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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda LDegJer-v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U>n[R/~]  
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, ^4IJL",  
RSAGSGp  
\6AM?}v  
5Y;&L!T  
  class filler p63fpnH  
  { PC5$TJnj3  
public : wtbN @g0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q"269W:  
} ; #y&5pP:@  
zn/>t-Bc  
zZd.U\"2  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Lt~&K$t7~  
J<0sT=/2$  
_*z ^PkH  
fNda&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \hBzQ%0  
3ylSO73R  
C6gp}%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 SWtqp(h]'  
IT#Li  
bR}fj.gP  
`s69p'<;p  
二. 战前分析 k v_t6(qd  
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。 {^Q,G 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 ;mI^J=V3  
,dd1/zm  
<^$ppwk $  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ES^J RX  
  /* --------------------------------------------- */ u[SqZftmO  
vector < int *> vp( 10 ); e)s l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cD9U ^SOS  
/* --------------------------------------------- */  +mft  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y9-F\t=~  
/* --------------------------------------------- */ Sz|kXk6&9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s-IM  
  /* --------------------------------------------- */ tYgHJ~1L*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); xVYa-I[Z  
/* --------------------------------------------- */ qHheF%[\5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;Y8>?  
)zy ;!  
|Ch ,C  
"J*>g(H53  
看了之后,我们可以思考一些问题: Af@\g-<W_  
1._1, _2是什么? @+nCNXK  
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。 ]H{* Z3S  
2._1 = 1是在做什么? O46v  
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。 0s Jp,4Vv  
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。 _KtV`bF  
YvuE:ia  
|Y6;8e`H  
三. 动工 MtF^}/0w!`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: = [: E  
' -9=>  
O> _ F   
qnQ".  
template < typename T > y8C8~-&OK  
class assignment 'C`Ykjf  
  { 4*o?2P$Q  
T value; IMM+g]#e  
public : @d^DU5ats>  
assignment( const T & v) : value(v) {} RO3q!+a$/  
template < typename T2 > | Vlx:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G{,DoCM5WL  
} ; pd`m//G  
CAx eJ`Q  
r9! s@n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9Nna-}e?W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment uzmYkBv  
d@$bPQQ$,  
m<k6oev$  
)FG/   
  class holder @vib54G  
  { ?7lW@U0  
public : oa=TlBk<  
template < typename T > *_J{_7pwe  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _<F;&(o  
  { N^wHO<IO 1  
  return assignment < T > (t); =j~:u.hc'  
} o%`=+- K  
} ; 'Q 7^bF^  
8sBT&A6&j  
vf#d  
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: \et2aX !  
0WKS  
  static holder _1; PJ?C[+&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z]tQmV8e  
79}jK"Gc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MwQ4&z#wh  
而不用手动写一个函数对象。 O^6anUV0  
D@.qdRc3  
@^ti*`  
3` oOoKX  
四. 问题分析 >!lpI5'Z&  
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。 E`@Z9k1 `  
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。 3O Ks?i3A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T>b"Gj/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  f}*:wj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]a uqf  
  !\BM  
五. 问题1:一致性 v.4G>00^  
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?| n53c} ^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3HuGb^SNg  
@x743}Y\  
struct holder nN-S5?X#  
  { xsPt  
  // )[M:#;,L  
  template < typename T > x H=15JY1W  
T &   operator ()( const T & r) const `$6~QLUf  
  { o[WDPIG  
  return (T & )r; IoK/2Gp  
} <-N2<s l  
} ; 0b n%L~KU  
GP %hf{  
这样的话assignment也必须相应改动: |#SZd Xg  
v@M^ukk'}  
template < typename Left, typename Right > /K1cP>oE  
class assignment Q[q`)~|  
  { T*=*$%  
Left l; U1lqg?KO  
Right r; h9}*_qc&kV  
public : mW{>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W\w#}kY  
template < typename T2 > 4*E5@{D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fn5-Tnsq*  
} ; nP*%N|0  
N#-pl:J(  
同时,holder的operator=也需要改动: 1 JIU5u)  
?Y S 3)  
template < typename T > SA=>9L,2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const M3|G^q:l  
  { dkCU U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5E~^-wX  
} Xxd]j]  
@@{5]Y  
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。 o59$v X,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 XG C\6?L~  
_!, J iOI  
return l(rhs) = r; q-_!&kDK"  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^->S7[N?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K5XW&|tY!  
