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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J%4HNW*p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 u '@Ely  
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, ^@ UjQ9[>  
=[(%n94  
&9h  
n49s3|#)G  
  class filler f)tc4iV  
  { t/LgHb:)  
public : 7sN0`7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ` Y\QUj  
} ; 1OPfRDn.bk  
8g5.7{ky  
[Ye5Y?  
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: ~D!ESe*=  
(q k5f`O  
F25<+ 1kr  
sVD([`Nmc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); i-V0Lm/  
-t b;igv  
aZ/yCS7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *C/KM;&  
fSC.+,qk  
`g8tq  
</hR!Sb]  
二. 战前分析 O &\<FT5  
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。 jQIV2TY[  
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 n@o  
4`G=q^GL,  
L3>4t: 8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (o{)>D  
  /* --------------------------------------------- */ -~]^5aa5n  
vector < int *> vp( 10 ); 4i96UvkZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _pW 'n=}R  
/* --------------------------------------------- */ @_uFX!;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V"U~Q=`K  
/* --------------------------------------------- */ `NoCH[$!+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q\G{]dz?R  
  /* --------------------------------------------- */ j>g9\i0O1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +9}' s{  
/* --------------------------------------------- */ `~KAk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); wJr/FE 7c  
~{Ua92zV9  
(77Dif0)'  
" #J}A0  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^1vq{/ X  
1._1, _2是什么? Vg) ^|  
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。 6<Be#Y]b  
2._1 = 1是在做什么? h?3f5G*&H  
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。 zlN+edgY#,  
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。 T)O]:v  
9Iy[E,j  
ILIRI[7 (  
三. 动工 ;q^,[(8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =/f74s t  
MSF Nw  
/^8t'Jjd,  
$$/S8LmmK  
template < typename T > @>Biyb  
class assignment I>8 Bc  
  { ?/^VOj4&  
T value; C!I\Gh  
public : L;kyAX@^  
assignment( const T & v) : value(v) {} f 3\w99\o  
template < typename T2 > ar=hx+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \J\vp0[nO}  
} ; UFJEs[?+Te  
_4g}kL02.  
s>V*=#L  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z^C!RSQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment cRPr9LfD@  
<,#rtVO$  
5@""_n&FV  
yW'BrTw  
  class holder %{c2lyw  
  { $t%"Tr  
public : N/`g?B[  
template < typename T > o(BYT9|.kw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const p$&_fzb  
  { ~91uk3ST?  
  return assignment < T > (t); ;9 R40qi  
} Rf&^th}TH  
} ; >E{#HPpBi  
N n:m+ZDo^  
FUH *]U  
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: Pm'.,?"  
$d5&~I  
  static holder _1; ]q@rGD85K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 QZ_nQ3K  
)bF)RL Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,[+ZjAyG}#  
而不用手动写一个函数对象。 9? v)  
 \q|e8k4p  
p3i qW,[@  
P2s^=J0@  
四. 问题分析 K1CMLX]m  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 sz){uOI  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 q|m#IVc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )GQ D*b  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ntd ":BKi  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Nj"_sA p  
 W"#j7p`d  
五. 问题1:一致性 'Sm/t/g"|  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| *T1L )Cp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9$}+-Z  
k B$lkl\C  
struct holder WllCcD1  
  { Y>c5:F;  
  // m^(E:6T  
  template < typename T > zhD`\&G.  
T &   operator ()( const T & r) const GhaAvyN  
  { j>0SE  
  return (T & )r; Fvcq^uZ  
} >V77X+!  
} ; ,5%aP%  
V1AEjh  
这样的话assignment也必须相应改动: .l" _ K  
rQAbN6  
template < typename Left, typename Right > M}{n6T6B  
class assignment 4?* `:  
  { \Mh4X`<e  
Left l; _,Io(QS  
Right r; gb^UFD L  
public : !'c6Hs  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %t(, *;  
template < typename T2 > H znI R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } qugPs(uQ  
} ; -b Ipmp?  
GNj/jU<o!  
