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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $:T<IU[E  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dx k;@Tz  
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, cH+h=E=  
.G7]&5s  
"``W6W-(  
[u,hc/PL  
  class filler Q:'qw#P/C  
  { ^=aml   
public : Tz+HIUIxF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} uEc0/ a :.  
} ; cfrvy^>,  
~| 4U@  
p} t{8j >  
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: V=G b>_d  
pil0,r $D  
r\4*\  
OL,/-;z6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !C9ps]6  
$]Q*E4(kV9  
.rt8]%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !:]s M-cCt  
>!:$@!6L  
2GHXn:V  
!$%/ rQ9  
二. 战前分析 [q0_7  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 u|]mcZ,ZW  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ] P:NnKgK  
[=]+lei  
7,) 67G;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )*psDjZ7*  
  /* --------------------------------------------- */ P5yJO97  
vector < int *> vp( 10 ); Bt |9%o06l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4GMa5]Ft  
/* --------------------------------------------- */ 0A #9C09  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tdMP,0u  
/* --------------------------------------------- */ ,yB?~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "ZA$"^  
  /* --------------------------------------------- */ B,BOzpb(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9 AQ96  
/* --------------------------------------------- */ E|F!S(.:,M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N'lGA;}i  
kR`6s  
WI*^+E&=*  
c%xED%X9  
看了之后,我们可以思考一些问题: F]URf&U  
1._1, _2是什么? t  z +  
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_y<0zF**  
2._1 = 1是在做什么? (`q6G d  
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。 uMiD*6,$<  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 !0!P.Q8>&  
i/C -{+}U  
zR3lX}g  
三. 动工 PMz{8 F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: []6ShcqJ[v  
r?Zy-yQ  
C{d 8~6  
`g4Ekp'Rp[  
template < typename T > pQ[o3p!&9  
class assignment !_^ {udB}  
  { v;N1'  
T value; @&i#S}%/  
public : +7U  A%q  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'NG^HLD/  
template < typename T2 > (7rz:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `[C  v-  
} ; Q*mMF@-:  
A|`Joxr  
~_f |".T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +7lRP)1R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Xj})?{FP  
X1 0"G~0  
)$lSG}WD  
&dwI8@&  
  class holder ~q'w),bE"Q  
  { do?S,'(g  
public : (:j+[3Ht  
template < typename T > +_-)0[+p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const BW;=i.  
  { f<s'prF  
  return assignment < T > (t); iaaH9X %  
} UL@5*uiX  
} ; VAF:Z  
R.T?ZF  
ki*79d"$  
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: QvK]<HEr  
DS[l,x  
  static holder _1; )=,9`+Zta  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,,wyydG  
N#-kk3!Z;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $&n240(  
而不用手动写一个函数对象。 c^dl+-{Mc  
=A6u=  
w|n?m  
_>_y@-b  
四. 问题分析 0N3tsIm>  
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。 KOAz-h@6   
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。 J4 '!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k?|zIu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LfjS[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 KH@) +Rj  
l;][Q]Z@V  
五. 问题1:一致性 n/-p;#R  
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?| :+gCO!9Y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q*<J $PI  
MSYLkQ}_b  
struct holder eqUn8<<s  
  { 0-&s J  
  // 5Ky9Pz  
  template < typename T > e G*s1uQl  
T &   operator ()( const T & r) const EDa08+Y  
  { H/v37%p7  
  return (T & )r; |V~(mS747:  
} 6!Tf'#TV~!  