Av5:/c.B  
template < typename Tp > MpZ\ j  
class constant_t Vr( Z;YO  
  { y35~bz^2  
  const Tp t; 2=0HQXXrq  
public : 0{8L^ jB/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rJCb8x+5a  
template < typename T > gM=:80  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !3mt<i]a"  
  { #C?M-  
  return t; hKWWN`;b !  
} =EA:fq  
} ; oo7}Hg>  
xY!ud)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Nf3UVK8LtS  
下面就可以修改holder的operator=了 s<k2vbhI  
vPz7*w  
template < typename T > x(eX.>o\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^IIy>  
  { v}V[sIs}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nM b@  B  
} l$EN7^%w  
"opMS/a"7  
同时也要修改assignment的operator() dpNERc5  
p@4GI[4  
template < typename T2 > 0NC70+4L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T>L?\-  
现在代码看起来就很一致了。 lG94^|U  
A( vdlj  
六. 问题2:链式操作 YE{t?Y\5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *`Vmncv3  
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。 `V\?YS}  
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。 }$L63;/H  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 +>vKI8g*RH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct * zyik[o  
)hj:Xpj9#  
template < typename T > 6:Z8d%Z  
struct result_1 tLfhW1"  
  { Cgh84 2%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; NE8W--Cg|  
} ; tB,(12@W  
 sTlel&  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: PMB4]p%o  
ow3.jHsLA  
template < typename T > }shxEsq  
struct   ref /kkUEo+  
  { /YF:WKr2  
typedef T & reference; 'D ?o^  
} ; oR=i5lAU  
template < typename T > |.UY' B  
struct   ref < T &> Q^rR}Ws  
  { uu,F5<y[  
typedef T & reference; sAL ]N][Y  
} ; 31G0 B_T  
Y6 sX|~Zy  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p T8?z  
x}?<9(nE c  
template < typename T > Wx{E\ l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~:bdS 4w  
  { 'Uf?-t*LT@  
  return l(t) = r(t); 6xJffl  
} \?^2}K/  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Z}dK6h5+'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e:9EP,  
V1V0T ,  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 {a:05Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: TI< x;p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 NEri{qxm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Nq6'7'x  
最后的布局是: GN(<$,~g  
                Add Ms(xQ[#+  
              /   \ _2hLc\#  
            Divide   5 8a P/vToa  
            /   \ $Xu3s~:S  
          _1     3 Ytlzn%  
似乎一切都解决了?不。 3$k#bC  
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。 e;6K xvX~  
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。 0^-1d2Z~  
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: Wx GD*%  
&HM-UC|  
template < typename Right > qM(}|fMbN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k*hl"oL"X  
Right & rt) const lZcNio  
  { UPfO;Z`hJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s.}K?)mH  
} \7/yWd{N$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U+)p'%f;  
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。 y3dk4s77  
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。 L EgP-s W  
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。 FRrp@hE  
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。 yS\&2"o  
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? NFs5XpZ~  
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: D%YgS$p[M$  
PX 8UVA  
template < class Action > r<e%;S  
class picker : public Action 5XZ! yYB?  
  { @%R<3!3v  
public : '+cI W(F?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y~ =H`PAE  
  // all the operator overloaded `um,S  
} ; ^hC'\09=c  
MePD:;mm^  
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。 $>XeC}"x68  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ~t`s&t'c|  
?0VR2Yb${b  
template < typename Right > F3qK6Ah.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const pSw/QO9  
  { 7C{ y NX#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d!y*z  
} <=q} Nd\  
' [ 4;QYw  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G21o @38e  
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。 yp.K-  
`Z?wj@H1`  
template < typename T >   struct picker_maker ;<AcW.jx  
  { EiW|+@1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /fr>Fd  
} ; u]J@65~'b  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *x"80UXL  
  { #@S%?`4,  
typedef picker < T > result; N6U d(8*  
} ; W_\zx<m  
%fqR  
下面总的结构就有了: wSTul o:9  
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。 hArY$T&MB  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 TC\+>LXiZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9t"Rw ns  
至此链式操作完美实现。 |W">&Rb<t#  
@c3xUK   
&_ekA44E  
七. 问题3 |^pev2g  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 9E!le=>  
Sjpx G@k  
template < typename T1, typename T2 > kXMp()N8`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G'ykcB._  
  { :gh[BeqQ)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?{{w[U6NE  
} |cPHl+$nh.  
