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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qK.(w Fx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E42)93~C  
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, rt*x[5<  
8 8_ef7w  
Bu=1-8@=qs  
iuY,E  
  class filler xS1n,gTA  
  { f5 bq)Pm&  
public : vmAnBY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} n5d8^c!2  
} ; x>EL|Q=?  
yk4 @@kHW  
;9z|rWsF  
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: *G.vY#h  
7zw0 g~+  
%RV81H9B  
>b2!&dm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~_EDJp1J  
y`n?f|nf  
 6a,8t  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n%F _ 3`  
:%sBY0 yF  
h}SZ+G/L  
%evb.h)  
二. 战前分析 aNu.4c/5  
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。 I^k&v V  
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 fVn4=d6X  
06Wqfzceb  
7e+C5W*9b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0}<blU  
  /* --------------------------------------------- */ Yt#; +*d5  
vector < int *> vp( 10 ); aDRcVA$*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x[{\Aw>$.  
/* --------------------------------------------- */ V_~lME  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &q<k0_5Q  
/* --------------------------------------------- */ Nksm&{=6S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]6Iu\,#J  
  /* --------------------------------------------- */ >} 2C,8N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ys=} V|  
/* --------------------------------------------- */ bfA>kn0C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Qg/FFn^Kg*  
j<kW+Iio  
Am*IC?@tq  
B%\&Q @X  
看了之后,我们可以思考一些问题: htbE Q NW  
1._1, _2是什么? I;'{X_9$a  
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。 Nt $4;  
2._1 = 1是在做什么? W_M#Gi/ AL  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ;B 8Q,.t>x  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 r gIWM"  
zF`a:dD$d  
n{TWdC  
三. 动工 VVSt,/SO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JY CMW! ~  
Aeh #  
j#p;XI  
zk{d*gN  
template < typename T > "e"#k}z9  
class assignment C1NU6iV^z  
  { cS%dTrfo  
T value; < ?B3^z$  
public : hdw.S`~}%  
assignment( const T & v) : value(v) {} .4v?/t1  
template < typename T2 > qvc< _k^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W2X`%Tx0  
} ; m:)&:Y0 (a  
W|8VE,"7  
Q8`V0E\~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )$TN%hV!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \Vx^u}3O  
FQO=}0Hl  
nlB'@r  
v Z]j%c@  
  class holder SWzqCF  
  { n}a`|Nbk  
public : @LOfqQ$FE  
template < typename T > CqEbQ>?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dGk"`/@  
  { }T$BU>z33N  
  return assignment < T > (t); :7LA/j  
} m?Y-1!E0  
} ; ~RVlc;W  
< +*  
zp8x/,gwF  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: P+f}r^4}  
Kfb(wW  
  static holder _1; &V*MNi,4Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 mQ`atFz:Z  
8zHx$g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v K{2  
而不用手动写一个函数对象。 t,De/L  
H (;@7dh  
$!wU [/k  
zlEI_th:~  
四. 问题分析 -sA&1n"W&5  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 X8m-5(uW  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 \r:*`Z*y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 GkU_01C  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C0f%~UMwd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 me2vR#  
gN<7(F  
五. 问题1:一致性 ]8%E'd  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| PsUO8g'\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 UY9*)pEE  
6Tmz!E0  
struct holder s@:Yu  
  { BGi'UL,  
  // E pF9&)  
  template < typename T > z$^wCd:  
T &   operator ()( const T & r) const X% 05[N  
  { <J%Z?3@ T  
  return (T & )r; Kkq-x'gt^  
} J\+fkN<.  
} ; h^rG5Q  
@cIYS%iZ  
这样的话assignment也必须相应改动: (.=Y_g.  
>8{w0hh;  
template < typename Left, typename Right > l/(~Kf9eQG  
class assignment U<&=pv  
  { ]a/dvj}  
Left l; 5xr>B7MRM?  
