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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda QGQ> shIeZ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {z/Y~rf  
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, ]\5?E }kd  
B @8 ]!  
(-U6woB6o  
u DpCW}  
  class filler ~1v5H]T{  
  { [<M~6]  
public : G\1\L*+0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %^$7z,>;  
} ; %0!!998  
td#B$$[  
S @ MO  
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: cRhu]fv()  
&%Lps_+fJ  
Akbt%&  
Ma,2_oq+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9I;d>%  
e1 j3X\ \  
TZk.?@s5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6eh\-+=  
Bqd'2HQd  
93*MY7j}  
(/r l\I  
二. 战前分析 lU[" ZFP  
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。 lef,-{X-  
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 -6OgM}  
A+&^As2  
YxUC.2V|7$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _Fz]QxO  
  /* --------------------------------------------- */ 1]i{b/ 4  
vector < int *> vp( 10 ); +I {ZW}rA  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); zMf .  
/* --------------------------------------------- */ ?B"k9+%5ej  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0Y81B;/F  
/* --------------------------------------------- */  ju-tx :  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ? %9-5"U[  
  /* --------------------------------------------- */ O#g'4 S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); oXef<- :  
/* --------------------------------------------- */ +y$%S4>0tp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +EZ Lic  
em+dQ15  
O"$uw  
I$Bu6x!  
看了之后,我们可以思考一些问题: O#,Uz2  
1._1, _2是什么? ^}+qd1r  
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。 zF9SZ#{a  
2._1 = 1是在做什么? RpAqnDX)  
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。 l$PSID  
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。 (}W+W\.  
mUmU_L u8  
]ZD W+<  
三. 动工 "B~c/%#PH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: OD*\<Sc  
lTe7n'y^^  
G234UjN%  
IMKyFp]h-  
template < typename T > Aj854 L(!  
class assignment tai=2,'  
  { #Sxk[[KwH*  
T value; raWs6b4Q  
public : RObo4  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0Jz5i4B  
template < typename T2 > ,N[N;Uoj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S'Hb5C2u  
} ; _2eRH@T  
LW={| 3}  
Tz\ PQ)!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?ztI8 I/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S(B$[)(  
UlG8c~p  
n{d0}N =  
lO (MF  
  class holder )8cb @N  
  { T*Dd% f  
public : "QKCZ8_C  
template < typename T > CPW^pGT+i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2)~`.CD?L  
  { M_I.Y1|  
  return assignment < T > (t); fH@P&SX  
} - w{`/  
} ; ^n?`l ^9c$  
i/C`]1R/  
5*O*p `Ba  
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: `!udU,|N  
X[ 6#J  
  static holder _1; ^xyU *A}D  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  )>=!</@  
o2 ;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jIL+^{K<  
而不用手动写一个函数对象。 &E]<dmR  
Sl;[9l2  
Y&XO:jB  
Sx0/Dm  
四. 问题分析 (GW"iL#.  
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。 aw923wEi  
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。 ~n"?*I`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O"GuVC}B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z/I\hC9i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?u?Nhf %b  
3'7]jj  
五. 问题1:一致性 03/mB2|TF(  
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?| DFXHD,o  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ELN1F0TneH  
yPd6{% w  
struct holder 0H +!v  
  { j S4\;  
  // M ZAz= )-  
  template < typename T > uq2C|=M-x\  
T &   operator ()( const T & r) const EzeU-!|W  
  { @<jm+f"MP  
  return (T & )r; j8G$,~v  
} N/!(`Z,  
} ; .(&w/jR  
 Zsn@O2  
这样的话assignment也必须相应改动: 2lCgUe)N  
G=F_{z\}  
template < typename Left, typename Right > wVq9t|V  
class assignment &qzy?/i8  
  { i-}T t<^  
Left l; Bp_8PjQ  
Right r; D$AvD7_  
public : +MqJJuWB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sU+8'&vBp  
template < typename T2 > ;X N Ahg7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8OMMV,QF  
} ; >m:n6M'r  
25Ro )5  
同时,holder的operator=也需要改动: D/ VEl{ba-  
r8tW)"?  
