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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [NE!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _b8KK4UR  
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, 2W0nA t  
hbYstK;]Z  
Mo@{1K/9  
hYyIC:PXR  
  class filler K3vZ42n  
  { [G brKq(  
public : 8\;, d  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *Z"cXg^ti  
} ; 274j7Y'  
=ttD5 p  
Re~6 '  
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: dlvU=^G#G  
r3x;lICx-  
]+`K\G ^X  
d s`YVXKH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FrMXf,}  
T x Mh_  
9Avj\G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z5'^Hj1,  
( !@gm)#h  
^}2!fRKAmo  
T7i>aM$+  
二. 战前分析 "3jTU  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Ngx2N<$<*g  
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 qy?$t:*pp  
q/ :]+  
rbOJ;CK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j8Mt"B  
  /* --------------------------------------------- */ zU[o_[+7^  
vector < int *> vp( 10 ); dlyGgaV*X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kT   
/* --------------------------------------------- */ rZ,3:x-:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Uy=yA  
/* --------------------------------------------- */ >7@,,~3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); YCP D+  
  /* --------------------------------------------- */ ta.Lq8/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); KiG19R$  
/* --------------------------------------------- */ CV HKP[-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i<m) s$u  
dSjO 12b  
7_36xpw  
gHh (QRA  
看了之后,我们可以思考一些问题: RCa1S^.  
1._1, _2是什么? e\(X:T  
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。 k t`ln  
2._1 = 1是在做什么? M%54FsV  
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。 W`LG.`JW  
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。 [pms>TQ2  
s8A"x`5(  
^%%Rf  
三. 动工 gjD|f2*x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (8~mf$ zx,  
vC]r1q.(  
msw'n  
;\pINtl9<  
template < typename T > >l-u{([B  
class assignment IA}vN3  
  { uN?Lz1W\;  
T value; @rqmDpU  
public : #Qg)4[pMJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} }x$@j  
template < typename T2 > dR i6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x xzUey  
} ; 7gLk~*  
vC&0UNe$  
1r4NP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [x?9< #T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ":e6s co  
'/D2d  
[e\IHakj  
5WHqD!7u  
  class holder ~9@527m<',  
  { x_8sV?F  
public :  \aof  
template < typename T > +(`D'5EB(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s`Z.H5V>\  
  { '%_K"rb  
  return assignment < T > (t); `"'u mIz  
} QgH{J8 0  
} ; 1Cc91  
9pi{)PDJ  
{B#w9>'b  
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: =MJRQ V67  
k 5% )  
  static holder _1; S_*Gv O  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rpEIDhHv  
2T%sHp~qt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e6J>qwD?  
而不用手动写一个函数对象。 kDJqT  
|61ns6i!  
vx6lud0k}  
nIlx?(=pu  
四. 问题分析 eo;MFd%;  
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。 AD!w:jT9  
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。 f"\klfrRI_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #v$wjqK5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 82)=#ye_P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]ZR` 6|"VO  
c#u_%*  
五. 问题1:一致性 B(FM~TVZ  
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?| <7T}b95  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;9#W#/B  
v}5YUM0H`  
struct holder m' j1  
  { g"!cO^GkT  
  // }/tf^@  
  template < typename T > FwKY;^`!d  
T &   operator ()( const T & r) const J 7dHD(R8  
  { 1bz^$2/k  
  return (T & )r; ' 8R5 Tl  
} $B9?>a|{A  
} ; FP y}Wc*UA  
T.QJ#vKO0  
这样的话assignment也必须相应改动: v0!(&g 3Sd  
6o]{< T/'  
template < typename Left, typename Right > li{<F{7  
class assignment sAjUX.c  
  { ze LIOw  
Left l; 7On.y*  
Right r; RV]QVA*i  
public : W4#DeT  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R:'&>.AUw  
template < typename T2 > 1NTx?JJfW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wmMn1q0F  
} ; ,'<NyA><  
V3|" v4  
同时,holder的operator=也需要改动: EKw)\T1  
I"8Z'<|/\q  
template < typename T > DHhty qm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >pol'=  
  { +?QHSIQo  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a~!7A ZT-O  
} /r&4< @  
'UGgY3  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1n*"C!q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 c8_,S[W  
A;^{%S  
return l(rhs) = r; q+;lxR5D  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3fE0cVG*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1?"Zrd  
gtY7N>e  
template < typename Tp >  "}[ ]R  
class constant_t OB+cE4$  
  { kA2)T,s74  
  const Tp t; HFYe@2r  
public : ljg6uz1v %  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `USze0"t0:  
template < typename T > Q2m 5&yy@s  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .G<Or`K^i  
  { l;h -`( 11  
  return t; \f]w'qiW5  
} nkN2Bqt$  
} ; C(KV5c  
D51O/.:U2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <8h3)$  
下面就可以修改holder的operator=了 XCez5Q1  
|llmq'Q  
template < typename T > 8H3O6ro  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hO$29_^"  
  { , d HAD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v9gaRqi8  
} &u) qw }  
=*UVe%N4  
同时也要修改assignment的operator() k<o<!   