Right r; hkl0N%[  
public : &Y1h=,KR9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f 4pIF"U9>  
template < typename T2 > ?J2A.x5` a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =LLpJ+  
} ; V/xXW=  
fUf 1G{4  
同时,holder的operator=也需要改动: %iNgHoH  
F-ZTy"z  
template < typename T > 90uXJyW;d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ! xM=7Q k  
  { EoutB Vm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I*%3E.Z@g  
} 4~1b  
KKk~vwW  
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。 JJ1>)S}X-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 iC hIW/H  
&i3SB[|  
return l(rhs) = r; 9j^rFG!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。 >x%HqP#_V  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @BLB.=  
EG^ rh;  
template < typename Tp > H HX q_-V  
class constant_t }.D18bE(  
  { (t3gNin  
  const Tp t; KsIHJr7-  
public : f {2UL ?y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} e}5x6t  
template < typename T > {.oz^~zs]g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z0H_l/g  
  { x(sKkm`Q  
  return t; 4_>;|2  
} M*n94L=Sg&  
} ; f9UDH8X  
VTR4uT-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mEYfsO  
下面就可以修改holder的operator=了 sK W~+ ]  
4xT /8>v2|  
template < typename T > E3p$^['vx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ie!">8."  
  { VFawASwQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !oi {8X@  
} @VHstjos^V  
0VQBm^$(  
同时也要修改assignment的operator() z2Wblh"_  
\kV|S=~@  
template < typename T2 > ,)U%6=o#}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } eQyc<  
现在代码看起来就很一致了。 SN")u  
}9U_4k  
六. 问题2:链式操作 \c{sG\ >  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?#<'w(^%#  
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。 \H>Psv{  
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。 MV3K'<Y  
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。 #]^C(qmb:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s+_8U}R  
J*K=tA  
template < typename T > qYVeFSS  
struct result_1 lmUCrs37  
  { XySkm2y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; f'"PQr^9  
} ; #X``^  
7g Ou|t  
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: 1Hhr6T^)  
uj\&-9gEi  
template < typename T > Iao?9,NL9O  
struct   ref Y5ei:r|^  
  { cGo_qR/B(>  
typedef T & reference; hFtjw6  
} ; A>Qu`%g*  
template < typename T > <#"_Qgdix  
struct   ref < T &> (gE<`b  
  { wPYeKOh'  
typedef T & reference; )@U~Li/+  
} ; HLthVc w  
/g%RIzgW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 90F.9rh  
" +{2!  
template < typename T > ?HOnDw.v1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O5:U2o-  
  { r9 1i :  
  return l(t) = r(t); sqF.,A,  
} D|$0~1y  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;H8`^;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K&{ _s  
Lwm /[  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 "ivVIq2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: t:oq't  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 BINHCZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Hr]  
最后的布局是: ~#so4<A`3  
                Add Jb9 @U /<\  
              /   \ (6H 7?nv  
            Divide   5 P! j*4t  
            /   \ ]C+P J:CC  
          _1     3 4/\Ynb.L  
似乎一切都解决了?不。 }h/7M  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ettBque  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 vd^Z^cpi p  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Xg USJ*  
ub1~+T'O  
template < typename Right > MUtM^uY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <WmjjD  
Right & rt) const o&k,aCQC  
  { *yZta:(w-W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >}0H5Q8@  
} MVQ6I/EA4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =D?HL?  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ~z41$~/  
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。 1S+T:n  
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。 rK;<-RE<[:  
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。 RxPD44jVA  
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? zcOm"-E-  
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: ^I6Vz?0Jl  
c9nv=?/}f  
template < class Action > *GhV1# <  
class picker : public Action 9P#kV@%(0c  
  { m4~~q[t  
public : r-WX("Vvh  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8In~qf  
  // all the operator overloaded e<A>??h^  
} ; }43qpJe8U  
