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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \1=T sU&^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 rDpe_varA  
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, f?2zLE>u  
mcvDxjk,h  
X tJswxw`K  
^OHZ767v  
  class filler zXj>K3M  
  { dj?G.-  
public : <2n'}&F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Wl,%&H2S<  
} ; I 'x$,s  
*}+R{  
L=d$"Q  
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: qv.[k<~a>  
\z2vV +f  
y' 2<qj  
fy9uLl}h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vad|Rpl  
iYkRo>3!QX  
; qO@A1Hq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 60~v t04  
"\NF  
S{o@QVbl  
g;$E1U=R-E  
二. 战前分析 HkW/G[7x&  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 f&K}IM8& #  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Q]!6uA$A  
!.9l4@z#  
kJ/+IGV^v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A$/KP\0Y2  
  /* --------------------------------------------- */ 1UC2zM"  
vector < int *> vp( 10 ); l#b:^3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4+)Z k$E  
/* --------------------------------------------- */ S*;#'j)4+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ERk kS Tp  
/* --------------------------------------------- */ j6`6+W=S(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a a4$'8s  
  /* --------------------------------------------- */ ! &Z*yH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,xYg  
/* --------------------------------------------- */ 2q12y Y f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); pMOD\J:l,  
N[>:@h  
"_t4F4z  
X8 8F>1}  
看了之后,我们可以思考一些问题: /#29Y^Z)=  
1._1, _2是什么? wtlB  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 H1Q''$}Z.  
2._1 = 1是在做什么? Mk<m6E$L  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 IT,"8 s  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 QDP-E[  
cS4xe(n8  
 1U  
三. 动工 nZe\5`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: AmZuo_  
I`lDWL  
[S%J*sz~  
HP#ki!'  
template < typename T > M\I_{Q?_  
class assignment fH&zR#T7U4  
  { "@(58nk  
T value; OO$|9`a  
public : ACgt" M.3F  
assignment( const T & v) : value(v) {} $\+"qs)  
template < typename T2 > -H4PRCDH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } JW-|<CJ  
} ; X!o@f$  
!!9{U%s  
.-J`d=Krp  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8`a,D5U:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S3;lKr  
L+Eu d  
9w zwY[{  
]Uu aN8  
  class holder b"^\)|*4;  
  { r9<V%PH v  
public : fa"\=V2S  
template < typename T > ZH% we  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v< Ty|(gd  
  { K@HLIuz4t  
  return assignment < T > (t); W.IH#`-9E  
} V w7WK  
} ; O /vWd "  
@#A!w;bz  
T=.-Cl1A  
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: UB a-  
-E:(w<];  
  static holder _1; j+nv=p  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *g*VCO  
6`1k ^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k2pT1QZnt  
而不用手动写一个函数对象。 :fhB*SYK  
*aI~W^N3  
c+H)ed>  
wBLsz/  
四. 问题分析 &u("|O)w$  
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。 sLNNcj(Cy>  
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。 Y4`QK+~fH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 V>AS%lXj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 PaNeu1cO  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?x'w~;9R/  
NfOp=X?Y  
五. 问题1:一致性 RFB(d=o5S  
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?| 9Kx<\)-GMD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *G\=i A  
>C:If0S4X  
struct holder X`D+jiQ(f  
  { p x0Sy|  
  // Nvhy3  
  template < typename T > )}q uw"H  
T &   operator ()( const T & r) const g(nK$,c  
  { j|k @MfA  
  return (T & )r; f'i6QMk\&  
} v O PMgEI  
} ; QsM*wT&aa  
A=0@UqM  
这样的话assignment也必须相应改动: Qd?CTYNsv  
*N`;I@Q"[  
template < typename Left, typename Right > a/:]"`)  
class assignment 1c / X  
  { K|Om5 p  
Left l; tR5tPPw  
Right r; oikxg!0S  
public : Et.j1M|g  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t|<FA#  
template < typename T2 > q#jEv-j.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /e .D /;]  
} ; S{- f $Q*  
G@B*E%$9  
同时,holder的operator=也需要改动: ^g[J*{+!W  
22|"K**3J|  
template < typename T > r 3|4gG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'd+:D'  
  { P sp^@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .N!{ U  
} %OEq,Tb  
FZH-q!"^cK  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Ajg\aof0{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?3Pazc]+|  
JA< :K0  