M%!j\}2A  
template < typename T2 > ~X;sa,)L1+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  -l"8L;`  
现在代码看起来就很一致了。 xi.QHKBZaH  
2@&"*1(Xu  
六. 问题2:链式操作 0'zjPE#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sI#h&V,9  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ?Qpi(Czbpq  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 %yR 80mn8  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @ L/i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -H 5-6w$  
o 7V&HJ[  
template < typename T > 5["n] i  
struct result_1 Z ]OX6G  
  { 0h('@Hb.K#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lZ,$lZg9Z  
} ; y7z ,I  
MGo`j:0  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: %7Gq#rq  
n*~#]%4  
template < typename T > UyMlk  
struct   ref '?$< k@mJW  
  { I wu^@  
typedef T & reference; wA87|YK8*  
} ; K=P LOC5  
template < typename T > @d ^MaXp_P  
struct   ref < T &> H_l>L9/\  
  { B+'w'e$6  
typedef T & reference; 5YiBPB")  
} ; |A H@W#7j  
?xE'i[F @  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: GlT/JZ9  
S2=x,c$  
template < typename T > a7]Z_Gk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hg `N`O  
  { kPnuU!  
  return l(t) = r(t); ]/mRMm9"3h  
} 6x@]b>W  
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。 c[?&;# feV  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1fh6A`c  
u/`x@u  
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 !:D,|k\m  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1n $  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9H%ixBnM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .n}k,da@(  
最后的布局是: I=8MLv  
                Add l-'\E6grdH  
              /   \ t\ 9Y)d  
            Divide   5 }sfv zw_  
            /   \ M !rw!,g  
          _1     3 gf,[GbZ  
似乎一切都解决了?不。 (8GA;:G7G  
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。 d5=yAn-+=  
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。 6 c-9[-Px  
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.gPG  
v;" pc)i  
template < typename Right > c{/KkmI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;:Y/"5h  
Right & rt) const k%LsjN.S  
  { NB&zBJ#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CyJZip  
} T"Nnl(cO_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xQzXl  
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。 JaJyH%+$!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 &([yI>%  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 35SL*zS@-  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 'G3|PA7v  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? X'cm0}2  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: p?+;[!:  
}An;)!>(nF  
template < class Action > 0h"uJco,  
class picker : public Action PW-sF  
  { M3q7{w*bM  
public : 9Cw !<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v/G^yZa  
  // all the operator overloaded ??Dv\yLZI  
} ; *18J$  
8j@ADfZ9  
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。 mp0! S  
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: HK.Si]:  
{?uswbk.  