ox.kL  
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。 MR@Qn[RdM  
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: 0[uOKFgE  
G:|]w,^i  
template < typename Right > 8W Qc8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const pfl^GgP#  
  { /{[tU-}qJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hCX/k<}I  
} ?mVSc/  
2}.~ 6EU/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5[*8C Y  
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。 nemC-4}  
6"[,  
template < typename T >   struct picker_maker \|]+sQWQ  
  { vkYiO]y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; cV`NQt<W  
} ; Ya<V@qd  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,k@i Nid  
  { weGsjy(b]N  
typedef picker < T > result; ;3Z?MQe"NQ  
} ; UH(w, R`  
v y-(:aH7U  
下面总的结构就有了: K1;b4Sl?A  
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。 hv|-`}#0  
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。 0E3;f;'X  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 mZ?QtyljT  
至此链式操作完美实现。 bVZA f  
Crla~h?=  
i_!$bk< yo  
七. 问题3 ^H&`e"|R9  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 66MUrNW  
PCH$)F4^  
template < typename T1, typename T2 >  Cz&t*i/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]R09-s 0$7  
  { 3:OqD~,zy  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ET*:iioP  
} GJ?J6@|  
~e]l  
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: 6pQo_l}  
t="nmjQs  
template < typename T1, typename T2 > OSJj^Y)W|  
struct result_2 NQOf\.#g  
  { j(pe6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rof9Rxxe-  
} ;  ME5M;bz(  
PyQ\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? d7Cs a c  
这个差事就留给了holder自己。 $(yi+v  
    y<BG-  
@!!5el {  
template < int Order > Smh=Q4,W  
class holder; ?jbx7')  
template <> `lbRy($L  
class holder < 1 > ( p CU:'"  
  { \2Q#'  
public : B\ZCJaMb  
template < typename T > ^%U`|GBZp  
  struct result_1 &< FKcrZ,  
  { R_:lp\S&  
  typedef T & result; ;jKLB^4nX  
} ; fNrpYR X  
template < typename T1, typename T2 > ,a0RI<D  
  struct result_2 fQw=z$  
  { lm{4x~y$h  
  typedef T1 & result; q03nu3uDI  
} ; @c>MROlrlF  
template < typename T > BISH34  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =""5 c  
  { je%y9*V  
  return (T & )r; p~-)6)We?  
} QZL,zI]LL  
template < typename T1, typename T2 > A=D G+z''  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SK@lr  
  { 4jVd  
  return (T1 & )r1; 3]&le[.  
} `0 W+(9}  
} ; 6>'>BamX  
UnZc9 6  
template <> W yP]]I.  
class holder < 2 > zTn.#-7y  
  { --vJR/-  
public : +5:9?&lH  
template < typename T > wjKc!iB  
  struct result_1 ')WS :\J  
  { 2UBAk')O}  
  typedef T & result; n (Um/  
} ; uy|]@|J  
template < typename T1, typename T2 > \M Av's4b@  
  struct result_2 {Q^ -  
  { >G vd?r  
  typedef T2 & result; kWC xc0  
} ; h6 :|RGF  
template < typename T > BGstf4v>A<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /1+jQS  
  { X9&>.?r  
  return (T & )r; k/Q8:qA  
} 1_@vxi~aW_  
template < typename T1, typename T2 > lvR>%I0`*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rF/<}ye/4M  
  { &mba{O  
  return (T2 & )r2; Ud#xgs'  
} 1b2xWzpG  
} ; Xw162/:h  
T9>,Mx%D[  
4Ub7T=LG  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 raR=k!3i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _|COnm  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: HeHo?<>|d  
:?)q"hE  
return l(i, j) = r(i, j); H[?l)nZ}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) anH]]  
Zo Ra^o  
  return ( int & )i; :v E\r#hJ"  
  return ( int & )j; "(p&Oz  
最后执行i = j; fz+dOIU3\L  
可见,参数被正确的选择了。 B2)5Z]  
<II>io ;  
fV!~SX6S  
?]_A~_J!  
UQBc$`v  
八. 中期总结 {@tO9pc`8  
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: Jg6@)<n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;"NW= P&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 * YLp C^&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d(,M  
Z3dI B`@  
ypTH=]y  
Rvj[Csgi  
T7(U6yN  
jGDuKb@:  
九. 简化 T^2o' _:  
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。 q9nQ/]rkHF  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 MX|@x~9W  
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: "OrF81  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?Elt;wL(  
  +-*/&|^等 yM?jiy  
2. 返回引用。 \?$kpV  
  =,各种复合赋值等 FMl_I26]  
3. 返回固定类型。 {YIVi:4q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L,sXJ23.  
