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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 26B]b{Iz{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v#q7hw=  
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, -Ob'/d5&  
_Jx.?8  
T?4MFx#  
bX6eNk-L  
  class filler 2 DJs '"8  
  { 7m~.V[l1  
public : y2;uG2IS_g  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yDg`9q.ckm  
} ; `wj<d>m  
KC9_H>  
%JeT,{  
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: ekND>Qjj  
5,cq-`  
y!&6"l$K]  
X,y0 J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qF C0$:z&  
.|^L\L(!  
1v)ur\>R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 m^Qc9s#D  
\2KwF}[m  
&\#If:  
I(y:Td  
二. 战前分析 ShbW[*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。 V]dzKNFi  
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 _LU]5$\b  
= &jLwy  
=Y Je\745  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h}r.(MVt  
  /* --------------------------------------------- */ U2 m86@E  
vector < int *> vp( 10 ); m>B^w)&C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hg[ob+"  
/* --------------------------------------------- */ %"B+;{y(5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); L9ECF;)  
/* --------------------------------------------- */ MKzIY:u g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 21Mr2-#z  
  /* --------------------------------------------- */ UfIH!6Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D@A@5pvS  
/* --------------------------------------------- */ 70hm9b-   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); VN6h:-&iY  
,j\1UAa  
=$xxkc.~G  
@'>h P  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^h #0e:7<  
1._1, _2是什么? [hC-} 9  
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。 "I+71Ce  
2._1 = 1是在做什么? }TE4)vXs  
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。 7vO3+lT/Y;  
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。 Hj\>&vMf  
g:<2yT  
7.U CX"  
三. 动工 50h?#u6?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F7[ 55RcP  
EAafi <n  
Zpc R   
whFaL}2C  
template < typename T > 12r]"?@|s  
class assignment |:)UNb?R"O  
  { C]H'z  
T value; o+Cd\D69S  
public : "g}mxPe  
assignment( const T & v) : value(v) {} T6_LiB @  
template < typename T2 > R8ZI}C1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } DvL/xlN  
} ; =, kH(rp2  
S 2vjjS  
N;N,5rxV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l@C39VP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ROH 2KSt  
-aj) _.d  
3s25Rps  
h|m>JDxn  
  class holder w K)/m`{g  
  { o m9zb&{tu  
public : Nr6[w|Tzd  
template < typename T > oY Y?`<N#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e:2e5gz  
  { +7%}SV 2)  
  return assignment < T > (t); 4l)Q  
} |a! y%R=  
} ; \ct7~!qM  
;F3#AO4(  
XQW9/AzNf  
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: _}G1/`09#  
?VM4_dugf  
  static holder _1; 8":O\^i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _pZ2^OO@  
#\DKU@|h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c ow]qe6K  
而不用手动写一个函数对象。 iLhxcM2K  
ftr?@^  
BBkYc:B=SA  
o]gS=iLp  
四. 问题分析 UB5X2uBv  
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。 uPZ<hG#K  
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。 78o>UWA:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Fkq;Q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0{0A,;b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <Wz+f+HC  
)2lzPK t  
五. 问题1:一致性 ?|}%A9   
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?| ik:fq&=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )TH~Tq:  
 v7Q=  
struct holder 6xfG`7Az  
  { "V7 SB   
  // B`I9  
  template < typename T > >S]_{pb  
T &   operator ()( const T & r) const U`25bb1W j  
  { 6B pm+}  
  return (T & )r; >n!,KUu]  
} sD_"  
} ; OsSGVk #Qh  
gJkvH[hDY  
这样的话assignment也必须相应改动: X.YMb .\<  
L~Hgf/%5  
template < typename Left, typename Right > Zcq 4?-&  
class assignment >wPMJ> 2  
  { 0/Q"~H?%  
Left l; X!'nfN  
Right r; Adyv>T9  
public : "~-Y 'O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O:^m#:[cE  
template < typename T2 > YY? }/r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !X 8<;e}2  
} ; ;R#:? r;t  
Q|3SYJf  
同时,holder的operator=也需要改动: @-g'BvS  
k-~HUC.A.  