o\IMYT  
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: u epyH  
qLN^9PdEE  
template < typename T1, typename T2 > 2@&r!Q|1vR  
struct result_2 |\5^ub,m  
  { 0lfK} a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >H2`4]4]  
} ; vT'Bs;QR  
!>8~R2  
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>Pe3<  
这个差事就留给了holder自己。 K7+yU3  
    1uw#;3<L  
O !L`0 =%c  
template < int Order > ':'g!b`/  
class holder; n_8[bkbi  
template <> >:;dNVz  
class holder < 1 > *z=_sD?1  
  { wbO6Ag@))  
public : C6_(j48&  
template < typename T > ?Ec9rM\ze  
  struct result_1 RU)35oEV|  
  { Y?VbgOM)  
  typedef T & result; {f!/:bM  
} ; ?9b9{c'an  
template < typename T1, typename T2 > aER|5!7(2\  
  struct result_2 K"}fD;3  
  { <AHpk5Sn{  
  typedef T1 & result; %\As  
} ; Qw5nfg3T  
template < typename T > 3dShznlf_*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }{aGh I~<  
  { 1gEH~Jmj  
  return (T & )r; OW:*qY c;:  
} Nkdv'e\  
template < typename T1, typename T2 > =8kmFXo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const US6_5>/  
  { FqKJids-  
  return (T1 & )r1; ;t`  ?|  
} EP;/[O  
} ; !QUY (  
j =_rUc'Me  
template <> !*IMWm>  
class holder < 2 > ~}/Dl#9R!  
  { l^B.iB  
public : E_HB[ 9  
template < typename T > Qy,^'fSN  
  struct result_1 B~Q-V&@o  
  { f0Q6sVZHa  
  typedef T & result; 15$xa_w}L  
} ; ?0tg}0|  
template < typename T1, typename T2 > .p`4>XA  
  struct result_2 "}]`64?  
  { # kI>  
  typedef T2 & result; R#(0C(FI^  
} ; F /b`[  
template < typename T > cpY {o^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Hh<H~s [  
  { 0ju1>.p  
  return (T & )r; q!c(~UVw  
} <t%gl5}|  
template < typename T1, typename T2 > wN 2+3LY{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (z?HyxRT  
  { ]' mbHkn68  
  return (T2 & )r2; \ /-c)  
} .J#'k+>  
} ; @nxo Bc !P  
5:Qz  
]m]`J|%i  
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> >。 &{iC:zp  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3KLUH=)P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z*Sm5i&)_q  
_MBa&XEM  
return l(i, j) = r(i, j); p:,Y6[gMo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~Eut_d  
^S#;   
  return ( int & )i; yTaMlT|  
  return ( int & )j; -H1=N  
最后执行i = j; @WJ;T= L  
可见,参数被正确的选择了。 <QtZ6-;_f  
fF:57*ys  
-F[8 ZiZ  
^s,3*cAU  
yr]ja-Y  
八. 中期总结 \}-4(Xdaq  
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: y)f.ON36I  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g14*6O:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #kg`rrF r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _iwG'a[`  
4" @<bKx  
aCQtE,.  
c=\tf~}^Ms  
(5a73%>@  
MsB >3  
九. 简化 Nk~}aj  
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。 ` ]|X_!J-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UuG%5 ZC  
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: F[qXIL)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 U~ {k_'-i  
  +-*/&|^等 +^I0> \  
2. 返回引用。 GqFx^dY4*  
  =,各种复合赋值等 ;yH>A ;,K%  
3. 返回固定类型。 CjdM*#9lW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?z ,!iK`  
4. 原样返回。 *[MWvs:,  
  operator, rK~-Wzwu  
5. 返回解引用的类型。 *0WVrM06?  
