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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &Fjilx'k  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 RWCS u$  
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, 4Z9wzQ>  
~qxXou,J  
!" %sp6Wc  
mthl?,I|  
  class filler o '/C$E4W  
  { ;bZ*6-\!-  
public : 1Uk~m  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vN:[  
} ; )C]&ui~1  
*Ne&SXg  
ROS"VV<  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: g ypq`F  
7CM03R[P  
h6y4Ii  
><Z3<7K9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n~u3  
J+jmSK%z  
ih |Ky+!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e=sJMzm~  
F*t_lN5{  
 F'FZ?*a  
 x9"4vp  
二. 战前分析 @B[Cc`IN"  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 l/zC##1+.  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 P<!$A  
9,f<Nb(\  
7G(f1Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V}fKV6 v9  
  /* --------------------------------------------- */ > ' 0 ][~  
vector < int *> vp( 10 ); AAq=,=:R<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F(9 Y/UXH  
/* --------------------------------------------- */ .*-w UBr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _iJXp0g  
/* --------------------------------------------- */ :dIQV(iW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'z}M[h K]  
  /* --------------------------------------------- */ 68<Z\WP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =yX&p:-&  
/* --------------------------------------------- */ r>~d[,^$m4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V!77YFen %  
_T|H69 J  
RE $3| z  
|W*@}D  
看了之后,我们可以思考一些问题: %=9yzIjbAt  
1._1, _2是什么? uO@3vY',n  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 |\|)j>[i  
2._1 = 1是在做什么? 7k=F6k0)  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 B$TChc3B  
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。 @ Rx6 >52>  
6w"( y~c1  
@D~+D@i$TW  
三. 动工 'nWs0iH.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9/ 1+BQ  
p^igscPF6  
$@_t5?n``F  
<2O7R}j7v  
template < typename T > KBw9(  
class assignment r<X4ER  
  { %aH$Tb%`hc  
T value; PN"8 Y  
public : #CA%]*l*F  
assignment( const T & v) : value(v) {} PB(  
template < typename T2 > p/k<wCm6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } poQdI?ed,  
} ; F|?+>c1}  
9#&W!f*qO|  
l^ 0_> R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hzQ+9-qA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /}$T38  
:Wg-@d  
(#bp`Kih  
xd|~+4  
  class holder l{6` k<J(  
  { =,4 '"  
public : K6v $#{$6  
template < typename T > aM{@1m Bm  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Seq]NkgY  
  { i#RElH  
  return assignment < T > (t); P}hY {y'  
} Z.:<TrN  
} ; Q^lQi\[  
+~ 3w5.8  
NSS4v tA  
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: Du^x=;  
UW hn1N  
  static holder _1; ,rZn`9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5:%..e`T  
hqs$yb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sq~+1(X  
而不用手动写一个函数对象。 ESD<8 OR  
9p2>`L  
6Lg!L odu  
@A2/@]HBm  
四. 问题分析 ]l=O%Ev  
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。 eu}Fd@GO  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 B;GxfYj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 L1 9 MP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 x2C/L  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =t3vbV  
N.0HfYf  
五. 问题1:一致性 Ht|",1yr+  
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?| $N;"}G z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j|[(*i%7|  
H DF"]l;  
struct holder 3}B5hht "D  
  { ADYx.8M|9i  
  // 8cK\myn.  
  template < typename T > =w ^TcV  
T &   operator ()( const T & r) const 'Aj(i/CM  
  { s(AJkO'`  
  return (T & )r; |66m` <  
} fJLf7+q  
} ; #\pP2  
b JfD\  
这样的话assignment也必须相应改动: # 0GGc.  
<i}q=%W!1  
template < typename Left, typename Right > (PS$e~H s  
class assignment 3P//H8 8LY  
  { [d4,gEx`Q\  
Left l; ORowx,(hX  
Right r; vWU%ST  
public : Opv1B2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ':l"mkd+`  
template < typename T2 > f?%qUD_#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `'p`PyMt`  
} ; rI0)F  
:E>&s9Yj?  