4. 原样返回。 I\= &v^]  
  operator, 9*(uJA  
5. 返回解引用的类型。 kM7 6?M  
  operator*(单目) X $SXDb~G  
6. 返回地址。 V B=jK Mi  
  operator&(单目) `bNLmTS  
7. 下表访问返回类型。 'D^@e0.3  
  operator[] a.XMeB  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 jq(rnbV  
  operator<<和operator>> u/` t+-A  
~AcjB(  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 _$T.N  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: D\z`+TyJ  
p<Vj<6.=?  
template < typename Left > R1Q~UX]d=  
struct value_return or[!C %  
  { 2'}/aL|G  
template < typename T > w2V:g$~,  
  struct result_1 2&2t8.<  
  { ;Hu`BFXyD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I5W#8g!{  
} ; Shu=oweJ  
bG]?AiW r  
template < typename T1, typename T2 > 3Io7!:+  
  struct result_2 xp]_>WGq  
  { 9y;zk$O8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; jjg[v""3|  
} ; "X-"uIc  
} ; 4z^VwKH\j  
&C6*"JZ4  
S|_"~Nd=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e @|uG%  
-D wO*f  
下面我们来剥离functor中的operator() Ots]y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S\6.vw!'  
8q|T`ac+N  
return l(t) op r(t) )fbYP@9>a  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %}Z1KiRiX  
return op l(t) |N5|B Q(y$  
return op l(t1, t2) g`41d  
return l(t) op ,veI'WHMB  
return l(t1, t2) op -K0!wrKC  
return l(t)[r(t)] F>aaUj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }J_#N.y  
Y58et9gRO  
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}Uf* Bp  
单目: return f(l(t), r(t)); (q=),3/<pU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P?<G:]W  
双目: return f(l(t)); E7@m& R  
return f(l(t1, t2)); B\quXE)  
下面就是f的实现,以operator/为例 H) q_9<;  
uL=FK  
struct meta_divide k}e~xbh-y  
  { #6 M3BF  
template < typename T1, typename T2 > Tuy5h 5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t0 )XdIl8  
  { 6FEIQ#`{  
  return t1 / t2; y2>AbrJ  
} \!4_m8?  
} ; gLWbd~  
pUeok+k_  
这个工作可以让宏来做: gO_d!x*  
jR^_1bu  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ EskD)Sl   
template < typename T1, typename T2 > \ OTWp,$YA=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @}_Wl<kn  
以后可以直接用 Z':w X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %kV #UzL  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 4X$|jGQ\  
(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。。。) _{?-=<V'_  
m 8P`n  
;~n^/D2.  
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 :E2 ww`  
2@|,VN V6~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v=E(U4v9e  
class unary_op : public Rettype 7K /quJ  
  { {w<"jw&2  
    Left l; F;Bq[V)R  
public : S H6T\}X:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i: VMC NH  
IkgRZ{Y  
template < typename T > x\K,@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |6b&khAM  
      { Ko %e#q-  
      return FuncType::execute(l(t)); VH<-||X/4  
    } .c\iKc#  
*Jg&:(#}<J  
    template < typename T1, typename T2 > (vwKC D&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nYy+5u]FG  
      { 8l >Xbz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0uJ??4N9  
    } uMK8V_p*?  
} ; 75H;6(7  
uevhW  
Xt$Y&Ho  
同样还可以申明一个binary_op \?"kT}..  