同时,holder的operator=也需要改动: 'ocwXyP,  
c9/ 'i  
template < typename T > =[O<.'aG-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FeincZ!M  
  { "fX8xZdS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :ok!,QN  
} Z\o AE<$  
J/H#d')c  
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。 bE%mgaOh  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X.W#=$;$:  
^.B `Z{Jb  
return l(rhs) = r; "J0Oa?  
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。 B_6v'=7]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kKI!B`j=  
6='_+{   
template < typename Tp > z;Gbqr?{{  
class constant_t 7m@^=w  
  { zrWq!F*-V\  
  const Tp t;  K{7S  
public : )x5$io   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "m\UqQGX  
template < typename T > 3IRRFIiO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const cC(ubUR  
  { FK/ro91L  
  return t; b{ubp  
} S|Ij q3  
} ; 4YB7og%P  
2TevdyI  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S]e~)I gO  
下面就可以修改holder的operator=了 +A&IxsTq5=  
Rqd%#v  
template < typename T > a)yNXn8E_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a5Acqa  
  { Dk. 9&9mz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); lpX p )r+  
} j)SgB7Q  
au9Wo<mR  
同时也要修改assignment的operator() "ZK5P&d  
 *<h  
template < typename T2 > [F9KC^%S  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N!4xP.Ps  
现在代码看起来就很一致了。 FZ'>LZ  
PY3Vu]zD  
六. 问题2:链式操作 \c@qtIc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c`N`x U+z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ]$`s}BN  
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。 {D_4~heF  
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。 * y"GgI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ar{=gENn  
vNwSZ{JBd  
template < typename T > \t~u : D  
struct result_1 S0o,)`ZB  
  { \gk3w,B?E  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]FnrbQ|  
} ; 7 +W?Qo  
9@&Z`b_  
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: 1Qc(<gM  
QW"6]  
template < typename T > e|+;j}^C  
struct   ref H ]N/Y{  
  { m3v* ,~  
typedef T & reference; A?Hjz%EcW  
} ; Wx\"wlJ7.3  
template < typename T > p2_Zsq  
struct   ref < T &> 4~D>oNx4  
  { '[ddE!ta  
typedef T & reference; dvdBRrf  
} ; xo"4mbTV  
0bQiUcg/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: So]FDd  
NS/L! "g  
template < typename T > nO7o7bc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const D+U/]sW  
  { `?|]:7'<  
  return l(t) = r(t); M6d w~0e  
} !JQ~r@j  
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。 ;<GTtt# D  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4R^j"x 5  
m ?tnk?oX  
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 "aO,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KUqS(u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <{).x 6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Z*Hxrw\!0  
最后的布局是: /gy:#-2Gy  
                Add c(=O`%B{  
              /   \ >wm$,%zk  
            Divide   5 HyYQQ  
            /   \ i3WmD@  
          _1     3 <!nWiwv  
似乎一切都解决了?不。 ->25$5#  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 XGl13@=O  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 8'\,&f`Y  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: x$b[m 20  
?GfA;O  
template < typename Right > (pK4i5lT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h sw My  
Right & rt) const Tb6x@MorP  
  { "._WdY[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +Y^F>/4=Y  
} ^znv[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `; %aQR  
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。 3\.)y49,1  
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。 fQA)r  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 i/EiUH/~  
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。 ik NFW*p  
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? ?4?jG3p  
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: Mz. &d:  
bQQ/7KM  
template < class Action > >!p K94  
class picker : public Action &!~n=]*sz  
  { jmzvp6N$8  
public : m@2xC,@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a ^/20UFq  
  // all the operator overloaded cMk%]qfVo8  
} ; d_qVk4h\  
TUn@b11  
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。 %}5"5\Zz  
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: $^aXVy5p  
Q+M3Pqy  
template < typename Right > &rWJg6/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EUS]Se2  
  { Y9ce"*b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <RsKV$Je I  
} Kd1\D!#!6  
X}FF4jE]D(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,#;ahwU~s  
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。 uM<+2S  
jCv+m7Z  
template < typename T >   struct picker_maker VQx-gm8}!  