同时,holder的operator=也需要改动: h/I@_?k+  
m[Z6VHn  
template < typename T > uR#'lb`3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^^G-kg  
  { .OmQ'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?k{|Lk  
} gyi)T?uS)  
@Q;i.u{V  
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。 P*pbwV#|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r\(v+cd  
S:ls[9G[3  
return l(rhs) = r; 9i0M/vx  
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。 =op`fn%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tC&fA E:S  
u3]Uxy  
template < typename Tp > [{`)j  
class constant_t p?Ed- S  
  { sFLcOPj-%  
  const Tp t; Hqvc7-c6  
public : >b>M Km>q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} PzjaCp'  
template < typename T > Ptx,2e&Hq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [%)@|^hw91  
  { E{uf\Fc   
  return t; !w q4EV  
} 42fprt  
} ; Q[M (Wqg  
$+Vmwd;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 '!!e+\h#  
下面就可以修改holder的operator=了 R N@^j  
 bRNK.[|  
template < typename T > 7p^@;@V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~<n(y-P^  
  { >;)2NrJV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "2a$1Wmj(  
} 0Cl,8P  
NZ>7dJ  
同时也要修改assignment的operator() CoU3S,;*  
}2l O _i}L  
template < typename T2 > ;SgD 5Ln}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } i;c'P}[K  
现在代码看起来就很一致了。 Pg/T^n&  
V1<ow'^i  
六. 问题2:链式操作 %`#G92Z_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tM)Iir*U#  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 QU.0Elw  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 OB~C}'^$  
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。 M;*$gV<x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct GuT6K}~|D  
e^ QVn\<c  
template < typename T > =p]mX )I_  
struct result_1 )!e3.C|V1W  
  { 9 ~~qAoD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }|Uj"e  
} ; t05_Px!mW  
RdgVB G#Z1  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: X8Xn\E  
V JDoH  
template < typename T > f')c/Yw  
struct   ref wepwX y"  
  { ob E:kNE9  
typedef T & reference; Okpwh kPL5  
} ; q +R*Hi  
template < typename T > 9RQU?  
struct   ref < T &> # :#M{1I  
  { "V4Q2T T  
typedef T & reference; (? \?it-  
} ; o~#f1$|Xn  
y}N&/}M:}8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p* RC  
ic E|.[  
template < typename T > .s2$al  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const G}VDEC  
  { +3;Ody"59  
  return l(t) = r(t); g:_hj_1Y M  
} ;1 |x  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ~^&R#4J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 II;Te7~  
~.Cv DJy  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 @RGDhwS47  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CbOCk:,g5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Stxp3\jEn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q\R q!7(  
最后的布局是: SWs3SYJ\  
                Add T~Ly^|Ihz  
              /   \ fG&=Ogy  
            Divide   5 jY/ARBC}H  
            /   \ 537?9  
          _1     3 y<uAp  
似乎一切都解决了?不。 @'i+ff\  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ;F5"}x  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 R)oB!$k  
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: *%\mZ,s"  
S/4r\6  
template < typename Right > @vRwzc\   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]78!!G[`  
Right & rt) const r|GY]9  
  { W;zpt|kAH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XA<ozq'  
} *}cSE|S%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7+nm31,<O  
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。 >{5 p0  
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。 E  T:T7  
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。 1u~ MXGF  
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。 "3fBY\>a  
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? Icx7.Y  
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: 53Yxz3v  
I[0!S IqY  
template < class Action > _?`&JF?*  
class picker : public Action xJc$NV-JzK  
  { pu9^e4B9  
public : 7Xg?U'X  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?Go!j?#a  
  // all the operator overloaded aD9q^EoEs  
} ; Wd8R u/  
@;iXp>&&  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 6L9, 'Bg  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: *k [J6  
&Z;_TN9[  
template < typename Right > HYCuK48F[_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %S@L|t  
  { ; s|w{.<:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5o)Y$>T0  
} lCIDBBjy^  
''H"^oS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,LhCFw{8?~  
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。 6N~q`;p0  
Sk}{E@  
template < typename T >   struct picker_maker MS3=~*+  
  { ,.tfWN%t\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9Uf j  
} ; DinPxtT?a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > W),l  
  { <a( }kk}  
typedef picker < T > result; Y?K{(szo ?  