template < typename Right > ^}hSsE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `)1qq @  
  { Dzw>[   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ? )"v~vs  
} JU-eoB}m  
+ hMF\@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > NJ!}(=1|K  
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。 D+Z,;XZ  
Um I,?p  
template < typename T >   struct picker_maker ;DI"9  
  { g_MxG!+(V  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wafws*b%  
} ; `>{S?t<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > yTU'voE.|  
  { wW'.bqA  
typedef picker < T > result; -.7UpDg~  
} ; :N:e3$c  
BKW%/y"  
下面总的结构就有了: S L~5[f  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 8)&J oPN  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !Y]%U @4}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ._}Dqg$  
至此链式操作完美实现。 v7D3aWoe  
KKJa?e`C  
6Nz S<  
七. 问题3 #4?:4Im#  
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。 &}lRij&`  
N'0fB`:kz  
template < typename T1, typename T2 > 8B7,qxZ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V4x6,*)e  
  { *|/kKvN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x!9bvQT  
} ut9R] 01:  
Yk#$-"c/a  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: l)91v"vJ  
VV=6v;u`  
template < typename T1, typename T2 > 8'mm<BV;sT  
struct result_2 ;5}y7#4C  
  { R~XNF/QMl  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5?gZw;yiv%  
} ; ~2?UEv6  
'5SO3/{b  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? %Z#[{yuFs  
这个差事就留给了holder自己。 D$bJs O  
    <e'l"3+9(  
SrSm%Dv  
template < int Order > yg@}j   
class holder; %Wb$qpa  
template <> / , .rUn1  
class holder < 1 > x\6i(k-  
  { ^VlPnx8y=  
public : ("j*!Dsd  
template < typename T > <=!|U0YV  
  struct result_1 #Xd#Nc j  
  { Q02:qn?T  
  typedef T & result; Ph C{Gg  
} ; 82Nw 6om6i  
template < typename T1, typename T2 > 08E,U  
  struct result_2 5%(xZ  6  
  { {c:ef@'U  
  typedef T1 & result; h5m6 )0"  
} ; wi-{&  
template < typename T > qt#4i.Iu+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2HJGp+H  
  { "0l7%@z*)q  
  return (T & )r; 7)+%;|~  
} >R8eAR$N  
template < typename T1, typename T2 > z`rW2UO#a`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .(8eWc YK  
  { W/I D8+:i  
  return (T1 & )r1; lIL{*q(  
} ,V:RE y  
} ; TGQDt|+Z  
;Ajy54}7  
template <> N&+DhKw  
class holder < 2 > mnWbV\VY  
  { W/| C  
public : @V# wYt  
template < typename T > 9]TvL h3  
  struct result_1 "t)|N dZm  
  { ;X2(G  
  typedef T & result; J*CfG;Y:  
} ; 5mYI5~ p  
template < typename T1, typename T2 > wa4(tM2  
  struct result_2 Qz?r4kR  
  { 4'-GcH  
  typedef T2 & result; VNLggeX'U  
} ; n`)wD~mk  
template < typename T > Zr@G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PyfOBse}r  
  { `` mi9E  
  return (T & )r; t#[u X?  
} z;En Ay{9  
template < typename T1, typename T2 > l<mEGKB#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E$8 4c+  
  { /!Kl  
  return (T2 & )r2; ZIrJ"*QO=  
} A?sU[b6_  
} ; #ZRplA~C7]  
-"e$ VB  
5Pl~du  
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> >。 O6pL )6d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: nob^ I5?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [,fdNxc8  
&$</|F)y  
return l(i, j) = r(i, j); 5U/1Z{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f~D> *<L4-  
NTtRz(   
  return ( int & )i; :+>:>$ao  
  return ( int & )j; S*1Km&  
最后执行i = j; 2x*C1   
可见,参数被正确的选择了。 MO$ dim>  
r?=7#/]  
ly] n2RK  
~|~j01#  
8oj-5|ct  
八. 中期总结 '{:Yg3K  
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: k99ANW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Uwqm?]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 a/wkc*}}/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \o j#*aL^  
(g@e=m7Q  
zz4A,XrD  
rn?:utP  
 }[<eg>9#  
VoJelyzh  
九. 简化 <IBzh_  
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。 Q`}n; DV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 QAy9RQ0  
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: ZkJYPXdn?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L. xzI-I@D  
  +-*/&|^等 SAEr$F^  
2. 返回引用。 ,e ~@  
  =,各种复合赋值等 yv<0fQ  
3. 返回固定类型。  o2ndnIL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  -'|pt,)  
4. 原样返回。 :>[;XT<  
  operator, 5)yQrS !{:  
5. 返回解引用的类型。 sQS2U6  
  operator*(单目) ~4mgYzOmD`  
6. 返回地址。 .#;;pu7W  
  operator&(单目) fodr1M4J  
7. 下表访问返回类型。 f#p.=F$  
  operator[] M9@#W"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 M#qZ0JT4  
  operator<<和operator>> *S.2p*Vd  
^J>jU`)CJ  
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。 6#k Ap+g7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4565U  
Cse@>27s  
template < typename Left > %XqLyeOS  
struct value_return s.rS06x  
  { mdOF0b%-]  
template < typename T > 'H`_Z e<  
  struct result_1 9zkR)C  
  { eD, 7gC-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; yoj5XBM  
} ; F~ n}Ep~1  
}q(IKH\&  
template < typename T1, typename T2 > iw(\]tMt  
  struct result_2 :!1B6Mc  
  { yVxR||e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]*^mT&$7  
} ; P$)9osr  
} ; x c-=;|s  
56o?=|  
dxkXt  k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (iK0T.  