template < typename T > |izf|*e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LEM^8G]O  
  { ptcG:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;?-`n4B&  
} VOmWRy"L  
[p 6#fG *  
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。 zSU06Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }zK/43Vx  
ohy?l  
return l(rhs) = r; jT6zpi~]E  
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。 9S _N*wC.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J&<uP)<  
 4hzS  
template < typename Tp > o{QU?H5h  
class constant_t Ku W$  
  { 02_37!\  
  const Tp t; uI'g]18Hi  
public : Dq~PxcnI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HDTdOG)  
template < typename T > g;M\4o  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *`(/wE2v]  
  { =z]8;<=pL  
  return t; JW`Kh*,~<  
} 4 Ii@_r>  
} ; XIrNT:h4  
&;V3[ *W"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x>$! R\Cj  
下面就可以修改holder的operator=了 8G SO]R  
%5zztReI  
template < typename T > 9gz"r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qtv>`:neB  
  { FyZiiH4|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zF F=v7[j  
} l imzDQ^  
 ;7F|g  
同时也要修改assignment的operator() H$ sNp\[{  
4]\t6,Cz8  
template < typename T2 > 7%(|)3"V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } B-OuBS,fwC  
现在代码看起来就很一致了。 T21SuM  
r7I,%}k  
六. 问题2:链式操作 $B iG7,[#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rLzYkZ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 >QusXD"L>  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 )~](qLSl  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ^1%gQ@P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct , yC-QFQE  
p2=Sbb  
template < typename T > x%;Q /7&$  
struct result_1 Kk^tQwj/QE  
  { Qbc62qFu!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L-ZJ[#D  
} ; o6} +5  
N1V qK  
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: Q&rf&8iH  
AR}M*sSh  
template < typename T > 9u'hCi(  
struct   ref u%#s_R  
  { IXSCYqoK  
typedef T & reference; '9,14e6   
} ; V zx%N.  
template < typename T > ]Mh7;&<6[  
struct   ref < T &> KAg<s}gQJ  
  { O ).1>  
typedef T & reference; \bh3&Z'.  
} ; JuGQS24  
}G8RJxy  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5T[9|zJs  
328(W  
template < typename T > i*9l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o(W|BD!  
  { mne^P SI:  
  return l(t) = r(t); %qzpt{'?<  
} 7eh|5e$@  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 mf26AIlkQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5k`[a93T  
X;5U@l  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 !Xwp;P=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tPS.r.0#^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ksxacRA7\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z]k=sk  
最后的布局是: ,EgIH%* g  
                Add  *it(o  
              /   \ ];P^q`n=.  
            Divide   5 c;w~-7Q*|  
            /   \ JH~ve  
          _1     3 YbC6&_  
似乎一切都解决了?不。 &DX9m4,y  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 #lyvb.;  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 NgKbf vt  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: %J `;  
xDBEs*  
template < typename Right > S,5>g07-`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^uW!=%D  
Right & rt) const qYFol# =%  
  { ?ng?>!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7"f$;CN?~  
} y+RT[*bX5o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VI%879Z\e  
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。 /Q"nQSG  
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。 s)HbBt-  
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。 o'Q)V  
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。 F9e$2J)C  
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? W%09.bF  
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: ]lF'o&v]  
"F+ 9xf&r  
template < class Action > Jkt L|u:k  
class picker : public Action H ^Xw<Z=  
  { +G&h  
public : ( $3j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,_T,B'a:  
  // all the operator overloaded "b*.>QuZ  
} ; $ 8w eh3p  
&Ko}Pv  
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。 1fL@rR  
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: [pbX_  
T\:3(+uK  
template < typename Right > QEM")(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const gFJ& t^yL  
  { <Ebkb3_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hQBeM7$F_  
} /U1GxX:P,  
 Be2@9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o})4Jt1vj  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 -!MDYj+U  
 ew4IAF  
template < typename T >   struct picker_maker o lNL|WJ`w  
  { d{0 w4_x  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %H- [u}s  
} ; +D4Nu+~BSN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p;j$i6YJ  
  { 0|{U"\  
typedef picker < T > result; 6mEW*qp2F  
} ; 'oTcx Jx  
NV;5T3  
下面总的结构就有了: 5v~Y>  
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。 $'X*L e@k  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 n<CJx+U  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 X3]E8)645N  
至此链式操作完美实现。 |.:O$/ Tt[  
)1j~(C)E8  
}QncTw0  
七. 问题3 5"y p|Yl  
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#+G?I3w  
d"XS;;l%<  
template < typename T1, typename T2 > 5]; 8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ru(Xeojv#  
  { 8Mg4y1)RU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /Fh"Gl^  
} {<~XwJ.  