} ; d2N:^vvvR  
Vh|\_~9  
下面总的结构就有了: A+getdr  
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。 W!T"m)S  
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。 Jr;jRe`4c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7Nzbz3  
至此链式操作完美实现。 % 0T+t.  
k; ZxY"^  
4x;_AN  
七. 问题3 ;*2>ES  
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。 S( ^.?z  
lDxc`S  
template < typename T1, typename T2 > m GjN_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?r=jF)C<'  
  { Iu[|<Cx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lpB3&H8&  
} %NHkDa!  
c>:R3^\lwx  
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: bBc[bc>R  
c{3wk7  
template < typename T1, typename T2 > E"~2./+rd  
struct result_2 qS| \JG  
  { T>`74B:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Oz: *LZ  
} ; KNLnn;l  
Ztr Cv?  
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? _hu")os  
这个差事就留给了holder自己。 TZR)C P5  
    {)8>jxQN  
Az;t"  
template < int Order > lQ'GX9hN@  
class holder; '' O7=\  
template <> Dd/wUP  
class holder < 1 > r SkUSe6  
  { V[o`\|<  
public : c0&Rg#  
template < typename T > !%)F J:p  
  struct result_1 BZ54*\t  
  { {X(:jAy  
  typedef T & result; <r#eL39I  
} ; V w||!d  
template < typename T1, typename T2 > m,UGWR  
  struct result_2 -i yyn ^|  
  { ngohtB^]  
  typedef T1 & result; f y:,_#  
} ; myl+J;,]  
template < typename T > )G^ KDj"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ="wzq+U  
  { y*pUlts<  
  return (T & )r; i.D3'l  
} aI^/X {d  
template < typename T1, typename T2 > }G4 z tiuG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9RN-suE[  
  { T&4qw(\G  
  return (T1 & )r1; SN7"7joP<  
} SCvVt  
} ; N ,8/Y  
=U%Rvm  
template <> - K9c@?  
class holder < 2 > |KSy`lY-j>  
  { 1cS}J:0P  
public : 8>,jpAN}r  
template < typename T > (q+)'H%iK  
  struct result_1 OxI/%yv-c  
  { QnZcBXI8  
  typedef T & result; y{dTp  
} ; .ZvM^GJb  
template < typename T1, typename T2 > ![]`` g2  
  struct result_2 i;LXu%3\  
  { z9FfU  
  typedef T2 & result; 35E_W>n  
} ; :8CvRO*<  
template < typename T > 1$M@]7e+!+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wr[,  
  { t2,A@2DU 2  
  return (T & )r; UfN&v >8f  
} KMI_zhyB  
template < typename T1, typename T2 > 0"CG7Vg,zh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &?mD$Eo  
  { ,lZB96r0  
  return (T2 & )r2; 9E>xIJ@J2T  
} ='`/BY(m[  
} ; O8B\{T1  
X!e[GJ  
$5Xh,DOg  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 #Q2Y&2`yGT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y.g59X!Ub2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J ]nohICe  
U2bjFLd"  
return l(i, j) = r(i, j); cWoPB _  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \v'p/G)g  
!%"8|)CAr  
  return ( int & )i; 8 7D*-Gw  
  return ( int & )j; /YZr~|65  
最后执行i = j; xuqv6b.  