template < typename T > Qr_0 L  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T/.UMw  
  { kL F~^/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cMrO@=b;  
} id9XwWV  
}4T`)  
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。 %^d<go^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1G6 \}El95  
+w7U7" xQ  
return l(rhs) = r; /:^nG+  
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。 m] yUcj{F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Eyz.^)r  
*fs[]q'Q  
template < typename Tp > @u`W(Ow  
class constant_t E+|K3EJ  
  { ~;z] _`_Va  
  const Tp t; -\USDi(  
public : 4x<H=CJC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5 1N/XEk  
template < typename T > &Nh zEl1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *p=enflU  
  { 5rfDm  
  return t; ;5.<M<PH  
} cIQbu#[@  
} ; f_$hK9I  
eEfGH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XjCx`bX^<  
下面就可以修改holder的operator=了 ~-[!>1!%  
+$#<gp"  
template < typename T > tcnO`0moK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AE+BrN +"2  
  { OjAdY\ ]1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8V}|(b#  
} 4F9!3[}qF  
`"}).{N]C  
同时也要修改assignment的operator() iqdU?&.;  
=PQ4S2Q  
template < typename T2 > F\&{>&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } LGW:+c  
现在代码看起来就很一致了。 %gs?~Xl)]  
,}]v7DD  
六. 问题2:链式操作 b9#(I~}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^"p . 3Hy  
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。 {aq)Y>o5: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。 .)$MZyo  
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。 zCQP9oK!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j5Da53c#^  
e ><0crb  
template < typename T > ^+CWo@.  
struct result_1 i!}6FB Z  
  { 8#lq:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; WA,D=)GP  
} ; GC7WRA  
Q.$Rhjb  
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: W>i%sHH6  
d4BzFGsW  
template < typename T > s5{=lP  
struct   ref c QuL9Xo  
  { &K60n6q{aQ  
typedef T & reference; 3: WEODV2  
} ; OqIXFX"  
template < typename T > -$o0P'Vx  
struct   ref < T &> -*4*hHmb  
  { AK,'KO%{=  
typedef T & reference; z9[TjTH^}T  
} ;  {Ba&  
Uzzm2OS`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i(;`x  
FMeBsI9pL  
template < typename T > El5} f4sl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pg4pfi^__V  
  { g ass Od  
  return l(t) = r(t); rX?ZUw?u&  
} ]}N01yw|s  
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。 |EX=Rj*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 iBAP,cR?`  
) yMrE T 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 ap}p?r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0?>(H(D^/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 H,L{N'[Xph  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *"8Ls0!  
最后的布局是: f; |fS~  
                Add WV$CZgL  
              /   \ `R8&(kQ  
            Divide   5  rvd $4l^  
            /   \ %/ y=_G  
          _1     3 p 4> ThpX  
似乎一切都解决了?不。 lfc&#G i3  
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。 ^-~JkW'z  
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。 }<A.zwB<i  
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: !Rl|o^Vw>{  
*pJGp:{6V?  
template < typename Right > ):! =XhQ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Dd5 9xNKm  
Right & rt) const XJ4f;U  
  { v<!S_7h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {g%N(2  
} Res U5Ce~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !lgL=Ys(  
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。 ~U]g;u  
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。 }UW7py!TN  
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。 I$xZV?d.  