  { &t:MWb;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ym2m1  
} ; A2bV[+Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g%P4$|C9 i  
  { @Odu.F1e  
typedef picker < T > result; Lcb5 9Cs6e  
} ; L6 # d  
UVU*5U~  
下面总的结构就有了: 1T?%i  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Wfw9cxGkf  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 }X:r:{r  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 phSP+/w  
至此链式操作完美实现。 _)" 5 gv  
4 /vQ=t  
| lfPd  
七. 问题3 xT>V ;aa\  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 %6:2cR  
V$D d 7  
template < typename T1, typename T2 > PelV67?M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #(4hX6?5AI  
  { MT gEq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }`]^LFU5  
} $&C%C\(>D  
@V u[Tg}J  
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: `<Nc Y*  
x;aZ&  
template < typename T1, typename T2 > 3Ab$  
struct result_2 J>v>6OC6i  
  { u8=|{)yL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qT%E[qDS  
} ;  >S/>2e:  
zwHsdB=v  
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? g8y Zc}4  
这个差事就留给了holder自己。 \MPy"uC  
    46`{mPd{aO  
a]ey..m  
template < int Order > T^>cT"ux_  
class holder; #2=30  
template <> C`K/ai{4  
class holder < 1 > /UAj]U  
  { ^jA^~h3(W  
public : PxY"{-iAM  
template < typename T > z [{%.kA  
  struct result_1 @@&;gWr;  
  { ^PszZ10T  
  typedef T & result; Hc!_o`[{l  
} ; h|Qh/jCX  
template < typename T1, typename T2 > b,`N;*  
  struct result_2 Wc[)mYOSuO  
  { 2US8<sq+  
  typedef T1 & result; 7T78S&g  
} ; A":x<9   
template < typename T > `R;XN-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;[ojwcK[ZF  
  { d1TG[i<J_  
  return (T & )r; (Zkt2[E`  
} Yr@@ty  
template < typename T1, typename T2 > .kV/ 0!q?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g5`YUr+3?h  
  { C%h_!z":  
  return (T1 & )r1; _uacpN/<|  
} @ZZ Lh=  
} ; sj2+|>  
:-n4! z"k  
template <> u/WkqJvw#  
class holder < 2 > nAOId90wue  
  { g}7%3D  
public : QG ia(  
template < typename T > )^AO?MW  
  struct result_1 elQ44)TrQ  
  { ?:c hAN@  
  typedef T & result; {fs(+ 0ei  
} ; eP8wTStC  
template < typename T1, typename T2 > cA,xf@itp  
  struct result_2 ,0O!w>u_]J  
  { lU3wIB  
  typedef T2 & result; u5,<.#EVY  
} ; -g9f3Be  
template < typename T > i[swOY z]X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S]+}Zyg  
  { M_DkjuR  
  return (T & )r; 54-x 14")  
} Zf! 7pM  
template < typename T1, typename T2 > 4l:+>U@KU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const es{ 9[RHK  
  { ;+\;^nS3d  
  return (T2 & )r2; /V~(!S>  
} Fej$`2mRH  
} ; ?Eed#pb_  
?IWS  
w*x}4wW  
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> >。 F);C?SW"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b $!l* r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a+d|9y/k  
?Z"}RMM)8  
return l(i, j) = r(i, j); wlJ_, wA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1Y_fX  
.x&>H  
  return ( int & )i; X9>ujgK  
  return ( int & )j; Fc Cxr@  
最后执行i = j; 1RLSeT  
可见,参数被正确的选择了。 1JY4E2Q  
@%K 8 oYK  
m`|+_{4[n  
j56Y,Tm  
#&^+hx|  
八. 中期总结 qH$p]+Rk 5  
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: 1Pbp=R/7ar  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .(krB% N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <qu\q \  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor UqH7ec  
LcXrD+ 1  
1*5n}cU~  
H!N,PI?rn  
]pb3 Fm{  
K4KmoGb  
九. 简化 "+Kr1nW  
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。 +oc}kv,h]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Wr;)3K  
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: gS!M7xy  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 DWDe5$^{  
  +-*/&|^等 Zn/1uWO  
2. 返回引用。 Q{RHW@_/  
  =,各种复合赋值等 W'[!4RQL  
3. 返回固定类型。 1FuChd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) CBc}N(9  
4. 原样返回。 8w$cj'  
  operator, z&eJ?wb  
5. 返回解引用的类型。 jU=)4nx  
  operator*(单目) drH!?0Dpg  
6. 返回地址。 }I]9I _S  
  operator&(单目) ][.1b@)qV  
7. 下表访问返回类型。 3Xy>kG}  