可见,参数被正确的选择了。 a)wJT`xu  
 ,%uo6%  
eeyHy"@  
"?V0$-DR  
|&RU/a  
八. 中期总结 N<~t3/Nm  
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: 28 ?\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &l!4mxwr`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <YdE1{fm  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z^'gx@YD*v  
S:h{2{  
~`aa5;Ab_  
.Y&)4+ckL  
: Zlwp6  
;M)QwF1  
九. 简化 z6*X%6,8  
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。 N@t|7~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FoN|i"*l  
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: ;lHr =e7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  R}O_[  
  +-*/&|^等 $<}$DH_Y  
2. 返回引用。 '.:z&gSqx0  
  =,各种复合赋值等 `{dm;j5/y  
3. 返回固定类型。 &J+CSv,39  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) wne,e's}   
4. 原样返回。 LDPUD'  
  operator, wOU_*uY@6'  
5. 返回解引用的类型。 9[<)WQe6M  
  operator*(单目) RW<D<5C  
6. 返回地址。 <g"{Wv: h  
  operator&(单目) Y$"O VC  
7. 下表访问返回类型。 bbE!qk;hEP  
  operator[] U~:-roQ(\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 17%Mw@+  
  operator<<和operator>> hb}+A=A=+  
g:hjy@ w  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 5>[u `  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z&1\{PG3*  
~"nxE  
template < typename Left > .+$ Q<L  
struct value_return 'Gj3:-xqL  
  { 9Z4nAc  
template < typename T > M/b Sud?@%  
  struct result_1 a<^v(r  
  { ~E17L]ete  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6 (]Dh;gC  
} ; _852H$H\  
KVclhT<F  
template < typename T1, typename T2 > ]'&LGA`  
  struct result_2 '=b/6@&  
  { ;r<^a6B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F1*>y  
} ; ItNz}4o|d  
} ; d3\qKL!~  
y [}.yyye  
os=e|vkB*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u_oaebOrpP  
k\5c|Wq|g  
下面我们来剥离functor中的operator() ~%&LTX0s|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9jM}~XvV  
H\ F :95  
return l(t) op r(t) Lt64JH^lz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <:+x+4ru  
return op l(t) 5?{ r  
return op l(t1, t2) +^60T$  
return l(t) op TM%| '^)  
return l(t1, t2) op ]cHgleHQ  
return l(t)[r(t)] 9X}10u:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]_f_w 9]  
|d{PA.@33  
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: D4eDHq  
单目: return f(l(t), r(t)); Q /U2^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $V -~Bu-  
双目: return f(l(t)); gb[5&> (#  
return f(l(t1, t2)); NcBIg:V\c  
下面就是f的实现,以operator/为例 f%][}NN)Xr  
6]K_m(F  
struct meta_divide 11 Q1AN  
  { A8muQuj]~~  
template < typename T1, typename T2 > p|U?86 t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &6/[B_.  
  { 9+Np4i@  
  return t1 / t2; Cio 1E-4  
} R@1xt@?  
} ; luh$2 \5B  
}T(D7|^R  
这个工作可以让宏来做: UXJ eAE-  
&* M!lxDN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "q3ZWNS'w  
template < typename T1, typename T2 > \ K@ I 9^b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (S>C#A=E\  
以后可以直接用 ,0 M_ Bk"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) V(H1q`ao9  
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 )}Hpi<5N  
(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。。。) B-*+r`@Bd  
Vh|*p&  
^UP`%egR  
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 &GpRI(OB/+  
P78g /p T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @a! #G  
class unary_op : public Rettype Dj"F\j 1  
  { Wf+cDpK  
    Left l; $0W|26;  
public : g2+2%6m0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} n1Yp1"2b[  
h79}qU  
template < typename T > Ouk ^O}W6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q }3`|'3  
      { rDdoOb]B  
      return FuncType::execute(l(t)); x[ SDl(<@;  
    } ?>7[7(|  
ROH|PKb7  
    template < typename T1, typename T2 > {:/#Nc$5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .73X3`P25  
      { 'g}!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); zYH&i6nj  
    } sA+ }TNhq  
} ; /:cd\A}  
ju8> :y8  
1KU! tL  
同样还可以申明一个binary_op )v'WWwXY>  
l0|5t)jF-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LP.]9ut  
class binary_op : public Rettype .yoH/2h  
  { k$n|*kCh  
    Left l; /J]5H  
Right r; 0Um2DjTCG  
public : d-oMQGOklb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !Jo_"#5  
]vAz  
template < typename T > t*p71U4+I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [*Z;\5&P  
      { =}~hWL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +Q/R{#O  
    } =O~_Q-  
4S7v:1~xe  
    template < typename T1, typename T2 > J"0`%'*/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sh/08+@+L:  
      { Lc}y<=P@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  0HZ{Y9]  
    } W8G,=d}6  
} ; FUiRTRIYe  
Pd8![Z3  
8=!D$t\3  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 n*h)'8`Ut  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -{("mR&]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4VHn  \  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 &5>Kl}7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jVEGj5F;N  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0Fq} N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :a!^   
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) T;4NRC  
下面是修改过的unary_op P?%s #I:  
F|`Hm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xw.A #Zb\_  
class unary_op (O\ )_#-D  
  { 1 s\Wtw:  
Left l; zOJ%}  
  )7hqJa-V  
public : Xu{1".\  
z[ N`s$;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =0 #O U  
::`HQ@^  
template < typename T > Fw_#N6Q  
  struct result_1 gM&{=WDG6  
  { wH*-(*N "  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7 W5@TWM  
} ; jV i) Efy  
td$E/h=3  
template < typename T1, typename T2 > IYv`IS"  
  struct result_2 x5pdS:  
  { _T60;ZI+^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'B |JAi?  
