Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qLb~^'<iD  
    } \b"|p%CL8  
} ; hEZo{0:b"  
9I [:#,zdf  
50Gu~No6  
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 !\d~9H%`B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zjcSn7iu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f{O-\  
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。 `MCtm(<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \o2l;1~  
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。。。 SSla^,MHef  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~xc/Dsb$  
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) R[m{"2|,Lc  
下面是修改过的unary_op w6h83m 3  
btnD+O66<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \),f?f-m  
class unary_op u$zRm(!RB  
  { 5{+2#-  
Left l; }:{ @nP  
  YT'V/8US  
public : qrj f  
e1JH N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }Rh%bf7,  
'U ZzH$h  
template < typename T > vL[IVBG^  
  struct result_1 R2{]R&wtn0  
  { Uf7ACv)Dn  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "fhQ{b$i  
} ; M=95E$6  
O`%F{&;29  
template < typename T1, typename T2 > -bdWG]w"  
  struct result_2 m;rr7{7X  
  { fibudkg'>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^q/$a2<4  
} ; X 5}=|%Y  
uqI'e_&=&5  
template < typename T1, typename T2 > 6bjZW ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <& +jl($"  
  { -~xQ@+./  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ia; osqW  
} Hf1b&8&:K  
f_LXp$n  
template < typename T > n/*" 2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qa@;S,lp  
  { ;r6YIS4@  
  return OpClass::execute(lt(t)); `EvO^L   
} M[O22wFs  
fJ _MuAv  
} ; pp1Kor  
sUmpf4/  
,?qJAV~>  
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 ]}l.*v\uK  
好啦,现在才真正完美了。 j1->w8  
现在在picker里面就可以这么添加了: W+=j@JY}q9  
<vV"abk  
template < typename Right > a=y%+E'a '  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X@Zt4)2#  
  { eNi#% ?=WB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Q<MxbHk9  
} "M2WK6?O5  
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。 #?D[WTV  
>d"\  
i?@7>Ca  
Evg#sPu\  
QQ{*j7i)  
十. bind {g1R?W\LZ  
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。 :(/1,]bF  
先来分析一下一段例子 L>WxAeyu1K  
AB+lM;_>  
>$CNR*}@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~l] w=[ z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {6Nbar@3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L7GNcV]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。 /u9 0)x  
我们来写个简单的。 '-I\G6w9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tBZ?UAe;  
对于函数对象类的版本: @cxM#N8e  
#hs&)6S f  
template < typename Func > Z[Iej:o5  
struct functor_trait HfP<hQmN'  
  { l?m 3 *  
typedef typename Func::result_type result_type; <_*5BO  
} ; UA6 C/  
对于无参数函数的版本: 9fTl6?x  
be_h uZ  
template < typename Ret > PGxv4(%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y0O e)oP  
  { %G6x\[,  
typedef Ret result_type; l& sEdEA  
} ; wouk~>Jft  
对于单参数函数的版本: n!X%i+|4x  
Mg8ciV}\xY  
template < typename Ret, typename V1 > yHs9J1S f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > b%@9j;  
  { .}+3A~  
typedef Ret result_type; MZA%ET,l,<  
} ; Y:Lkh>S1Q  
对于双参数函数的版本: *>W6,F7  
\}=W*xxB  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fMW=ss^fu-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d_Zj W  
  { m432,8 K3r  
typedef Ret result_type; -H[@]Q4w  
} ; R\5fl[  
等等。。。 %a0q|)Nrj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =Y!.0)t;*  
v1}ijls  
template < typename Func > @raJB'  
struct func_return ~+BU@PHv  
  { 'h~IbP  
template < typename T > l9+CJAmq  
  struct result_1  >}]bKq  
  { U Lq`!1{   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QJR},nZ3  
} ; O)&ME  
uP8 cW([  
template < typename T1, typename T2 > wkPomTO  
  struct result_2 +@8, uL  
  { I3x+pa^]2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /L! =##  
} ; "iK'O =M  
} ; 0lYP!\J3]%  
&n83>Q  
MOB'rPIUI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }y+a )2  
.S=|ZP+  
template < typename Func, typename aPicker > !rqs!-cCQ  
class binder_1 M 0G`P1o  
  { wxvVtV{u>|  
Func fn; } MP_  
aPicker pk; 3y:),;|5  
public : ab)ckRC  
ga;t`5+d  
template < typename T > F60m]NUM)c  
  struct result_1 KqaEHL  
  { }PDtx:T-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; AtAu$"ue  
} ; 6*>vie  
q %tq9%  
template < typename T1, typename T2 > i{Q,>Rt  
  struct result_2 juM~X5b  
  { P^lRJB<$Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S4(?= ,^-  
} ; ,L>{(Q)  
9 v ,y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z%3)w.  