  operator*(单目) Tw~R-SiS`s  
6. 返回地址。 :\T Mm>%q  
  operator&(单目) >T$0*7wF  
7. 下表访问返回类型。 W? 7l-k=S  
  operator[] G1:}{a5i_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  ` Xc7b  
  operator<<和operator>> D?|D)"?qb  
hW7u#PY  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 9O[IR)O~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [X(m[u'%  
jzvK;*N  
template < typename Left > {sTf4S\S  
struct value_return n}p G&&;q  
  { NW|B|kc  
template < typename T > e8a^"Z`a  
  struct result_1 6(|mdk`i  
  { J,a&"eOZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j KU2  
} ; "tCI_ Zi;  
#h!+b  
template < typename T1, typename T2 > c '|*{%<e2  
  struct result_2 |jsI-?%8J  
  { ktu?-?#0,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; RK# 6JfC3X  
} ; !E70e$Th  
} ; B`pBIUu  
cJKnB!iL5  
N,t9X7G&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +)jUA]hJ/  
F)P:lvp<r  
下面我们来剥离functor中的operator() QE]@xLz   
首先operator里面的代码全是下面的形式: l;F"m+B!$  
ZvY"yl?e  
return l(t) op r(t) ,%i Scr,z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T2{e 1 =Z7  
return op l(t) V:0IBbh)w  
return op l(t1, t2) }_Bo:*9B-o  
return l(t) op lH fZw})d  
return l(t1, t2) op gt4GN`-k  
return l(t)[r(t)] ]aN9mT N  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,@"yr>Q9#6  
 31n"w;  
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: 2:LUB)&i  
单目: return f(l(t), r(t)); yoE-a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g&RpE41x  
双目: return f(l(t)); Q\oa<R D5  
return f(l(t1, t2)); j/v>,MM  
下面就是f的实现,以operator/为例 =^"Sx??V  
o:8ns m  
struct meta_divide L3]J8oEmU  
  { ^&3vGu9  
template < typename T1, typename T2 > 2[ sY?C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) tqZ91QpW  
  { z/Lb1ND8  
  return t1 / t2; * :"*'  
} YznL+TD  
} ; _/[qBe  
+|?a7qM  
这个工作可以让宏来做: Vjs2Yenx  
%<i sdvF  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b:1B >  
template < typename T1, typename T2 > \ 5nPvEN/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; kHg|!  
以后可以直接用 H4Bt.5O*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) & -/J~b)"  
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 AArLNXzVW  
(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。。。) l&& i`  
3h bHS~  
>WHajYO"  
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 v}>g* @  
aru2H6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sbvP1|P8%  
class unary_op : public Rettype bbL\xq^  
  { l@Lk+-[D  
    Left l; 0GMb?/   
public : 4DIU7#GG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fb f&bJT  
St;9&A  
template < typename T > G>~/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [_N1 .}e  
      { -=-^rQx9  
      return FuncType::execute(l(t)); 4'faE="1)S  
    } ^%oH LsY9  
TF%n1H-sF  
    template < typename T1, typename T2 > 8Y SvBy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $GoS?\G  
      { zkt~[-jm}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M:O*_>KF  
    } cg )(L;  
} ; O!PGZuF  
qJ" (:~  
U& GPede  
同样还可以申明一个binary_op CW;zviH5  
Iq|h1ie m+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ->#wDL!6  
class binary_op : public Rettype II^Rp],>  
  { ImQ -kz?b  
    Left l; Rd(8j+Q?ps  
Right r; Eq@sU?j  
public : !19T=p/:$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?;=7{E j  
$7X;FmlG&  
template < typename T > $d1ow#ROgy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~vP_c(8f  
      { qX&+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Gb2|e.z  
    } l[ko)%7V  
yO-2.2h  
    template < typename T1, typename T2 > '"Cqq{*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f$</BND  
      { eDo4>k"5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .}E<,T  
    } !:d\A  
} ; {? yRO]  
D}%VZA}].  