Ph]e\  
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: $Miii`VS9  
$EviGZFAaR  
template < typename T1, typename T2 > ; Z61|@Y  
struct result_2 ]-%ZN+  
  { ~A8lvuw3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /~7H<^}  
} ; :c)<B@NqNo  
U3kf$nbV/J  
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? FEaf&'G]  
这个差事就留给了holder自己。 P xpz7He  
    2I?HBz1v  
j#&sZ$HQ4  
template < int Order > =JO|m5z8>  
class holder; 4g\a$7 r  
template <> }jiqUBn%  
class holder < 1 > ADv a@P  
  { 6{azzk8  
public : v_c'npC  
template < typename T > ![abDT5![  
  struct result_1 <?qmB }Y  
  {  Kz3u  
  typedef T & result; &O0+\A9tP  
} ; 1V+1i)+  
template < typename T1, typename T2 > -ZQ3^'f:0J  
  struct result_2 &%qD Som3  
  { )r?i^D&4  
  typedef T1 & result; o,\%c" mC  
} ; #yr19i ?  
template < typename T >   |J(]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;S`Nq%,  
  { mkE*.I0=  
  return (T & )r; IH~H6US  
} 5\=9&{WjND  
template < typename T1, typename T2 > 1uV_C[:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9d[0i#`:q  
  { Bf'jXM{-  
  return (T1 & )r1; }%k"qW<Y  
} XZ|"7as  
} ; n#J$=@  
]; ^OY\,  
template <> [b#jw,7  
class holder < 2 >  b 1[U 9  
  { j{U-=[$'  
public : 'R]Z9h  
template < typename T > +o'. !sRH  
  struct result_1 _hh|/4(  
  { xo@N~  
  typedef T & result; {f^30Fw  
} ; )7j"OE  
template < typename T1, typename T2 > E 3I'3  
  struct result_2 V'K$:9^x[8  
  { P< WD_W  
  typedef T2 & result; GE5@XT  
} ; 4`8.\  
template < typename T > C4 Wdt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3Vw%[+lY9  
  { /$eEj  
  return (T & )r; Qgx~'9   
} er#we=h  
template < typename T1, typename T2 > \o % ES  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r`B+ KQ4  
  { t91CxZQ^s  
  return (T2 & )r2; f2yv7t T   
} LWQ BGiJj  
} ; f "&q~V4?  