} ; Lct+cKKU  
6_`eTL=G  
这样的话assignment也必须相应改动: \.{pZMM  
?+}E  
template < typename Left, typename Right > 9>$%F;JP44  
class assignment |qudJucV  
  { w4< u@L  
Left l; qdkTg:QJ,  
Right r; 6!}m$Dvt~  
public : ETH#IM8J  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sJYKt   
template < typename T2 > BGh8\2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } WX[dM }L  
} ; 1WA""yb  
HNHhMi`w  
同时,holder的operator=也需要改动: EJ &ZZg  
i]^*J1a  
template < typename T > in;+d~?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `v/tf|v 6  
  { eQ)ioY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i7w}`vs  
} 3bI|X!j  
 k9VQ6A  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 0wE8Gm G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?'$. -z:  
N(({2'Rr  
return l(rhs) = r; r{:la56Xd  
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。 I}Gl*@K&O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )*L?PT  
$GfxMt  
template < typename Tp > B& f~.UH  
class constant_t zKAyfn.A  
  { =B{$U~}  
  const Tp t; DrCfC[A~]  
public : {D2d({7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $, @ rKRY  
template < typename T > CPCB!8-5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^&w'`-ra  
  { TXk"[>,:H  
  return t; qpEC!~ y  
} NNpa69U  
} ; G?/8&%8  
1.OXkgh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Y<$"]@w  
下面就可以修改holder的operator=了 zZ"')+7q&%  
wCEfR!i  
template < typename T > +VI0oo {Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const FVLA^$5c  
  { x?k |i}Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bA9dbe  
} c$Nl-?W  
8w@jUGsc  
同时也要修改assignment的operator() l=OC?d*m  
>a] s  
template < typename T2 > H-y-7PW*~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oO9iB:w  
现在代码看起来就很一致了。 Q]koj!mMl  
U?m?8vhR6(  
六. 问题2:链式操作 _@ 3O`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }j<_JI  
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。 #(}_2x5  
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。 %RF   
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。 [z t&8g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D `3yv R  
&(U=O?r7  
template < typename T > Ita!07  
struct result_1 M(f*hOG{Y  
  { ha'm`LiX  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tp3N5I  
} ; |`9zE]  
Tf]VcEF  
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: I)4|?tb ?  
z&G3&?Z  
template < typename T > bX1! fa  
struct   ref #[ rFep  
  { u6&Ixi/s'  
typedef T & reference; @[ N~;>  
} ; si4=C  
template < typename T > w0>)y -  
struct   ref < T &> 9 u89P  
  { k5\ zGsol  
typedef T & reference; Iz=E8R g  
} ; B'~i Z65  
:z5I bas:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =:}DD0o*  
+[nYu)puP  
template < typename T > CZno2$8@e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O*"wQ50Ou  
  { o~N-x*   
  return l(t) = r(t); \A"a>e  
} 9jFDBy+  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 L.&Vi"M <@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Gi_X+os  
~x#-#nuh"  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ep1Ajz.l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: jS)-COk  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gM]/Y6 *$b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \FX3=WW  
最后的布局是: xg!\C@$  
                Add VH*(>^Of F  
              /   \ 9K_HcLO%y  
            Divide   5 b<MMli  
            /   \ ,=yIfbFQ  
          _1     3 <1K: G/!  
似乎一切都解决了?不。  C3Z(k}  
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。 {-Oc8XI/  
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。 Eu_0n6J  
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: C/#/F#C  
4h@of'  
template < typename Right > BU .G~0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qoq<dCt3  
Right & rt) const R5~m"bE  
  { 1KEPD@0oxx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [_GR'x'0x  
} n m$G4Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6/C  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 J)~=b_'<  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 g4932_tC  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 N^>g= Ub  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 JIkmtZv  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? :zZM&r>  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: z>q_]U0  
F= lj$?4{  
template < class Action >  5Ww\h  
class picker : public Action 7}?z=LHb3  
  { s7gf7 E#Y  
public : 6H9]]Unju  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [IW7]Fv<F  
  // all the operator overloaded dv>zK#!  
} ; iTyApLV  
1&WFs6  
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。 A~t7I{`  
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: \%*y+I0>  
ucO]&'hu:  
template < typename Right > Kqjeqr@)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nP /$uj  
  { (6aZQ`H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uSbg*OA  
} }gt~{9?c  
|1x,_uyQ%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @TT[H*,  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 jV8><5C  
 iSax-Mc  
template < typename T >   struct picker_maker b(,[g>xH   
  { q3:' 69  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9dv~WtH>5  
} ; 247>+:7z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mI18A#[ 3  
  { 8gdOQ=a  
typedef picker < T > result; )HHzvGsL)  
} ; S]{Z_|h*j  
:@L5=2Z+  
下面总的结构就有了: Gj?q+-d!(5  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ]].21  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 O2B$c\pw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l{yPO@ut`F  
至此链式操作完美实现。 [J#(k`@  
p*,mwKN:  
NoIdO/vy"  
七. 问题3 M?`06jQD.  