,F J9C3  
下面我们来剥离functor中的operator() X./4at`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >:s.` jV<  
VYhZ0;' '  
return l(t) op r(t) ,h1r6&MEY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) J680|\ER  
return op l(t) cmu5KeH  
return op l(t1, t2) Fa9]!bW  
return l(t) op UJ)\E ^Hp  
return l(t1, t2) op t9PS5O ;  
return l(t)[r(t)] %+G/oF |  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hSD)|  
 { Lt \4h  
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 `+\M+  
单目: return f(l(t), r(t)); odquAqn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1H @GwQ|<=  
双目: return f(l(t)); 5jg^12EP  
return f(l(t1, t2)); @)m+O#a  
下面就是f的实现,以operator/为例 F5J=+Q%8[&  
awXL}m[_!  
struct meta_divide =5LtEgHU  
  { /wCeeG,<  
template < typename T1, typename T2 > ?}B9=R$Pi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) a7q-*%+d5  
  { +iwNM+K/gQ  
  return t1 / t2; 2u6N';jgZ  
} \nx ^=4*yk  
} ; Xt8;Pl  
1(!!EcU_  
这个工作可以让宏来做: Uz H)fB  
gW6lMyiLb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ bs]ret$?(q  
template < typename T1, typename T2 > \ i<1w*yu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T{|'<KT  
以后可以直接用 P,~a'_w:|D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /Yx 1S'5  
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 mxQS9y  
(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。。。) s+^o[R T3  
>lyUr*4PX  
mb?DnP,z  
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 i2$U##-ro]  
d Z"bc]z{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mw`%xID*  
class unary_op : public Rettype 8R:H{)o~s}  
  { `/]8C &u  
    Left l; =X>3C"]  
public : +&a2aEXF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !hF b <  
rP;Fh|w#  
template < typename T > 3 T Q#3h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,vW.vq<{q3  
      { *D,+v!wG9  
      return FuncType::execute(l(t)); '4FS.0*_  
    } PQvq$|q  
3VA8K@QiRm  
    template < typename T1, typename T2 > S5v>WI^0h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ui70|  
      { nUhD41GJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -j]r\EVKS  
    } `U!eh1*b  
} ; ED"5y  
Y#{KGVT<  
m3 (fr  
同样还可以申明一个binary_op .K}u`v T  
R.|fc5_"+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g;v{JB  
class binary_op : public Rettype DD|%F  
  { \(Zdd \,  
    Left l; Si*Pi  
Right r; GMgsM6.R  
public : d)r=W@tF]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \D,0  
,`/!0Wmt  
template < typename T > ui G7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fdu0?H2TL  
      { <pYGcVB9V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1(hgSf1WH  
    } qJ"dkT*  
9qwVBu ;  
    template < typename T1, typename T2 > -1S+fUkiK/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const { j&|Em]  
      { j^iH[pN] \  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); L\_8}\  
    } +#1WOQfAD  
} ; $./JA) `  
)J~Q x-jG  
I^M3>}p  
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 } %S1OQC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A[ /0on5r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) '4dnC2a]  
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。 $hn_4$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !&SUoa  
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。。。 <B$Lu4b@c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9S&6u1  
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) Ao`9fI#q  
下面是修改过的unary_op ;n7k_K#0z!  