N)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +RyV"&v  
class binary_op : public Rettype a[NR%Xq  
  { z#/"5 l   
    Left l; 3?<LWrhV3  
Right r; V6fJaZ  
public : O@`KG ZEPY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :d wP  
4z,/0  
template < typename T > h.5KzC S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MCl-er"]D  
      { "$A5:1;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -mG ,_}F  
    } P5&8^YV`N  
{ukQBu#}<  
    template < typename T1, typename T2 > !twYjOryH[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N;i\.oY  
      { /NQ PTr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t/h,-x  
    } Sgn<=8,6c  
} ; +3]V>Mv  
ln_[@K[oX  
a.fdCI]%  
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 S#S&_#$`,X  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Pdk#"H-j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k;jXVa  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ` pfRY!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &A~hM[-  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 hY|-l%2f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 05o<fa2HE  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 1Hs'YzvY  
下面是修改过的unary_op 5.QY{ +k  
I8{ mkh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "pc t#  
class unary_op gB]jLe  
  { xpBQ(6Y  
Left l; q$'[&&_  
  u]& +TR  
public : )Kq@ m1>@  
,91n  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I6PReVIb  
qD,/Qu62  
template < typename T > Dw<bLSaW&  
  struct result_1 D_ XOYzN}  
  { sCE%./h]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; g1)ZjABV  
} ; ~%@1-  
FA{(gib@9  
template < typename T1, typename T2 > $.zd,}l@L  
  struct result_2 f(T`(pX0V  
  { eQ<Vky^SJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %<<JWoB  
} ; z&CBjlh  
VXl|AA<OG  
template < typename T1, typename T2 > t\f[->f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v[O?7Np  
  { 5),&{k!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m |Sf'5fK  
} EF'8-*  
JthU' "K  
template < typename T > 0KA@ ]!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #dQFs]:F  
  { 1,+swFSN  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5aNvGI1  
} Ugme>60`'k  
}4kQu#0o")  
} ; (W?t'J^#  
Z:YgG.z"  
k\IdKiOj!D  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 9*VL|  
好啦,现在才真正完美了。 /q) H0b  
现在在picker里面就可以这么添加了: ZP ]Ok  
#szIYyk  
template < typename Right > oj@=Cq':-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const gObafIA  
  { yYdh+x  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d '\ ^S}  
} 0 gR_1~3  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 S }qGf%  
rA}mp]  
15d'/f  
-K/c~'%'*  
f6 s .xQ  
十. bind O)D$UG\<  
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。 ua,!kyS  
先来分析一下一段例子 ,s/laZ)V  
ll*Ez"  
G+<id1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |-z"6F r-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 m]c1DvQb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O+]'*~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。 .@$ A~/ YU  
我们来写个简单的。 )>@%;\qV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jwSPLq%  
对于函数对象类的版本: r 5t{I2  
a*uG^~ ).  
template < typename Func > ZO>)GR2S  
struct functor_trait s"p\-Z  
  { eKf5orN  
typedef typename Func::result_type result_type; \"w+4}  
} ; }$LnjwM;,  
对于无参数函数的版本: Q 7\j:.  
8Wgzca Q*  
template < typename Ret > g!OcWy)7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dA<_`GFR  
  { Y^y:N$3$\  
typedef Ret result_type; _7~q|  
} ; >=;hnLu  
对于单参数函数的版本: X"7x_ yOZ  
Y*IKPnPot2  
template < typename Ret, typename V1 > E<7$!P=z`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lgZ9*@d  
  { -)xl?IB%  
typedef Ret result_type; x,|fblQz  
} ; iJ @p:  
对于双参数函数的版本: oDayfyy4y)  
/IF?|71,m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > X*9-P9x(6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >pe!T aBN  
  { n)\(\V7  
typedef Ret result_type; EAy@kzY?  
} ; ;#mm_*L%@  
等等。。。 t<`d*M2w  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F{c8{?:  
M^Tm{`O!  
template < typename Func > q_98=fyE6  
struct func_return xxwbX6^d  
  { FR>[ g`1  
template < typename T > /U-+ClZi@  
  struct result_1 ?FwHqyFVlQ  
  { L >)|l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W8r"dK  
} ; piqh7u3~  
Ya(3Z_f+VZ  
template < typename T1, typename T2 > vU(fd!V ?  