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。 h4pS~/  
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? /YvXyi>^"%  
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: ~ 1h#  
yXR1 NYg  
template < class Action > :DN!1~ZtW  
class picker : public Action N*-tBz  
  { .zO2g8(VR  
public : SN{+ Pk  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C 5.3[  
  // all the operator overloaded 6L<:>55  
} ; i?6&4  
6$k#B ~~  
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。 m@2E ~m  
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: I@'[>t  
C& +MRP  
template < typename Right > pr0X7 #_E5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <,]:jgX  
  { p&<Ssc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2Xt4Rqk$  
} QHk\Z  
x%B_v^^^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3Zb%-_%j  
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。 o^"+X7)  
=A"Abmx|  
template < typename T >   struct picker_maker <>] DcA  
  { )0"Q h  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7>Z|K  
} ; %~LY'cfPse  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > uwNJM  
  { uC'-: t#  
typedef picker < T > result; ;s B=f  
} ; ; vH2r~  
#dauXUKH  
下面总的结构就有了: RM2Ik_IH[l  
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。 F \:~^`  
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。 n1-p/a.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c#OxI*,+/  
至此链式操作完美实现。 K.Xy:l*z  
EmNVQ1w  
q*hn5K*  
七. 问题3 +b|F_  
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。 &[ })FI  
Hg#t SE  
template < typename T1, typename T2 > V+gZjuN$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,1]UOQ>AP  
  { ]iV ]7g8:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N63?4'_W  
} ;z:Rj}l  
i$Y#7^l%k  
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: TegdB|y7O  
ndSu-8?L  
template < typename T1, typename T2 > ^twyy9VR  
struct result_2 g\aO::  
  { |_53So: g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; xQ9t1b|{e  
} ; a"(Ws]K  
Ws2q/[\oz  
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/i<~'Bx  
这个差事就留给了holder自己。 2[lP,;!  
    *l7 `C)  
q;K]NP-_p  
template < int Order > m(f`=+lqI`  
class holder; [}L?EM  
template <> Dl!0Hl  
class holder < 1 > z%}"=  
  { !}=eXDn;A_  
public : MWwqon|  
template < typename T > eF3NyL(A  
  struct result_1 `^#Rwn#  
  { ra~=i|s  
  typedef T & result; ~}OaX+!  
} ; J.iz%8  
template < typename T1, typename T2 > Uw4iWcC  
  struct result_2 .-$3I|}X=  
  { [n9l[dN  
  typedef T1 & result; q/?*|4I  
} ; 7(/yyZQnZ  
template < typename T > veDv14  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Od.@G~  
  { 5Sl"1HL  
  return (T & )r; <MEm+8e/s6  
} 1c,#`\Iikd  
template < typename T1, typename T2 > aG1Fj[,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xxGm T.&  
  { IB|!51H  
  return (T1 & )r1; w&@tP^`  
} Q & /5B  
} ; LR&MhG7  
W~H`{x%Av>  
template <> /J}G{Y |n  
class holder < 2 > Gd!_9S`68  
  { / 0$ !.  
public : 5 CnNp?.t^  
template < typename T > tnpEfi-  
  struct result_1 Q'U!  
  { W. d',4)  
  typedef T & result; t<Sa ;[+  
} ; )4fQ~)  
template < typename T1, typename T2 > yQ^,>eh  
  struct result_2 Qm7];,  
  { zrSYLG  
  typedef T2 & result; 22ySMtxn  
} ; \ ^pc"?Rc  
template < typename T > izcjI.3e,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h,m 90Hd+  
  { ^c.D&y%5  
  return (T & )r; y-bUVw!Y  
} $+7uB-KsU  
template < typename T1, typename T2 > \|{/.R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A/'po_'uy  
  { .nrllVG%`  
  return (T2 & )r2; OQKeU0v  
} Y!CUUWM  
} ; qy3@> 1G  
~x9 ]?T  
?qaWt/m  
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> >。 !o /=,ZIx  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9dhEQ=K{3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9VnBNuT  
^'V :T Y  
return l(i, j) = r(i, j); rKrHd  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f 5v&4  
T^1 Z_|A  
  return ( int & )i; 8#7qHT;cx  
  return ( int & )j; + t5SrO!`  
最后执行i = j; Z]]Ur  
可见,参数被正确的选择了。 !,m  
:dSda,!z  
fgdR:@]-  
a]T:wUYG'  
4a-JC"  
八. 中期总结 'k X8}bx  
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: i3,IEN  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Mqr_w!8d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -^xbd_'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kyJbV[o<#  
pd|KIs%jl  
Y &C b  
q<dG}aj  
cKt=?  