HqF8:z?v  
vQ_B2#U:  
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> >。 }SN'*w@E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: oTa! F;I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  gA[M  
+] 5a(/m.~  
return l(i, j) = r(i, j); ZcWl{e4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Y}?@Pm drz  
n/|/Womr  
  return ( int & )i; epG;=\f}m`  
  return ( int & )j; w5*18L=O\  
最后执行i = j; ^U`q1Pg5  
可见,参数被正确的选择了。 T=R94  
X^.r@tT  
-+PPz?0  
c''O+,L1+  
CqX%V":2  
八. 中期总结  aZ0H)  
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: d.} rn"(z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8U(a&G6gn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F Q k;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #TSM#Uqe  
a<o0B{7{BM  
y]CJOC)/K  
jU#%@d6!#  
nb|MHtPX  
=f|>7m.p  
九. 简化 ]_pL79y  
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。 7>~iS@7GV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5:PZ=jPR  
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: B}FF |0<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R|M:6]}   
  +-*/&|^等 s24H.>Z  
2. 返回引用。 $U0(%lIU  
  =,各种复合赋值等 MnS"M[y3  
3. 返回固定类型。 @'rO=(-b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ucy9fM  
4. 原样返回。 ;C{_T:LS  
  operator, '9[_ w$~(  
5. 返回解引用的类型。  y]+A7|  
  operator*(单目) /vV 0$vg  
6. 返回地址。 .Lp-'!i  
  operator&(单目) 8)tyn'~i  
7. 下表访问返回类型。 .cabw+& 7  
  operator[] b;O+QRa  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8&;dR  
  operator<<和operator>> co@8w!W  
lz*2wGI9  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 @t^ 2/H ?O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <|_Ey)1 6  
%51pfuL  
template < typename Left > >I!(CM":s$  
struct value_return Uy_= #&jg  
  { 2~4C5@SxL  
template < typename T > gJ7$G3&oZg  
  struct result_1 #RD%GLY  
  { <?g{Rn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Rq9gtx8,=  
} ; GGuLxc?(  
3TtW2h>M  
template < typename T1, typename T2 > @gj5'  
  struct result_2 NAU<?q<)  
  { xVe!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6GN'rVr!Z  
} ; xle29:?l  
} ; ] QEw\4M?=  
F)IP~BE-k  
=3:ltI.'*I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait A^7!+1*K+  
6{~I7!m"  
下面我们来剥离functor中的operator() d]^i1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: DIRCP=5  
S=2,jPX2r  
return l(t) op r(t) EGt)tI&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ex1ecPpN  
return op l(t) LQjqwsuN{  
return op l(t1, t2) #?*jdN:  
return l(t) op Pla EI p  
return l(t1, t2) op Txh;r.1e  
return l(t)[r(t)] jZ;T&s  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] t]ZSo-  
!jbjrzv9  
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: 4Uiqi{}  
单目: return f(l(t), r(t)); meWAm?8RI  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]3C8  
双目: return f(l(t)); V_pBM  
return f(l(t1, t2)); Vh8uE  
下面就是f的实现,以operator/为例 5-*]PAC  
9wC; m:  
struct meta_divide Cw}\t!*!  
  { \) ;rOqh  
template < typename T1, typename T2 > X@)lPr$a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2$91+N*w9  
  { 1rEP)66N  
  return t1 / t2; Xwi&uyvU&  
} TG9)x|!  
} ; UPYM~c+}  
bq O"k t  
这个工作可以让宏来做: 1#(1Bs6X  
!iw 'tHhR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^~Sn{esA  
template < typename T1, typename T2 > \ f+V':qz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "->:6Oe2   
以后可以直接用 B (falmXJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ||V:',#,W  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 LDsYr]  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) FScQS.qF  
?>Aff`dHY  
D6u>[Z[T  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 .vO.g/o  
Nz;;X\GI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c0 |p34  
class unary_op : public Rettype tp<VOUa  
  { [P/gM3*'  
    Left l; v(iUo&Ge  
public : sfa'\6=O  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qpl5n'qHUc  
p2G8 Qls  
template < typename T > Ub,unU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "}! rM6 h  
      { {76!  
      return FuncType::execute(l(t)); SOmn2 }   
    } [/G;XHL;?  
7,TWCVap  
    template < typename T1, typename T2 > ~|rkt`8p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5WT\0]RUa  
      { ' T]oV~H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0,/x#  
    } &iZYBa  
} ; kdC OcJB  
s /M~RB!w  
J~q+G  
同样还可以申明一个binary_op kP$g l|  
37xxVbik  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kg@h R}  
class binary_op : public Rettype [Jo TWouNU  
  { WFP\;(YV  
    Left l; cAS_?"V a  
Right r; 0K ?(xB  
public : YHYB.H)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D OeKW  
y6}):|  
template < typename T > SK52.xXJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4Z }{hc\J  
      { 1 1CJT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s?k[_|)!  
    } )*h~dx_cm  
9#ft;c  
    template < typename T1, typename T2 > |@.<} /  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BA,6f?ktXS  
      { s.'\&B[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); RWFf-VA?  