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。 n40Z  
Plv+mb  
template < typename T1, typename T2 > w9BH>56/"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h)8_sC  
  { .42OSV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C?J%^?v  
} hkxZ=l  
%(6WrE5F6  
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: _X/`4 G  
z@j&vW  
template < typename T1, typename T2 > }8e %s;C  
struct result_2 : Dlk `?  
  { '{~ ej:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v|z1nD!?]  
} ; u,q#-d0g;  
ZvJx01F{  
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? jTIn@Q  
这个差事就留给了holder自己。 H9?~#GPb  
    cR} =3|t  
pcG q  
template < int Order > l+,rc*-j0  
class holder; X35hLp8 M  
template <> h:wD &Fh8  
class holder < 1 > cPSpPx  
  { M`FL&Ac  
public : GKr L  
template < typename T > 4RNzh``u  
  struct result_1 }"v "^5  
  { >XN&Q VE  
  typedef T & result; hGLBFe#3  
} ; dX*PR3I-3  
template < typename T1, typename T2 > +{Ttv7l_2  
  struct result_2 *np|PyLP:  
  { 'u~use"  
  typedef T1 & result; ty ?y&~axk  
} ; ;8UHPDnst  
template < typename T > jw)t"S/E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >?tpGEZ\  
  { inPGWG K]  
  return (T & )r; UF tTt`N2  
} XR(kR{yo  
template < typename T1, typename T2 > t1S\M%?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [LK 9^/V  
  { 3yDvr*8-@  
  return (T1 & )r1; j<u`W|vl  
} ;pJ7k23(  
} ; xb\lbS{ f  
r=;k[*;{  
template <> M*Xzr .6  
class holder < 2 > BH^q.p_#>X  
  { V Puzu|  
public : \} 5\^&}_  
template < typename T > {^F_b% a4z  
  struct result_1 VlH9ap  
  { a,.9eHf  
  typedef T & result; y)2]:nD`B  
} ; 9j/B3CjW  
template < typename T1, typename T2 > Fa8>+  
  struct result_2 |dO1w.x/  
  { G9jtL$}E<  
  typedef T2 & result; ]4PG[9J@  
} ; 0T*jv! q>  
template < typename T > /$E1!9J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g"xZ{k_3  
  { ev`p!p  
  return (T & )r; Y (Q8P{@(  
} d{  Z  
template < typename T1, typename T2 > 3JwmLGj}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m T;z `*  
  { :gmVX}  
  return (T2 & )r2; y9 "!ys  
} zPn8>J<.0Q  
} ; zT@vji%Y  
mYZH]oo  
U<t Qj`  
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> >。 0>vm&W<?)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: iVA_a8}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k~R_Pq S  
JP#m} W  
return l(i, j) = r(i, j); -<.>jX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) x~ I cSt  
RSy1 wp4W  
  return ( int & )i; 1'h?qv^(  
  return ( int & )j; )<+Z,6  
最后执行i = j; X@B+{IFC  
可见,参数被正确的选择了。 &}WSfZ0{  
gxF3gM  
'n\ZmG{  
qzq>C"z\Y$  
 u >x2  
八. 中期总结 R]dc(D  
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: U7O2.y+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A\:M}D-(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 LGK}oL'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xZ .:H&0G  
zk?lNs  
sD M!Uv2n  
&iTsuA/7  
rkV ZP!7!  