6n:X p_yO  
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 bO6z;D#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gy1kb,MO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %AV3eqghCg  
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。 [:,|g;=Y}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JAW7Y:XB  
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。。。 ?n<sN"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 / /G&=i$  
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) XW'7  
下面是修改过的unary_op GDj_+G;tO\  
qoan<z7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >$<Q:o}^  
class unary_op q89yW)XG  
  { +=`w  
Left l; uA?a DjA  
  Q2|6WE  
public : 7DW-brd   
'o_ RC{k2"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I%?M9y.u6  
uxrNkZia  
template < typename T > 1^Q!EV  
  struct result_1 v@X[0J_8  
  { G4F~V't  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8Z@O%\1x6  
} ; L8;`*H  
.<P@6Jq  
template < typename T1, typename T2 > 4[0.M  
  struct result_2 3e[k9`  
  { XF4NRs  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; < Lrd(b;  
} ; wS2N,X/Y  
+c'I7bBr  
template < typename T1, typename T2 > Tq6@ 1j6p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :Ea ]baM"  
  { {-IRX)m*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YkV-]%c  
} %D^j7`Z  
v^IMN3^W  
template < typename T > (+\K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4_eFc$^  
  { =2wy;@f  
  return OpClass::execute(lt(t)); x(zW<J5X"  
} ~m'8BK  
3~0Xe  
} ; a'@?c_y;$  
\AR3DDm  
A`1/g{Ha  
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 \?\q0o<V$  
好啦,现在才真正完美了。 ffQ&1T<  
现在在picker里面就可以这么添加了: H Lt;1:b  
xeHqC9Ou  
template < typename Right >  s@3<]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #KSB%  
  { [TpW$E0H  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); r(=3yd/G$  
} 01^W Py9l  
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。 @l2AL9z$m>  
"2/VDB4!FG  
1<9m^9_ro  
-Kf'02  
+%RXV ~  
十. bind `!T6#6h  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 YI?y_S  
先来分析一下一段例子 Y6 @A@VJ  
5h(] S[Zf3  
w3IU'(|G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gs|%3k|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cXokq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7~q'3 N  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 W,n0'";')  
我们来写个简单的。 0g(hY:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )%OV|\5#  
对于函数对象类的版本: whg?X&j\V  
K31rt-IIt  
template < typename Func > ]pA}h. R#-  
struct functor_trait <<![3&p#  
  { ?G-a:'1!6  
typedef typename Func::result_type result_type; {z%%(,I  
} ; Wm ?RB0  
对于无参数函数的版本: BPKeG0F7  
9X{aU)"omQ  
template < typename Ret > = %7:[#n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "|"bo5M:   
  { 71w$i 4  
typedef Ret result_type; \h"QgHzp  
} ; Z5{M_^  
对于单参数函数的版本: \*w*Q(&3  
CLD*\)QD\  
template < typename Ret, typename V1 > HgX4RSU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yHoj:f$$x  
  { uEuK1f`  
typedef Ret result_type; 'm"H*f  
} ; /T*]RO4%>]  
对于双参数函数的版本: [H)p#x  
vexQP}N0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > NLF{W|X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6q8qq/h)  
  { ^f1}:g  
typedef Ret result_type; )5X7|*LP  
} ; .|{*.YE  
等等。。。 }qXi;u))  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y#Ch /Jg?|  
t9x.O  
template < typename Func > ]}G (@9  
struct func_return J]|-.Wv1  
  { bd<zn*H Z*  
template < typename T > Y6fU;  
  struct result_1 +3t(kQ  
  { Md_\9G .e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G(4:yK0  
} ; 5NeEDY 2%#  
'F[QE9]*  
template < typename T1, typename T2 > &ze'V , :  
  struct result_2 d|6*1hby  
  { $- #M~eZv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "$:nz}  
} ; #,  vN  
} ; D9c8#k9Y.  
">voi$Kzey  
oc-7gz)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hgKs[ySo,3  
OH*[  
template < typename Func, typename aPicker > m.EWYO0XQ  
class binder_1 m(Bv}9  
  { Q.6pmaXrb  
Func fn; +|( eP_  
aPicker pk; x_(B7ob  
public : NCSb`SC:  
9}2I'7]  
template < typename T > .6OE8w 1  
  struct result_1 o~^hsm[44J  
  { D@4hQC\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; A"z')   
} ; 1/w['d4l!  