    } G:`Jrh  
} ; VU9P\|c@<  
K/`RZ!  
z :v, Vu  
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 v Lv@Mo  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Cg pT(E\E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) m7vxzC*  
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。 'hO;sL  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `aL|qyrq#  
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。。。 KVxb"|[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /T)n5X  
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) acQN pT  
下面是修改过的unary_op ; ,jLtl  
mndl~/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v&2@<I>  
class unary_op SzX~;pFM0  
  { $?AA"Nz  
Left l; A(OfG&!  
  uz3pc;0LPY  
public : xY2_*#{.  
c8tC3CrKp=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h;qy5KS  
^alZ\!B8  
template < typename T > R2THL  
  struct result_1 Wx$q:$h@q  
  { FJ8@b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BK9x`Oo2  
} ; '<< ~wt  
Uy5!H1u  
template < typename T1, typename T2 > :gscW& k  
  struct result_2 KTjlWxD  
  { ,,%:vK+V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VHr7GAmU  
} ; cuaNAJ  
,Bw)n,  
template < typename T1, typename T2 > W#I:j: p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,M.!z@  
  { qlITQKGG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); : 5<9/  
} 6\fMzm  
RS `9?c:  
template < typename T > U q w}4C/0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8KwC wv  
  { ;'QY<,p[e  
  return OpClass::execute(lt(t)); e ]o'i;I  
} =yX&p:-&  
r>~d[,^$m4  
} ; V!77YFen %  
Y%:0|utQC  
5b1uD>,;y  
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 rjHIQC C  
好啦,现在才真正完美了。 `k]!6osZo  
现在在picker里面就可以这么添加了: E? eWv)//  
}?]yxa~  
template < typename Right > [~c'|E8Q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const H9VXsFTW  
  { |\|)j>[i  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b>= Wq  
} >q@Sd  
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。 MiH}VfI  
6w"( y~c1  
@D~+D@i$TW  
'nWs0iH.  
9/ 1+BQ  
十. bind p^igscPF6  
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。 $@_t5?n``F  
先来分析一下一段例子 <2O7R}j7v  
!@<@QG-  
[Z5[~gP3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -9>LvLU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 dG-or  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 XQ 3*  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 MATgJ`lsy  
我们来写个简单的。 !3I(4?G,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: daB l%a=  
对于函数对象类的版本: 8HFXxpt[G  
-*%!q$:  
template < typename Func >  /MqXwUbO  
struct functor_trait z{pC7e5  
  { A ,-V$[;~D  
typedef typename Func::result_type result_type; ~z K@pFeH  
} ; ihiuSF<NaQ  
对于无参数函数的版本: twtkH~`"Q  
O5qW*r'  
template < typename Ret > @>G&7r:U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o"#TZB+k  
  { }B=qH7u.K  
typedef Ret result_type; YWRE&MQ_  
} ; w=D%D8 r2  
对于单参数函数的版本: UV']NH h  
_2m[(P9d  
template < typename Ret, typename V1 > O}MZ-/z=o~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > xY2}Wr j,  
  { Ni!;-,H+E  
typedef Ret result_type; k%]DT.cE  
} ; dv'E:R(a  
对于双参数函数的版本: =@JS88+  
n</k/Mk}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > p,w|=@=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > w53z*l>ek  
  { }F{C= l2  
typedef Ret result_type; ,](v?v.[4  
} ; Jh$"fr3  
等等。。。 F)/~p&H  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \f/#<|Hm  
*H5PT  
template < typename Func > 4|6&59?pnc  
struct func_return tE]5@b,R  
  { uNe}"hs  
template < typename T > NtY*sUKRD  
  struct result_1 9fP) Fwih  
  { =R&)hlm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }dX/Y /  
} ; (_w %  
4ZI!,lv*  
template < typename T1, typename T2 > 3}B5hht "D  
  struct result_2 ADYx.8M|9i  
  { OL=ET)Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8:HSPDU.  