>qmCjY1  
九. 简化 _p-e)J$7  
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。 #J"xByQKK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 VVas>/0qr  
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: {]T?)!V m  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :R Iz6Tz  
  +-*/&|^等 & o5x  
2. 返回引用。 zt(lV  
  =,各种复合赋值等 /4&gA5BS]  
3. 返回固定类型。 Q/+`9z+c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1xB}Ed*k  
4. 原样返回。 ]M7FIDg  
  operator, (~GQncqa  
5. 返回解引用的类型。 C^J<qq &  
  operator*(单目) =-h^j  
6. 返回地址。 Y[{:?i~9,  
  operator&(单目) Ie.*x'b?y  
7. 下表访问返回类型。 AW]\n;f  
  operator[] D.K""*ula  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \MP~}t}c  
  operator<<和operator>> W [ l  
.XJ'2yKof  
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。 yLnQ9BXB&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t6DSZ^Zq  
+>Wo:kp3  
template < typename Left > K-0=#6?y4  
struct value_return Xz_WFLq4  
  { P.Z:`P)  
template < typename T > $w0TEO!  
  struct result_1 $DY#04Je\=  
  { Jo5Bmh0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; YM}a>o  
} ; F]ao Ty  
h?mDtMCw2  
template < typename T1, typename T2 > S,m(  
  struct result_2 5\+*ml  
  { D*M `qPX~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; EoAr}fI  
} ; Q{l,4P  
} ; bA^uzE  
_~<sb,W  
JrzPDb`m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait PCviQ!X  
#e' >9T  
下面我们来剥离functor中的operator() m$T5lKn}U?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: gHg=G+Q@  
;TAj;Tf]H  
return l(t) op r(t) |N)Ik8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $*#a;w7\C  
return op l(t) %HUex 6!  
return op l(t1, t2) aAg Qv*  
return l(t) op m'rDoly"62  
return l(t1, t2) op ;b<w'A_1  
return l(t)[r(t)] '`>%RZ]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cQ8[XNa  
~gDYb#p  
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: F.[%0b E  
单目: return f(l(t), r(t)); W$4$%r8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Coi[cfg0  
双目: return f(l(t)); 0<,{poMM  
return f(l(t1, t2)); mTZ/C#ir(  
下面就是f的实现,以operator/为例 6TP /0o)  
Ku(YTXtK  
struct meta_divide 1d5%(:@  
  { G+zhL6]F  
template < typename T1, typename T2 > vV,TT%J8D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l6  G6H$  
  { )w7vE\n3  
  return t1 / t2; 3~>-A=  
} @j!,8JQEd  
} ; n7[nl43  
b>ai"!  
这个工作可以让宏来做: F s/CW\  
CTIS}_CWd=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ B)0/kY7c  
template < typename T1, typename T2 > \ N!+=5!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q0.!T0i  
以后可以直接用 IZZAR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^'`b\$km-0  
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 )|~K&qn`  
(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~e._k=  
 r h*F  
Q i18q|l8v  
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 H*=cw<  
69c4bT:b"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?;XO1cs  
class unary_op : public Rettype ^ja]e%w#  
  { yXNr[ 7  
    Left l; Q]WBH_j  
public : :?M_U;;z2+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (xfc_h*xA  
*:%&z?<Fw  
template < typename T > !0;AFv`\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y{} ub]i  
      { wHLQfrl0  
      return FuncType::execute(l(t)); E7X6RB b  
    } odhcD;^X1  
q/s-".%P  
    template < typename T1, typename T2 > K=gg<E<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XZE(& (s  
      { G5}_NS/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); b}! cEJY  
    } "wcaJ;Os  
} ; (0{Dn5MH  
vk7IqlEQ  
K[T0);hZR  
同样还可以申明一个binary_op VVJ0?G (?  