} ; 6%'QjwM_  
u*eV@KK!  
template < typename T1, typename T2 > /l3V3B7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GblA9F7  
  { +L$Xv  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8|gIhpO?^  
} dRYqr}!%n  
Zpt\p7WQ  
template < typename T > *VCXihgo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6XxvvMA97  
  { y RqL9t  
  return OpClass::execute(lt(t)); 10Q ]67  
} _;"il%l=1  
#mxPw  
} ; q])K,)  
}{Pp]*I<A  
./Xz}<($8  
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 ROI7eU  
好啦,现在才真正完美了。 ijv(9mR  
现在在picker里面就可以这么添加了: }J}-//[A  
2DA]i5  
template < typename Right > 3Tcms/n  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Da*?x8sSL  
  { w7L{_aom  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \  #F  
} +Ze} B*0  
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 O?VRI  
iI T;K@&  
G[PtkPSJ  
#\{l"-  
38B2|x  
十. bind 4> K42m  
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%  
先来分析一下一段例子 7sCG^&Y  
"Fr.fhh'~  
gjyYCjF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P\tB~SZ*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >58YjLXb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [>I<#_^~  
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。 +fB5w?Rg  
我们来写个简单的。 LH.]DVj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: uh0VFL*@  
对于函数对象类的版本: ;?Tbnn Wn  
LVM%"sd?  
template < typename Func > %6 zB Sje  
struct functor_trait ~7w"nIs<c  
  { ,_ H:J.ik  
typedef typename Func::result_type result_type; mthA4sz  
} ; n&4N[Qlv,  
对于无参数函数的版本: C}j"Qi`  
XX TL..  
template < typename Ret > K!%+0)A  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #lo6c;*m5  
  { KfEx"94  
typedef Ret result_type; Y1\}5k{>  
} ; `,(4]tlL  
对于单参数函数的版本: B:Oa}/H   
QO:!p5^:  
template < typename Ret, typename V1 > /{J4:N'B>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > d'gfQlDny  
  { rgQOj^xKv^  
typedef Ret result_type; ,2oWWsC7  
} ; C3f' {}  
对于双参数函数的版本: ! I:%0D  
df+l%9@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )r?}P1J7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KZY}%il!`  
  { _yx>TE2e  
typedef Ret result_type; VT)oLj/A  
} ; \.{$11P#  
等等。。。 _ A y9p[l  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |3b^~?S  
r|8d 4  
template < typename Func > cl3K<'D  
struct func_return a.\:T,cP>  
  { 3ZPWze6  
template < typename T > sE<V5`Z=  
  struct result_1 7aRi5  
  { !*&V- 4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?p{Nwl#  
} ; y14;%aQN  
Y]_ruDIW  
template < typename T1, typename T2 > 1-uxC^u?|#  
  struct result_2 m 9WDT  
  { ?=7 cF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2zA4vZkbcw  
} ; s c,Hq\$&  
} ; 4Z=_,#h4.  