} ; [jl2\3*  
} ; AanH{  
.!JMPf"QEI  
6z#lN>Y-`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u0XP(d H  
Dac ^*k=D  
template < typename Func, typename aPicker > 1C_'H.q<=  
class binder_1 :[Qp2Gg O\  
  { R}DX(T,K  
Func fn; x.b; +p}=  
aPicker pk; 'e.q 7Jpd  
public : w"cM<Ewu  
4%wq:y< )/  
template < typename T > $D QD$  
  struct result_1 .pZo(*  
  { #PPR"w2g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (2z%U  
} ; m|]j'g?{}(  
rDVgk6  
template < typename T1, typename T2 > }RcK_w@Jx)  
  struct result_2 Hp\Ddx >Jd  
  { g4N%PV8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WP0 #i~3*  
} ; la'e[t7  
umQi  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 99^AT*ByY  
2)wAFO6u  
template < typename T > j%pCuC&"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )xB$LJM8  
  { dh&W;zs  
  return fn(pk(t)); 2m_'z  
} 1"}B]5!  
template < typename T1, typename T2 > `Kh]x9Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tM&n3MWQ  
  { \n#]%X5c  
  return fn(pk(t1, t2)); Hqvc7-c6  
} >b>M Km>q  
} ; pT4qPta,2  
Ptx,2e&Hq  
[%)@|^hw91  
一目了然不是么? E{uf\Fc   
最后实现bind !w q4EV  
i90}Xyt  
@l'G[jN5  
template < typename Func, typename aPicker > bE?'C h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UqN{JG:#.  
  { 0$tjNy e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); qAqoZMpI|;  
} R'zu"I  
\e<mSR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T^~)jpkw  
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。 %N )e91wC  
VCjq3/[_  
十一. phoenix B &?fM~J  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H+a~o=/cR  
A2y6UzLYD  
for_each(v.begin(), v.end(), 2B-.}OJ  
( m}98bw  
do_ rFo\+//  
[ 4E2yH6l  
  cout << _1 <<   " , " ejVdxVr\7  
] 5MxH)~VQoM  
.while_( -- _1), WSQ[.C  
cout << var( " \n " ) {O)YwT$`  
) MY!q%  
); SSE3tcRRl  
wX ,h< \7  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Y+g,pX  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor eJ)1K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6 mCq/$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :G-1YA  
F;u7A]H^  
F?z<xL@  
template < typename Cond, typename Actor > s2%V4yy%  
class do_while 8h|M!/&2  
  { `mzb(b E  
Cond cd; 2{-!E ^g  
Actor act; Vo,[EVL  
public : 4U?<vby  
template < typename T > U/Wrh($ #4  
  struct result_1 -/>9c-F  
  { "V4Q2T T  
  typedef int result_type; vt.P*Z5  
} ; }taLk@T  
Q"%S~&#'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qe$33f*  
j$Nf%V 6Y  
template < typename T > (S|a 9#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (YwalfG {C  
  { 9~c~E/4!  
  do 1"?]= j:  
    { :Hk_8J  
  act(t); $2KK:{VX  
  } _1  p DA  
  while (cd(t)); :&qhJtGo  
  return   0 ; rVH6QQF=\  
} ~-_i  
} ; q\R q!7(  
SWs3SYJ\  
edijfhn  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J!hFN]M<<  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 TQf L%JT  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 BC! 6O/kr  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 U]hF   
下面就是产生这个functor的类: _ 5"+Dv  
ZjD)? 4  
'^iUx,,ZQ  
template < typename Actor > v^SsoX>WMH  
class do_while_actor ?^9BMQ+  
  { @TzvT3\q  
Actor act; #6=MKpR  
public : XWUP=D~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X*F_<0RC1  
cJDd0(tD!  
template < typename Cond > M-J<n>hl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sb^mLH] 3  
} ; l!?yu]Yon  
F2;:vTA>  
OQp, 3 M{_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 NF+<#*1  
最后,是那个do_ FI"HJwAs  
L0Y0&;y|R  
=gjDCx$|  
class do_while_invoker @g-G =Ba  
  { yK1ie  
public : [A5W+pDm  
template < typename Actor > _?`&JF?*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gKo%(6{n~  
  { pu9^e4B9  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7Xg?U'X  
} WC*=rWRxF  
} do_; rrqQCn9  
gEwd &J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Gb2L }  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4^*,jS-9g}  
最后来说说怎么处理break和continue q .J sf+  
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。 ])w[   
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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