j7}mh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,=)DykP  
class binary_op : public Rettype zluq2r  
  { \BHZRytQF  
    Left l; E !kN h  
Right r;  /YJo"\7  
public : Phn^0 iF  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;Q{D]4  
a\P:jgF  
template < typename T > +XWTu!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?_eLrz4>L^  
      { |"*P`C=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \K$\-]N+  
    } ;\pr05  
8m+~HSIR  
    template < typename T1, typename T2 > +SFFwjI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k4{!h?h  
      { Ej(BE@6>s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #2]*qgA4  
    } A/y|pg5  
} ; c=v016r\  
$}/tlA&e  
7Z>vQf B  
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 >CvhTrPI  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 byM%D$R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \uZpAV)5  
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。 $0V+<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Uu7]`Ul  
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。。。 RP~nLh3=\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 gC$_yd6m L  
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) @qNY"c%HV  
下面是修改过的unary_op 3@~a)E}T  
ilL%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bF _]j/  
class unary_op ^Gk)aX  
  { &eMd^l}:#  
Left l; tl dK@!E3  
  ,!Wo6{'  
public : %{ BV+&  
h1~h& F?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (wu'FFJp#  
Kw-<o!~  
template < typename T > Ta[2uv>  
  struct result_1 It3k#A0  
  { k]ZE j/y~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;1&"]N%  
} ; ! $JX3mP  
gP>pb W_  
template < typename T1, typename T2 > C@a I*+@-"  
  struct result_2 Ou[`)|>  
  { .>W [  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R+!U.:-yz  
} ; 4b<|jVl\  
;!f='QuA  
template < typename T1, typename T2 > |uy@v6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gdIk%m4  
  { /Xi21W/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3P!OP{`  
} Bw;isMx7  
l~$)>?ZD  
template < typename T > ;bwBd:Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (1x8DVXNN  
  { j&Hui>~  
  return OpClass::execute(lt(t)); }[leUYi`  
} {XU!p: x  
/T6bc^nOW  
} ; /)[-5n{  
Z"c-Ly{vEj  
0_qr7Ui8(  
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 :?~)P!/xl5  
好啦,现在才真正完美了。 d5-Q}D,P  
现在在picker里面就可以这么添加了: PxYK)n9&  
]#NfH-T  
template < typename Right > }`CF(Do  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #pZeGI|'J  
  { OcUj_Zd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T^!Q(`*  
} 4Pr^>m  
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。 |6^a[x3/U  
<yl@!-'J7  
OGcdv{ ,P  
qGq]E `O  
A< .5=E,/  
十. bind L:C/PnIV  
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。 50 w$PW  
先来分析一下一段例子 qt.4dTd:_  
cEf"m ?w  
;G`]`=s#Lq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} H, 3Bf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X.{xH D&_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2XL^A[?   
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。 )xf(4  
我们来写个简单的。 %UdE2D'bC  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x#E M)Thq  
对于函数对象类的版本: Q"s6HZ"YI  
Xc+YoA0Ez  
template < typename Func > xJ<RQCW$  
struct functor_trait ^/Hf$tYI!`  
  { hpQ #`rhn  
typedef typename Func::result_type result_type; 1q;R+65  
} ;  6 wd  
对于无参数函数的版本: '{0O!y[H6  
Q1Qw45$  
template < typename Ret > (,sz.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > V}TPt6C2  
  { Ur 1k3  
typedef Ret result_type; ^jL44? W}l  
} ; ,Gy,bcv{  
对于单参数函数的版本: ts&\JbL  
8p829  
template < typename Ret, typename V1 > NI"Zocp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o~Hq&C"^}  
  { \X6q A-Ht  
typedef Ret result_type; uxdB}H,  
} ; E`LaO  
对于双参数函数的版本: 8oU R/___  
De 3;}]wC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c|:EMYS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > b&A/S$*  
  { wx-&(f   
typedef Ret result_type; +)h# !/  
} ; zEQQ4)mA  
等等。。。 xBc$qjV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2.JrLBhN  
 %o/@0.w  
template < typename Func > \1-lda  
struct func_return {R(/Usg!=  
  { A' ![*O  
template < typename T > fN{wP,jI  
  struct result_1 }JOz,SQHP  
  { >=rniHs=?7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >9XG+f66E  
} ; C% z9Q  
qm#?DSLap  
template < typename T1, typename T2 > j/O9LygB  
  struct result_2 ^{J^oZ'%~  
  { tag)IWAiE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %1cxZxGT  
} ; o9ys$vXt*  
} ; #2\M(5d  
%iPIgma  
sMAH;'`!Eu  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &Odrq#o?R  
xP9R d/xa|  
template < typename Func, typename aPicker > IecD41%  
class binder_1 8WLh7[  
  { y+wy<[u  
Func fn; 3#""`]9H  
aPicker pk; `6Q+N=k~Z  
public : aA*h*  
,]qc#KDq-1  
template < typename T > ?l[#d7IB  
  struct result_1 [$$R>ELYQ  
  { ;E{@)X..|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qc'KQ5w7!  