(,\+tr8r8  
`?rSlR@+[I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 U}[d_f  
bH9kj/q\b  
template < typename Func, typename aPicker > |s(FLF-  
class binder_1 W\,s:6iqz  
  { nHAS(  
Func fn; {]!mrAjD  
aPicker pk; i# /Jr=  
public : {lDd.Fn  
{4}yKjW%z  
template < typename T > /Iy]DU8  
  struct result_1 A`$%SVgFV^  
  { [!uG1GJ>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U$.@]F4&  
} ; ek\ xx  
rU:`*b<  
template < typename T1, typename T2 > DJ k/{Z:  
  struct result_2 P )"m0Lu<  
  { 2;`1h[,-^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #Y`~(K47  
} ; ? (Oy\  
AT 3cc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {\"x3;3!6  
%lhEM}Sm  
template < typename T > [PM 2\#K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (Z q/  
  { jD]~ AwRJ  
  return fn(pk(t)); 6I4\q.^qw  
} ]@c+]{  
template < typename T1, typename T2 > A RuA<vQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y_IF;V\  
  { r'r%w#=`t  
  return fn(pk(t1, t2)); nwe* BVp  
} (zYt NLoFx  
} ; {hjhL: pg  
~ "H,/m%2o  
{SPq$B_VR  
一目了然不是么? Oc#syfO  
最后实现bind tjGn|+|k  
l"T44CL;  
%6,SKg p  
template < typename Func, typename aPicker > +F` S>U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qvsd5PeCO  
  { W ]1)zO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (!aNq(   
} .Iw AK/QS  
drP=A~?&:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X*XZb F"=  
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。 KnQ*vM*VM  
Jy:Qlx`  
十一. phoenix gQg"j)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: py!|\00}  
&MQmu,4  
for_each(v.begin(), v.end(), )gIKH{JYL  
( Ad8n<zt|  
do_ ^7U G$A  
[ _$Yk M,  
  cout << _1 <<   " , " &*,#5.  
] }Yzco52  
.while_( -- _1),  2DtM20<>  
cout << var( " \n " ) YMcD|Kbp  
) u#$]?($}d  
); Y|f[bw  
mt{nm[D!Xp  
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: Qf+\;@  
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 y/cvQY0pU  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c /HHy,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?k&Vy  
L:j<c5  
_x'6]f{n  
template < typename Cond, typename Actor > ,X-bJA@(  
class do_while F=e8IUr  
  { \BTODZ:h  
Cond cd; IGQaDFr  
Actor act; 4#xDgxg\f  
public : T|eu  
template < typename T > 3>AMII  
  struct result_1 m)t;9J5  
  { `l ^9/_g'6  
  typedef int result_type; L-WT]&n_  
} ; )._;~z!  
z6=Z\P+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q4:o#K#  
,+DG2u  
template < typename T > 8,4"uuI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const { ]{/t-=  
  { /<=u\e'rE  
  do QL&ZjSN  
    { ]Ji.Zk  
  act(t); v5#j Z$<F  
  } uM IIYS  
  while (cd(t)); ThajHK|U  
  return   0 ; dO<ERY  
} q460iL7yF}  
} ; EzM ?Nft  
N=5a54!/  
QvlObEhcS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Z, Yb&b  
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。 l'-Bu(  
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。 qFCOUl  
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。 %9F([K  
下面就是产生这个functor的类: vjGo;+K  
|O\s|H  
*=/ { HvJ  
template < typename Actor > +US!YU  
class do_while_actor |&+ o^  
  { W.f/pu  
Actor act; 9}!qR|l3nR  
public : .\ULbN3Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d9f C<Tp  
:841qCW  
template < typename Cond >  NI76U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f P 1[[3i  
} ; }(J}f)  
;;OAQ`  
O>b C2;+s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X1x#6 oi  
最后,是那个do_ h6D<go-b56  
TCwFPlF|  
o4F2%0gJ  
class do_while_invoker +s,=lL  
  { |}s*E_/[  
public : 'j8:vq^d  
template < typename Actor > VK\X&Y3l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jKAEm  
  { DZ'P@f)]  
  return do_while_actor < Actor > (act); {0Yf]FQb-a  
} y*jp79G  
} do_; *SbMqASv4G  
taHJ ub  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? vAF "n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,F8Yn5h  
最后来说说怎么处理break和continue K( c\wr\6  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 ,i?nWlh+  
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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