]b<k%  
template < typename T1, typename T2 > 7,jh44(\=  
  struct result_2 UmQ 9_H7  
  { KY"W{D9ib  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -_pI:K[  
} ; m2<sVTN`^  
)X| uOg&|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jB?Tua$,s  
2J|Yc^b6  
template < typename T > oOe5IczS(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WZ ~rsSZSV  
  { Z^`>;n2  
  return fn(pk(t)); G*Z4~-E4*  
} Dw6Q2Gnv  
template < typename T1, typename T2 > |yN7#O-D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const le|e 4f*+  
  { }QG6KJh_%  
  return fn(pk(t1, t2)); HHoh//(\  
} Z:9"7^+  
} ; WRFzb0;01  
W/{HZ< :.  
+l&ZN\@0X  
一目了然不是么? |3\ mH~Bw  
最后实现bind 4(  ^Ht  
tX Z5oG7  
|'mgo  
template < typename Func, typename aPicker > ,uE WnZ"4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  @;d(>_n  
  { C8@SuJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M_UhFY='  
} *wyaBV?*K  
J0lTp /  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =JNoC01D  
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。 qV^,muyoG  
@y)-!MHN(8  
十一. phoenix z+NXD4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ],&WA?>G  
xC!,v 0&  
for_each(v.begin(), v.end(), 3@s|tm1  
( q}tLOVu1  
do_ d5+ (@HSR  
[ SS@# $t:  
  cout << _1 <<   " , " #ra:^9;Es:  
] AXz'=T}{  
.while_( -- _1), )5)S8~Oc  
cout << var( " \n " ) B]InOlc47  
) &FIPEe#n  
); ^0A'XCULG  
mTYEK4}  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: r/+ <_3  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (?I8/KYR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &D>e>]E|P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |z Gwt Z  
70a7}C\/o  
"+r8izB  
template < typename Cond, typename Actor > 7oh6G  
class do_while  ]6W#P7  
  { B.;/N220P  
Cond cd; -`FTWH  
Actor act; KE&Y~y8O\  
public : \ d+&&ns  
template < typename T > *>9#a0cp  
  struct result_1 X9#Od9cNaC  
  { 'X"@C;q  
  typedef int result_type; Mfuw y  
} ; 92bvmP*o4  
9eH(FB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6|rqsk  
2zh?]if  
template < typename T > b,$H!V *  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #ZRQVC;b;  
  { QOcB ]G  
  do Y)g7 E"  
    { ,X)0+DNsq  
  act(t); =Qp~@k=2  
  } iO,0Sb <y  
  while (cd(t)); z#SBt`c  
  return   0 ; Pj8s;#~u  
} TfDx> F$  
} ; 7y&Fb  
T`Sp!  
BPIp3i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). smF#'"{  
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。 |Xlc2?e  
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。 @w[WG:-+  
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。 _hMMm6a|  
下面就是产生这个functor的类: qi.|oL9p  
;mu9;ixZ  
cx&jnF#$  
template < typename Actor > Gyw@+(l  
class do_while_actor W0K&mBu  
  { SVpvx`&kT  
Actor act; 6cb;iA  
public : U z>5!_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5Q^ L"&0  
, pq<.?&E  
template < typename Cond > h$_Wh(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &-470Z%/  
} ; !r,ZyJU  
Jb#*QJ=  
|)} F}~&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 PnJr  
最后,是那个do_ 5^t68 WOl  
Pv1C o:  
=4/LixsV|  
class do_while_invoker {W62%>v  
  { qDxz`}Ly=  
public : t^)q[g  
template < typename Actor > $h`?l$jC(@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const cmmH)6c>  
  { @f{yx\u/  
  return do_while_actor < Actor > (act); R)?K+cJ%  
} ja$e)  
} do_; OziG|o@I  
aBj~370g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? x#|=.T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i%GjtYjS  
最后来说说怎么处理break和continue kZs  
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。 5H1SC8+B,  
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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