} ; MP@}G$O  
/QlzWson  
template < typename T1, typename T2 > _Q\rZ l  
  struct result_2 9JMf T]  
  { * XDe:A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9]chv>dO)=  
} ; W7s  
<b4} B   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z @m5hx&  
V/\`:  
template < typename T > l YdATM(h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d hg($m  
  { 3 ?gfDJfE  
  return fn(pk(t)); |J-tU)|1vl  
} B}y#AVSA  
template < typename T1, typename T2 > ]We0 RD"+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t ~]' {[F  
  { $Y$s*h_-/<  
  return fn(pk(t1, t2)); S"+#=C  
} =%}(Dvjv  
} ; $+{o*  
4*n1Xu 7^x  
B'B0e`  
一目了然不是么? ~y 2joStx  
最后实现bind vPZ0?r_5W  
7k#>$sY+  
;$*tn"- ?~  
template < typename Func, typename aPicker > KB\ri&bF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _=[pW2p  
  { E^w0X,0XlE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0ikA@SAq  
} : @gW3'  
e'v_eD T^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /lHs]) ,  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <g&GIFE,  
8SiWAOQAL  
十一. phoenix 5M>SrZH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: oY\;KPz  
-G1R><8[  
for_each(v.begin(), v.end(), (:+Wc^0  
( m*e8j[w#  
do_ qIy9{LF  
[ Vn^8nS  
  cout << _1 <<   " , " O"[#g  
] /byF:iYI  
.while_( -- _1), ~2NT Xp  
cout << var( " \n " ) hR>`I0|p&  
) \u/=?b  
); Qc 1mR\.5  
6il+hz2&lH  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: FGo)] U  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor .KYDYdoS'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &3~R-$P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n>lQ:l~  
~c=*Y=)LG  
0NSCeq%;6q  
template < typename Cond, typename Actor > i,y{*xBT  
class do_while ${U H!n{  
  { i?F~]8  
Cond cd; ,ce$y4%(  
Actor act; 6A} 45  
public : Fz$^CMw5K  
template < typename T > %G]WOq=q  
  struct result_1 pWGIA6&v(  
  { ~HX'8\5  
  typedef int result_type; {'zs4)vw  
} ; `$VnB  
0^MRPE|f5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3_Re>i  
,Ct1)%   
template < typename T > SM`n:{N(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v$|cF'yyF=  
  { eOd'i{f@F  
  do *i7|~q/u  
    { ){i 9,u")  
  act(t); ]*AQT7PH  
  } H[iR8<rhQ  
  while (cd(t)); lLL)S  
  return   0 ; LZ~}*}jy  
} %t,Fxj4F  
} ; &o)eRcwH`  
.u9,w  
sMWNzt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3gba~}c)  
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。 +@yTcz  
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。 ]AB4w+6!  
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。 >o!~T}J7  
下面就是产生这个functor的类: $+[ v17lF  
5+iXOs<   
vHx[:vuq:  
template < typename Actor > *Ag,/Cm]  
class do_while_actor +Rd;>s*.Y  
  { (%iCP/E3  
Actor act; Jm*wlN [>  
public : ,9~2#[|lq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _{YUWV50}  
[#C(^J*@c  
template < typename Cond > ^1,VvLA+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p6W|4_a?  
} ; j q1 |`:  
18gApRa  
S/7?6y~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @ZGD'+zd?  
最后,是那个do_ xr1,D5  
4:Id8r zz  
J`d;I#R%c  
class do_while_invoker EHX/XM  
  { F>s5<pKAX  
public : ppK`7J>Z  
template < typename Actor > C{U"Nsu+1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'o]8UD(  
  { zP|^) h5  
  return do_while_actor < Actor > (act); gX!-s*{E  
} d\v1R-V  
} do_; :"I!$_E'  
yJ?S7+b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q=`i  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 " TP^:Ln  
最后来说说怎么处理break和continue bE>"DP q  
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。 7 HM%Cd  
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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