  struct result_2 v*c"SI=@M=  
  { '-cayG   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fxmY,{{  
} ; 2cSc 8  
} ; 2EYWX! Bx  
Y*{5'q+2  
c *<m.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 btC6R>0   
+KWO`WR  
template < typename Func, typename aPicker > 6/T/A+u  
class binder_1 H!Dj.]T  
  { 'Gamb+[  
Func fn; $s-B  
aPicker pk; v`G}sgn  
public : lCBH3-0^  
,~DKU*A_~  
template < typename T > )u4=k(  
  struct result_1 2%9L'-  
  { U"oHPK3"TA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )rlkQ'DN  
} ; QpRk5NeLe  
S9ic4rcd  
template < typename T1, typename T2 > K\zb+  
  struct result_2 } E[vW  
  { yu&muCA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IO ]tO[P#  
} ; hpYv*WH:  
m)?0;9bt  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X*w;6 V  
XB B>"  
template < typename T > mN.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E7hs+Mh  
  { _8-T?j**   
  return fn(pk(t)); /3 VO!V]u  
} w4_Xby)  
template < typename T1, typename T2 > i_QiE2d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "] Uj _d  
  { Bjj =UtI  
  return fn(pk(t1, t2)); ~)[ pL(4  
} 2J%L%6z8~  
} ; IXlk1tHN4I  
BE],PCpPr  
0c1=M|2  
一目了然不是么? 8~~ k?  
最后实现bind ,-8Xb+!8I  
/m,i,NX07  
b\zq,0%  
template < typename Func, typename aPicker > 2(Yg',aMY-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )?$@cvf  
  { AK%&Kq&PaY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); cLvnLaA}  
} TTbJ9O<43  
s&Al4>}.f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 cIC/3g}]  
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。 {'B(S/Z 7  
qh&q <M  
十一. phoenix Z;BEUtR c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: PR x-0S  
&; p}HL,  
for_each(v.begin(), v.end(), g1_z=(i`Z  
( ?^MH:o  
do_ ]YfG`0eK<  
[ M?Q\ Hw  
  cout << _1 <<   " , " #$L/pRC  
] O1\25D  
.while_( -- _1), .*xO/pn  
cout << var( " \n " ) 0NU3% 4?  
) qm'@o -[  
); 9}Za_ZgG  
@g]+$Yj  
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: Ktvs*.?  
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 6}0_o[23  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ( ]0F3@k#s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vb]uO ' l  
W(?J,8>  
2"j&_$#l5X  
template < typename Cond, typename Actor > i,% N#  
class do_while vjh'<5w9Wi  
  { vpOGyvI  
Cond cd; ^k{/Yl  
Actor act; g>eWX*Pa|  
public : i_+e&Bjd4j  
template < typename T > p_e x  
  struct result_1 $:1/`m19  
  { #pPR>,4  
  typedef int result_type; E[=&6T4  
} ; w(X}  
* CAz_s<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .y_~mr&d  
)"|wWu  
template < typename T > nD>X?yz2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :_2:Fh.}3~  
  { Dq9f Fe  
  do hkV*UH{  
    { W<[7LdAB  
  act(t);  j0O1??  
  } 5p:2gsk  
  while (cd(t)); -]Mk} z$  
  return   0 ; GukwN]*OY  
} VkJTcC:1  
} ; X7:Dw]t  
dS \n 2Qb  
,zH\P+*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3,{;wJ Z  
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。 3[l\l5'm8  
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。 ";jAHGbO  
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。 CDW| cr{  
下面就是产生这个functor的类: p)"EenUK  
u:J4Az^!  
:B|rs&  
template < typename Actor > Wf%)::G*uR  
class do_while_actor #BS!J&a  
  { QfM^J5j.M?  
Actor act; z&um9rXR  
public : `/wXx5n5<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~x_(v,NW  
xlgT1b:6  
template < typename Cond > ?qn4 ea-\P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5H 1x-b  
} ; ;eO Ye3;c  
gh"_,ZhZt  
{_z6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m}: X\G(6Q  
最后,是那个do_ d4Y[}Fcp+  
IF//bgk-  
-GQ.B{%G  
class do_while_invoker T2mZkK?rA  
  { NcX-* o  
public : ANj%q9e!Yi  
template < typename Actor > 2"P1I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qEdY]t   
  { h\Zh^B6J  
  return do_while_actor < Actor > (act); NA/Sv"7om  
} -~lrv#5Q  
} do_; !VrBoU4<d  
!}1l8Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y] Cx[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]#q$i[Y  
最后来说说怎么处理break和continue o$*DFvk  
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。 CPP9=CoR37  
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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