%>xW_5;Z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .b  N0!  
class unary_op 8dIgw  
  { i]hFiX  
Left l; wOHK dQ'  
  Iy|]U&`  
public : kt X(\Hf!  
jc Ie<i;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xC<OFpI\  
NO`a2HR$  
template < typename T > )dC%g=dtc  
  struct result_1 G0> 'H1Z  
  { b4ORDU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r^#.yUz  
} ; >4~{ CXZ  
Xd|@w{.m*  
template < typename T1, typename T2 > :$/lGIz  
  struct result_2 ;13lu1  
  { (.%:Q0i1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7ou2SL}k  
} ; |`qur5h`  
?PyI#G   
template < typename T1, typename T2 > zMtK_ccQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jh\q2E~,`  
  { X?4tOsd  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); % OiSuw  
} QE< 63|  
i1  SP  
template < typename T > ?$-OdABXHK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u4z]6?,"e  
  { uZmfvMr3  
  return OpClass::execute(lt(t)); w{2V7*+l  
} e *;"$7o9  
^x 4,}'(  
} ; ,W{Qv<oo  
x3wyIio*  
SGNi~o  
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 *|euC"5c  
好啦,现在才真正完美了。 (X>r_4W$  
现在在picker里面就可以这么添加了: ms;Lu- UR  
4"l(rg  
template < typename Right > bhe|q`1,E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I \ vu?$w  
  { 6G@_!i*2F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /MQd[03]  
} 2$[u&__E  
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。 {hg,F?p '  
2R2Z6}  
/=m=i%& #  
db.iMBki  
P>4(+s  
十. bind TKRu^KH9  
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。 w:M faN*  
先来分析一下一段例子 <ezvz..g  
2!]':(8mR  
1|z>} xP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ut-UTW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 gyI5;il~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %@H;6   
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。 [2)Y0; ["  
我们来写个简单的。 a&XURyp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: O%0G37h  
对于函数对象类的版本: ,p$1n;  
4~G9._  
template < typename Func > Z"e|DP`  
struct functor_trait x:sTE u@  
  { S'6(&"XC H  
typedef typename Func::result_type result_type; 7|,5;  
} ; InPq1AH  
对于无参数函数的版本: ;"joebZ/  
R['qBHQ?  
template < typename Ret > +(cs,?`\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > TmzEZ<} &7  
  { x,>@IEN7  
typedef Ret result_type; zpg*hlv  
} ; ,a5I:V^\  
对于单参数函数的版本: WNd(X}  
RMLs(?e  
template < typename Ret, typename V1 > *QAK9mc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z[0xqGYLB  
  { Qs;bVlp!H  
typedef Ret result_type; !Otyu6&  
} ; #[I`VA\x  
对于双参数函数的版本: n/^wzG  
+sgishqn9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gR~XkU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xQaN\):^8  
  { @xO< ~  
typedef Ret result_type; uiDR}   
} ; 47 m:z5;  
等等。。。 HlI*an  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <5C3c&sds  
7U?x8%H*  
template < typename Func > Nz5gu.a6{L  
struct func_return IU Dp5MIuR  
  { XL} oYL]}&  
template < typename T > =GnDiI  
  struct result_1 #\t?`\L3  
  { %G\rL.H|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zbi[r  
} ; (kb^=kw#0  
`;QpPSw+  
template < typename T1, typename T2 > |3"'>* J  
  struct result_2 BhdJ/C^  
  { FeSe^^dW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a8Ci 7<V  
} ; oqUtW3y  
} ; L6 hTz'  
nuKjp Ap!  