JAYom%A"  
九. 简化 +K&ze:-Z  
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。 hsi#J^n{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 = fm/l-P@  
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: Mv_4*xVc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0&<{o!>k  
  +-*/&|^等 O\x Uv  
2. 返回引用。 3?C$Tl2G8  
  =,各种复合赋值等 >LLFe~9`g  
3. 返回固定类型。 qr :[y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) s:M:Ff  
4. 原样返回。 V XC_Y  
  operator, *<J**FhcMu  
5. 返回解引用的类型。 ?k/Uw'J4u/  
  operator*(单目) \;4RD$J  
6. 返回地址。 o|*,<5t  
  operator&(单目) ${ e{#  
7. 下表访问返回类型。 ? ;\YiOTda  
  operator[] P'zA=Rd&~>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Dp>/lkk.  
  operator<<和operator>> U<Ag=vsZE  
+3VY0J  
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  $L  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %h^; "|Z  
ugOcK Gf  
template < typename Left > Ta~Ei=d^  
struct value_return bjbm"~  
  { w}+jfO9  
template < typename T > 5'6Oan7dL:  
  struct result_1 +YXyfTa  
  { *PD7H9m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;R}:2  
} ; znD0&CS9q  
lBl`R|Gt  
template < typename T1, typename T2 > eR?`o!@y  
  struct result_2 +hi!=^b]  
  { hCM+=]z"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J-b Z`)[Q  
} ; %G>*Pez %  
} ;  $33wK  
wTqgH@rGtR  
x]w%?BlS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G$WMW@fy  
VP5_Y1e7  
下面我们来剥离functor中的operator()  zoA]7pG-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1Z|q0-Dw0  
h ~v8Q_6  
return l(t) op r(t) L -<!,CASW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `N;JM3 ck  
return op l(t) 1InG%=jLo  
return op l(t1, t2) Ea 0 j}  
return l(t) op o#CNr5/  
return l(t1, t2) op 1#6c sZW5  
return l(t)[r(t)] :D;BA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] EQ\/I( =l  
=56O-l7T*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: n}0[EE!  
单目: return f(l(t), r(t)); y@e/G3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w_PnEJa9  
双目: return f(l(t)); ^_n(>$ EK  
return f(l(t1, t2)); >E6w,Ab  
下面就是f的实现,以operator/为例 vT)FLhH6*  
 K<6)SL4  
struct meta_divide 0.qnbDw_  
  { ZDMS:w.'T  
template < typename T1, typename T2 > ;5M I8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i1}Y;mj  
  { 274F+X  
  return t1 / t2; ?31#:Mg6g+  
} 7 wH9w  
} ; /c6:B5G  
^|gD;OED7O  
这个工作可以让宏来做: Sjv_% C $  
M*$#j|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \$$DM"+:;H  
template < typename T1, typename T2 > \ ) 7w%\i{M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v*U OD'tk  
以后可以直接用 A63=$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,Y  ./9F  
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 [2ez"4e  
(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。。。) Ia %> c  
"w7wd5h  
C/_Z9LL?F  
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 ?)X 0l  
wF[%+n (*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Qv~lH&jG  
class unary_op : public Rettype e#BxlC  
  { EIug)S~  
    Left l; K !g!tA$  
public : Cj'X L}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zsOOx% +  
b*Sw") #  
template < typename T > n%X5TJE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .Yg7V'R1  
      { WCRGqSr4  
      return FuncType::execute(l(t)); +`=rzL"0I7  
    } ~+ [T{{  
1L3 +KD~  
    template < typename T1, typename T2 > >sGIpER7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @|N{E I  
      { 2K wr=t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @` 5P^H7  
    } Q!.JV. (  
} ; ^Q,-4\ec  
V96:+r  
[`(W(0U%  
同样还可以申明一个binary_op 3'2>3Y/7Bb  
>= O5=\`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1#}}:  
class binary_op : public Rettype xe`SnJgA  
  { >W>3w  
    Left l; o4P>t2'  
Right r; &uP,w#  
public : eU(cn8/}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zpgRK4p,I"  
xaI)d/  
template < typename T > .:r l<.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uSQRI9/ir2  
      { @;;3B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ndmki 7A  
    } CT{mzC8  
gUGMoXSTI|  
    template < typename T1, typename T2 > f9$8$O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o*_arzhA  
      { ? R!Pf: t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); y?OK#,j  