  operator[] @{j-B IRZ0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?r/7:  
  operator<<和operator>> lD(d9GVm{z  
X6PfOep  
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。 j \SDw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: W[b/.u5z:  
2- )Ml*  
template < typename Left > l{ k   
struct value_return 'lWNU   
  { nV'B!q  
template < typename T > i^=an?}/  
  struct result_1 f,$FrI,  
  { H_ x35|"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bF3j*bpO"  
} ; uzsR*x%s-  
s;A]GJ  
template < typename T1, typename T2 > q.*qZ\;K  
  struct result_2 \]^|IViIQ  
  { ,y^By_1wS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,5q^/h  
} ; t ;[Me0  
} ; t.m $|M>  
ivt\| >  
!-: a`Vs+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f+d{^-  
M 3^p,[9r#  
下面我们来剥离functor中的operator() &c A?|(7-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u*"tZ+|m  
yfV{2[8ux  
return l(t) op r(t) gxJ(u{2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UHXlBH@  
return op l(t) %o~zsIl  
return op l(t1, t2) 0DN:{dJz  
return l(t) op  3o/f#y  
return l(t1, t2) op uH`ds+Hp  
return l(t)[r(t)] 0<e7!M=U1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @NO&3m]  
7"M7N^  
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: }L@YLnc%  
单目: return f(l(t), r(t)); bju0l[;=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); S6cSeRmw  
双目: return f(l(t)); I@.qon2V  
return f(l(t1, t2)); KExfa4W 3{  
下面就是f的实现,以operator/为例 A1i-QG/6  
DRw%~  
struct meta_divide l.C {Ar  
  { O'(qeN<^w  
template < typename T1, typename T2 > f3nib8B'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i2y?CI  
  { w+}KX ><r  
  return t1 / t2; }V`Fz',lZ  
} Q&wBX%@^L  
} ; S!rUdxO  
7/Ew(X8Fs  
这个工作可以让宏来做: Z$2mVRS`c  
)M1.>?b  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K":- zS  
template < typename T1, typename T2 > \ XfB;^y=u8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2 !{P<   
以后可以直接用 y#r=^r]l)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qD 2<-E&M/  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 U; ev3  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) #LF_*a0v  
1`b?nX  
75<E0O  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 G.L4l|%W  
{ Ke3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i^j{l_-JE  
class unary_op : public Rettype W&G DE  
  { x'}{^'}/  
    Left l; m`n51i{U  
public : 5C/u`{4]Hg  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F*} b),  
|Y:T3hra61  
template < typename T > InRn!~_N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &u$l2hSS  
      { |IZG `3  
      return FuncType::execute(l(t));  c,x2   
    } ;u , 5 2  
n1$p esr  
    template < typename T1, typename T2 > 2_UH,n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?jy^WF`  
      { A9F Z`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @"Do8p!*(6  
    } )TG\P,H9  
} ; {d=y9Jb^  
hX_;gR&R  
>C@fSmnOM  
同样还可以申明一个binary_op a ipvG  
MiN68x9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ro?yCy:L'  
class binary_op : public Rettype 0p! [&O  
  { IgZX,4i=o  
    Left l; tWD*uA b  
Right r; D`iWf3a.  
public : L[<MBgF Kv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SrU,-mA W  
OpYq qBf_  
template < typename T > 2uV=kqnO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :y 0'[LV  
      { iQ~cG[6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); DtyT8kr  
    } h1J-AfV  
.3oFSc`q  
    template < typename T1, typename T2 > LTG/gif[u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H~&9xtuHN  
      { ePB=aCZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w Xfy,W  
    } >(*jL  
} ; UIbVtJ  
(Z sdj  
l0Y(9(M@  
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 foaNB=,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 L<J%IlcfO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) luAhyEp  
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。 +n1}({7m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *COr^7Kf5  
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。。。 QR<IHE{~8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yP~D."  