NJoHrhC='  
template < typename T > | ObA=[j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q4N0j' QA  
  { wn<k "6x  
  return fn(pk(t)); q="ymx~  
} += gU`<\  
template < typename T1, typename T2 > we*E}U4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >w\3.6A  
  { }ri7@HCY4  
  return fn(pk(t1, t2));  @_WZZ  
} md : Wx  
} ; DC$> 5FDv  
U}<zn+SI#V  
"zFTPL"  
一目了然不是么? R-f('[u  
最后实现bind 5g9K|-  
EzCi%>q  
}1sd<<\`  
template < typename Func, typename aPicker > $O\]cQD`u  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N#:W#C{16w  
  { [,z>msEB.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l]IQjjJ`  
} W7T2j+]  
`j.-hy>s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8D^ iQBA  
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。 |hu9)0 P  
F22]4DLHO  
十一. phoenix H}1XK|K3#H  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  {qH+S/  
k)9 pkPl  
for_each(v.begin(), v.end(), T^Xum2Ec  
( o1 &Oug  
do_ c&SSf_0O*  
[ Y#U0g|UDn  
  cout << _1 <<   " , " W[73q>'  
] 7Uh/Gl  
.while_( -- _1), D;DI8.4`N  
cout << var( " \n " ) dFnu&u"  
) _C$SaQty[Q  
); 79'N/:.  
dW|S\S'&  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 5 ^tetDz}  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +/#Lm#*nu%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DwXSlsN3v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (xBWxeL~  
k]A$?C0Q<%  
{r?Ly15  
template < typename Cond, typename Actor > M_;hfpJZ  
class do_while N#X(gEV  
  { D CSTp2  
Cond cd; `hU 2Ss~  
Actor act; Iw</X}#\  
public : Qu|<1CrZj]  
template < typename T > CX>QP&Gj  
  struct result_1 <gY.2#6C\%  
  { ?NUDHUn_  
  typedef int result_type; iN+&7#x;/  
} ; 5jcy*G}[  
3 DZ8-N S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =G1 5 eZW  
D}pN sQ  
template < typename T > gBy7 q09r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const - I j  
  { mS-{AK  
  do 1jj.oa]  
    { +"[}gss!@  
  act(t); gG,gL 9o  
  }  'v&f  
  while (cd(t)); 7{u1ynt   
  return   0 ; xJE26i  
} ~5_>$7L>  
} ; }& e#b]&:*  
(d=knoo7A  
1Qo2Z;h@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R94 ID@LF  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 C;eM:v0A[  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 !}&f2!?.W  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ^36m$J$  
下面就是产生这个functor的类: 0BHSeO,  
]}N&I_mU  
uJt*> ;Kp  
template < typename Actor > .!h`(>+@  
class do_while_actor "@+r|x  
  { `bRt_XGPmF  
Actor act; os`#:Ao5  
public : >l0D,-O]m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fBt`D !Z8  
$3:O}X>  
template < typename Cond > f\M;m9{(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; soB5sFt&]  
} ; 9uA2M!~i2  
Zd[6-/-:  
)?,X\/5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /Es&~Fn  
最后,是那个do_ PQ`~qM:3st  
#F|w_P  
=%G<S'2'  
class do_while_invoker $@4(Lq1.  
  { uSn<]OrZo`  
public : <S`N9a  
template < typename Actor > $_0~Jzt,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]$ iqJL  
  { gye'_AR?k  
  return do_while_actor < Actor > (act); \y0uGnmCj  
} hG%J:}  
} do_;  N'e3<  
%oN5jt  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m}>#s3KPA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zD}2Zh]  
最后来说说怎么处理break和continue i slg5  
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。 [(4s\c  
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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