    } *{x8@|K8  
} ; #V9do>Cu%  
$&Lw 2 c0  
<]Btx;}  
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 B}fd#dr  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Fzmc#?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) '/2)I8  
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。 /`s{!t#Y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! aO &!Y\=@  
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。。。 yByxy-~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Mh "iyDGA  
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) <H,E1kGw9  
下面是修改过的unary_op bUU\bc  
br;~}GR_h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }y>/#]X  
class unary_op yU|=)p5  
  { fL(_V/p^  
Left l; Q3<ctd\]Y  
  l3N '@GO  
public : dt5`UBvUg  
UX24*0`\~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d~qZ;uw  
\)M EM=U  
template < typename T > 6DVHJ+WTV  
  struct result_1 y?'Z'  
  { blx"WVqo  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; B,b^_4XX$  
} ; c8h71Cr  
BN1,R] *;  
template < typename T1, typename T2 > kF-7OX0)  
  struct result_2 o%E-K=a  
  { E>c*A40=.n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pnpf/T{xpM  
} ; R+# g_"1@p  
+!/pzoWpE  
template < typename T1, typename T2 > BD2Gv)?g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d1}cXSQ1T  
  { @Zzg^1Ilpu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "Wg5eML 0  
} -&h<t/U  
/lLG|aAe  
template < typename T > &SMM<^P.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $Zn>W@\  
  { :Qu.CvYF  
  return OpClass::execute(lt(t)); oM!zeJNA  
} Bo4iX,zu  
/u~L3Cp(  
} ; RDxvN:v  
?$@E}t8g\  
|Hv8GT  
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 ;"2(e7ir  
好啦,现在才真正完美了。 )1/J5DI @8  
现在在picker里面就可以这么添加了: xf3;:soC  
jwp?eL!7  
template < typename Right > Bq~?!~\?.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CqLAtS X7  
  { 8Xa{.y"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \7WZFh%:  
} lm8<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。 ({<qs}H"  
| MXRNA~  
UYH&x:WEd  
o4H'  
._p^0UxT  
十. bind 9gFfbvd  
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。 chu r(@Af  
先来分析一下一段例子 R:y u  
Q"k #eEA  
_| >bOI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vMYEP_lhK,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 NKYHJf2?x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]t-B-(D  
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。 08z?i  
我们来写个简单的。 `08}y*E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _]M :  
对于函数对象类的版本: k&= iye(  
qf*e2" ~v  
template < typename Func > ]#\/1!W  
struct functor_trait 3J[ 5^  
  { Uc0Sb  
typedef typename Func::result_type result_type; &ER,;^H `6  
} ; o(YF`;OhvS  
对于无参数函数的版本: Lf+3nN  
6oLZH6fG  
template < typename Ret > Bg}(Sy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > x8Nij: K#  
  { i}kMo@  
typedef Ret result_type; {^@qfkZz^  
} ; G3D!ifho.#  
对于单参数函数的版本: qb PC5v  
<-xu*Fc  
template < typename Ret, typename V1 > +ooQ-Gh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L8cPNgZ   
  { +IM6 GeH  
typedef Ret result_type; 6AKT -r.  
} ; iI@(Bl]  
对于双参数函数的版本: TnLblkX  
0E`6g6xMS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > GD<pqm`vVY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *h~(LH"tN  
  { { \5-b:#_  
typedef Ret result_type; 3&Fqd  
} ; Dl_SEf6b  
等等。。。 |dqvv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1A{iUddR  
QW>(LGG=  
template < typename Func > h<FEe~  
struct func_return [zhcb+^5l  
  { EakS(Q?  
template < typename T > ; Rd\yAG  
  struct result_1 6gD|QC~;  
  { l`vr({A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k6??+b:rE  
} ; y:dwx*Q9I  
0zqTX< A  
template < typename T1, typename T2 > Cz#3W8jV  
  struct result_2 M5l*D'GE]  
  { !gG\jC~n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G2hBJTW  
} ; ~f[91m!+  
} ; jIL$hqo  
uH8`ipX  
Bk8 '*O/)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;/ao3Q   
1a;&&!X  
template < typename Func, typename aPicker > zNQ|G1o  
class binder_1 Wg5i#6y8w  
  { o/p'eY:)  
Func fn; Lz;E/a}s  
aPicker pk; g<PdiVp+  
public : Z.mnD+{  
*,oZ]!   