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) #2|sS|0<  
下面是修改过的unary_op G`gYwgU;  
B +_D*a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u]CW5snz  
class unary_op QfRt3\^`  
  { mLKwk6I  
Left l; )";g*4R[  
  ?\.P  
public : \/lH]u\x  
v&p\ r'w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $:F]O$A  
ExV>s*y  
template < typename T > z_CBOJl#C!  
  struct result_1 .#EmE'IP*  
  { :8Mp SvCV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; AgO:"'c  
} ; MhHygZT[}  
wIL5-k,  
template < typename T1, typename T2 > ^BSMlKyB  
  struct result_2 wQ@@|Cj4L  
  { 99H&#!~bSS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |Ax~zk;  
} ; 3>/Yku)t  
h5.u W8  
template < typename T1, typename T2 > 8BC}D+q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !Vv$  
  { ^=FtF9v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [P,1UO|$B  
} ;&?NuK  
<wc=SMmO  
template < typename T > ?,TON5Fl-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  jats)!:  
  { <JDkvpckx.  
  return OpClass::execute(lt(t)); Z3T:R"l;  
} |Zncr9b  
eB^:+h#A_  
} ; 5(tOQ%AQ  
lRX*\ M\`  
&-s!ko4z  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug [uW{Ap~2  
好啦,现在才真正完美了。 @tRq(*(/:  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2U)H2 %  
k g0Z(T:&8  
template < typename Right > dGTAZ(1W  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7[ *,t  
  { \P+lb-~\"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Hq< Vk.Nk  
} 7-Fh!=\f/  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 iVREkZ2SC  
}"2 0:  
O83vPK 3  
^1Y0JQ  
sGc4^Z%l?  
十. bind n\ZDI+X  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 9=K=gfZ  
先来分析一下一段例子 &iId<.SiJ  
tAPqbi$a  
0r.*7aXu  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %koHTWT+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ` ` 6?;Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C$b$)uI;  
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。 hd8:|_  
我们来写个简单的。 +}J2\!Jw  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0".pw; .}  
对于函数对象类的版本: F]0O4p~fl  
[x'xbQLGd  
template < typename Func > xmT(yv,  
struct functor_trait Ud\Jc:DG  
  { WpWnwQY`#  
typedef typename Func::result_type result_type; \:'=ccf  
} ; U;LbP -{B  
对于无参数函数的版本: m("! M~1  
9=&LMjTQ  
template < typename Ret > ZBB^?FF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~NMal]Fwx  
  { C3:4V2<_  
typedef Ret result_type; + 79?}|  
} ; k]] (I<2  
对于单参数函数的版本: uy9k^4Cqa  
Yvcd(2  
template < typename Ret, typename V1 > ]o6Or,ml  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > XA-DJ  
  { hmHm;l  
typedef Ret result_type; !dv  
} ; /q ;MihK  
对于双参数函数的版本: 6dt]$  
?R&,1~h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;%"UZ~]f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x%jJvwb^|  
  { 1t WKH  
typedef Ret result_type; $,bLK|<hi  
} ; 6OkN(tL&.  
等等。。。 pkWzaf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =P<gZ-Cm  
Wt"fn&R}  
template < typename Func > :CNHN2 J  
struct func_return Ont4-AP   
  { 9_n!.zA<  
template < typename T > i<YatW~Pu  
  struct result_1 |-bSoq7t  
  { cP''  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >t<FG2  
} ; c8v+eyn  
IX7<  
template < typename T1, typename T2 > P%]li`56-c  
  struct result_2 82WXgB>  
  { /8VM.fr$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )Fe-C  
} ; F0t!k>  
} ; !?`5r)K  
 yS_,lS  
cE '`W7&A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y4sf 2w  
:[3{-.c  
template < typename Func, typename aPicker > 0C#1/o)o  
class binder_1 GU8b_~Gk?  