a7OD%yQ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3}LTEsdM  
#Q$9Eq8"[  
template < typename Func, typename aPicker > &#;UKk~)Of  
class binder_1 |*OS;FD5  
  { [",W TZ:  
Func fn; (y#8z6\dx  
aPicker pk; uF@Q8 7G  
public : 8~rD#8`6j  
I.q nA  
template < typename T > S G]e^%i  
  struct result_1 0Ba-VY.H  
  { t[iE >  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0P%(4t$pd  
} ; 9<\wa/#  
>KM<P[BRd  
template < typename T1, typename T2 > In^$+l%O[  
  struct result_2 N55;oj_K  
  { Ngh9+b6[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q@ /wn  
} ; !cp ,OrO\  
dbE $T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K.b-8NIUW  
]#R;%L  
template < typename T > M<g>z6   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }MXZ  
  { yv4hH4Io  
  return fn(pk(t)); (K^9$w]tf  
} VEo>uR  
template < typename T1, typename T2 > R}>Gk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BE}lzn=sF  
  { uK}k]x\z  
  return fn(pk(t1, t2)); duT2:~H2  
} !t~S.`vF  
} ; 3vNoD  
|2{y'?,  
Mq6.!j  
一目了然不是么? .CrahV1G  
最后实现bind :m^eNS6:  
C!RxMccTh  
A&F@+X6@  
template < typename Func, typename aPicker > +a nNpy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &7|=8Z[o  
  { sT'wps2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?&"cI5-  
} \7*9l%  
f>-OwL($P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 73 D|gF*  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 QjF.U8  
OHM.xw*?.  
十一. phoenix &{/ `Q ,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: p>|;fS\`@}  
Fu{[5uv  
for_each(v.begin(), v.end(), { S4?L8  
( r?[PIf  
do_ '1^\^)&q  
[ U#d&#",s  
  cout << _1 <<   " , " t<~riFs]  
] 7cY_=X-?Y  
.while_( -- _1), tezsoR!.ak  
cout << var( " \n " ) )5Gzk&|  
) 6_`x^[r  
); ]0V~|<0c  
!)_80O1  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 6&$z!60  
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 ^\ {%(i9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K (Z d-U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8O("o7~"  
V5qvH"^  
s1:UCv-%  
template < typename Cond, typename Actor > $zyY"yWRZ  
class do_while u <D&RT  
  { WI](a8bm  
Cond cd; E3_EXz9 h  
Actor act; j?[fpN$  
public : V ,*YM   
template < typename T > DJ[U^dWRn  
  struct result_1 }bAd@a9>3  
  { vC&y:XMt,`  
  typedef int result_type; >2vl & (  
} ; !`)-seTm  
cC&R~h]|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DZRk K3  
HiILJyb  
template < typename T > Xv9kJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const | z$ba:u5  
  { 9%> H}7=  
  do &}YB!6k h^  
    { 6./h0kD`  
  act(t); ShF ][v1L  
  } bx!Sy0PUJ  
  while (cd(t));  ZRsDn  
  return   0 ; $9M>B<]  
} 8/ZJkI  
} ; leg@ia  
Bx j6/a7Xd  
573wK~9oMh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q?I)1][ !"  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 B`iQN7fd  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %n=!H  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 U$ _?T-x  
下面就是产生这个functor的类: {~[H"h537t  
KFCuv15w,3  
 ORp6  
template < typename Actor > f|w+}z  
class do_while_actor .A&Ey5  
  { +2|X 7wA  
Actor act; >"5^]o2?~l  
public : zPH1{|H+l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} uy~5!i&  
@@'zMV%  
template < typename Cond > Bl3G_Ep   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hc`9Y  
} ; ! |}J{  
 A5F< <  
lWd)(9K j  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0{gvd"q  
最后,是那个do_ v>~ottQ|  
lk2F]@_kJH  
vXq=f:y4  
class do_while_invoker PF1!aAvVb  
  { i ao/l  
public : aluXh?  
template < typename Actor > WFjNS'WI_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j K$4G.x  
  { nw Or  
  return do_while_actor < Actor > (act); |hiYV  
} +}I[l,,xy  
} do_; h" P4  
j/ #kO?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I&q:w\\z8|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *~lD;{2  
最后来说说怎么处理break和continue ;]i&AAbj  
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。 RR75ke[Hs  
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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