template < typename T > ;@I}eZ,f$  
  struct result_1 Mta;6<  
  { ]@7]mu:oL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  eZ +uW0  
} ; K7 $Vl"l  
!FR1yO'd>  
template < typename T1, typename T2 >  P7 p'j  
  struct result_2 Nx"v|"  
  { Jul xFjC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _Rnq5y  
} ; Ab f=b<bu  
a3oSSkT  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m&Lc."  
 kn|z  
template < typename T > rFR2c?j8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =Pg u?WU@  
  { {T[/B"QZG  
  return fn(pk(t)); rCO:39L-  
} Y&_1U/}h  
template < typename T1, typename T2 > bNO/CD4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hDs.4MZC`  
  { @OPyT  
  return fn(pk(t1, t2)); )SYZ*=ezl.  
} ;j/-ndd&&  
} ; jZ>'q/  
)04lf*ti  
';?b99  
一目了然不是么? /A) v $Bv=  
最后实现bind O[fgn;@|  
]]Da/^K=Z  
+kTa>U<?  
template < typename Func, typename aPicker > }qOC*k:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $0K%H  
  { o$r]Z1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1f1J'du  
} <U$A_ ]*w  
,/g\;#:{@]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 nNff~u)I  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 _"`U.!3*  
v#`Wf}G  
十一. phoenix {1 94u %'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x 1"ikp}  
{G%!M+n<  
for_each(v.begin(), v.end(), ')w*c  
( Y">;2Pt;  
do_ l@om2|B  
[ &p$SFH?s  
  cout << _1 <<   " , " t9()?6H\  
] Xsc5@O!  
.while_( -- _1), -zVa[ &  
cout << var( " \n " ) [\&Mo]"0  
) 0|:Ic,  
); _r|$H_#  
(UV+/[,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: uOrvmb  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor W+~ w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .SdEhW15)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wQ,RZO3  
"ppT<8Qi'  
VPTT* a`  
template < typename Cond, typename Actor > )Cz^Xp)#  
class do_while =#<hT s  
  { 'gojP  
Cond cd; _ QM  
Actor act; Al`[Iu&  
public : }x1mpPND  
template < typename T > %zyMWC  
  struct result_1 Mf&W<n^j  
  { <8 At =U  
  typedef int result_type; sHrpBm&O4  
} ; (;a O%  
J7.bFW'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >M^ 1m(  
[lA[w Cw  
template < typename T > 8P!dk5 ,,O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sh]x`3 ).  
  { fwRlqfi  
  do @:xO5L}Io  
    { D.<CkD B  
  act(t); &hba{!`y  
  } WL}6YSC  
  while (cd(t)); 5e,Dk0d  
  return   0 ; N)h>Ie  
} @X/S h:  
} ; l#o43xr  
G6eC.vU]j  
xM;gF2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). asW1GZO  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 FV$= l %  
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。 S_:(I^  
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。 @6$r| :]G-  
下面就是产生这个functor的类: $#@4i4TN-  
9MLvHrB;  
),\>'{~5&  
template < typename Actor > `z)!!y  
class do_while_actor }]zmp/;a  
  { GGF;T&DWad  
Actor act; ^;s`[f|w  
public : {7eKv+30  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n/8Kb.Vf  
Xx|&%b{{r  
template < typename Cond > X{#@ :z$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^^?DYC   
} ; 2ZtqZ64i  
9zO3KT2  
Lx?bO`=qg7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L238l  
最后,是那个do_ ,0&lag  
|k/;.  
]QT0sGl  
class do_while_invoker #4//2N  
  { -t6d`p;dR  
public : /"CKVQ  
template < typename Actor > 4Ro(r sO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const BQS9q'u_  
  { .4!N #'  
  return do_while_actor < Actor > (act); N`Bt|#R  
} a LmVOL{  
} do_; Lf0Hz")  
y-n\;d>[(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }aNiO85  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }7=a,1T  
最后来说说怎么处理break和continue DhZtiqL#_  
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。 j|`{ 1`'  
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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