  { rZ/,^[T  
Func fn; WoHFt*e2  
aPicker pk; {0+gPTp  
public : ,Drd s"H  
0zCe|s.S&  
template < typename T > "2o,XF  
  struct result_1 HeZ! "^w  
  { }#ZQ\[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RY2`v pv  
} ; t,4q]Jt  
\Lv eZ_h5  
template < typename T1, typename T2 > w4H3($ K  
  struct result_2 _Pjo9z 9  
  { ( 1T2? mO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qba<$  
} ; rR@ t5  
,F`:4=H%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D642}VD  
h@7S hp  
template < typename T > @C{IgV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]X?~Cz/wl  
  { ^} P|L  
  return fn(pk(t)); OM*N)*  
} ;Y5"[C9|  
template < typename T1, typename T2 > _I l/ i&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4h\MSTF*  
  { QijEb  
  return fn(pk(t1, t2)); QkBT, c  
}  +ulBy  
} ; cVv+,l4 V0  
RbKAB8  
`d2}>  
一目了然不是么? )eop:!m  
最后实现bind }\k"azQ`  
*Nloa/a&9  
pRe, B'&  
template < typename Func, typename aPicker > UKMr,{iy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "z)dz,&T  
  { SUsD)!u_H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s,XKl5'+8e  
} pV]m6! y&  
3YVG|Bc~_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n0q5|ES  
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。 r e.chQ6  
Nlemb:'eP3  
十一. phoenix rT9<_<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uUu]JDdz  
?W-J2tgss{  
for_each(v.begin(), v.end(), [0U!Y/?6lA  
( y Dg  
do_ 7K>FC T  
[ &;S.1tg  
  cout << _1 <<   " , " Vb*q^ v  
] c-.t8X,5(~  
.while_( -- _1), rK )aR  
cout << var( " \n " ) 2j&-3W$^  
) o<ak&LX`9  
); e0Cr>I5/e  
9AK<<Mge.  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ]CsF} wr'z  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Z? u\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]`)50\pdw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Mk9'  
pt.0%3  
UhQ[|c  
template < typename Cond, typename Actor > XF(0>-  
class do_while L/dG 0a@1X  
  { ,=whwl "tA  
Cond cd; fYU/Jn#  
Actor act; OBaG'lrZy  
public : k0~mK7k  
template < typename T > &0Yv*,4]  
  struct result_1 ]vj=M-:+  
  { #ak2[UOT  
  typedef int result_type; Njsz=  
} ; Tn2nd  
>fRI^Q,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q/&H3N  
sN0S~}F+  
template < typename T > o"dX3jd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  w=5D>]  
  { P6V_cw$  
  do 8wz%e(  
    { t:NTk(  
  act(t); vn<z\wVbf  
  } g]?&qF}  
  while (cd(t)); {E`[ `Kf  
  return   0 ; m?bd6'&FR  
} YSERQo  
} ; # 12  
nTxeV%  
 *X- 6]C  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0Ou;MU*v  
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。 H1X38  
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。 K0$8t%Z.  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 9[K".VeT]  
下面就是产生这个functor的类:  C[MZ9 r  
OCmF/B_  
6' }oo'#~  
template < typename Actor > #T:#!MKa  
class do_while_actor 6Yhd[I3  
  { )cOw9&#s  
Actor act; %&m/e?@%I  
public : {`5Sh1b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h.CbOI%Q  
Wm>[5h%>  
template < typename Cond > @b[{.m U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \|9@*]6:  
} ; pJ35M  
P(pw$ q$S  
h{xC0NC)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 vW,dJ[N6jm  
最后,是那个do_ wz^Q,Od  
Ojqbj0E9  
.y'iF>QQ\  
class do_while_invoker 6\>S%S2:  
  { P__JN\{9  
public : [iVCorU  
template < typename Actor > iq'hel  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const L -z37kG^  
  { ?HwW~aO  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6UK{0\0  
} mYLqT$t.+  
} do_; `B6~KZ  
h8@8Q w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2Zt :]be  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 e~]3/0  
最后来说说怎么处理break和continue Za68V/Vj  
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。 faQ}J%a  
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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