return l(rhs) = r; jAZ >mo[  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 H}B2A"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Jl_~_Z  
r,Ds[s)B  
template < typename Tp > LZ4xfB (  
class constant_t 8'\~%xw  
  { Fav^^vf*1  
  const Tp t; }s(C^0x  
public : 8ZW?|-i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1TIlINlJ  
template < typename T > Ww=O=c5uOu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const JdO)YlM-  
  { e$ 32  
  return t; Qww^P/vm  
} i+1Qf  
} ; .> wFztK  
+v!v[qn  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `\ R{5TU  
下面就可以修改holder的operator=了 KxX[ S.C  
!VFem~'d  
template < typename T > ^EuW( "  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const d+Ds9(gV  
  { R3Ee%0QK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Fe5jdV<  
}  cLAe sj  
6{8/P'@/Zz  
同时也要修改assignment的operator() vlu $!4I  
]x@~-I )  
template < typename T2 > VVFV8T4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jWSb5#Pw  
现在代码看起来就很一致了。 |Q5+l.%  
L{<7.?{Y  
六. 问题2:链式操作 j %H`0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <XvYa{t]{  
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。 JtFiFaCxY  
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。 S~> 5INud  
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。 3}j1RYtz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ||XIWKF<n2  
06jMj26!  
template < typename T > Z}+yI,  
struct result_1 6"+8M 3M l  
  { /BT1oWi1y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @/ k x er  
} ; ULIFSd Y  
!*_K.1'  
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: YmgCl!r@  
@mNJ=mEV  
template < typename T > m:3J!1  
struct   ref Z7KXWu+6`m  
  { CL1 oAk  
typedef T & reference; [%?y( q  
} ; +sRP<as  
template < typename T > r :NH6tAL  
struct   ref < T &> 'in@9XO  
  { kW +G1|  
typedef T & reference; ).Gd1pE  
} ; :3 y_mf>  
$kl$D"*0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nj  
E(;i>   
template < typename T > ??(Kwtx{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qv uxhzF  
  { '?8Tx&}U8  
  return l(t) = r(t); # 66e@  
} 2( _=SfQ  
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。 -njQc:4W,-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;ctU&`  
u7#z^r  
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 3~<}bee5|q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N Bz%(? \  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 GI_DhU]~)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Pin/qp&Fa8  
最后的布局是: "{ FoA3g|  
                Add 0;<OYbm3<  
              /   \ cgN>3cE  
            Divide   5 uREu2T2  
            /   \ a q kix"J  
          _1     3 Egf^H>,.M  
似乎一切都解决了?不。 e9:P9Di(b  
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。 !F$R+A+L  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^yJ:+m;6K  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: />F.Nsujy  
Hk9U&j$  
template < typename Right > hfv%,,e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /WYh[XKe  
Right & rt) const t%$@fjz  
  { 1a8$f5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8(Fu  
} 6v>z h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \iga Q\~  
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。 (tKMBxQo8  
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。 `pm>'  
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。 u|OtKq  
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。 :1MM a6  
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? .`J:xL%Z  
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: GO~k '  
<[<247%  
template < class Action > y 1nU{Sc@  
class picker : public Action w~LU\Ct  
  { 7=3O^=Q ^Q  
public : hy!6g n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?(D}5`Nfu  
  // all the operator overloaded `< Yf{'*  
} ; LwQH6 !;[  
Q7(eq0na  
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。 CjKRP;5  
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: 8[R1A  
m8AAp1=  
template < typename Right > ]EN&SWh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .CS v|:'1  
  { g`3H(PVg  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }N]!0Ka  
} g_M ^E-3  
SH=:p^J  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =~J fVozU  
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。 ET+'Pj3  
ox4W$YdMG  
template < typename T >   struct picker_maker Rsn^eR6^  
  { U&Ab# m;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _-TOeP8#94  
} ; y\z > /q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A{(T'/~"  
  { 41}/w3Z4  
typedef picker < T > result; )E-E0Hl>7  
} ; YxyG\J\|,  
aDveU)]=1  
下面总的结构就有了: +nQ!4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 PpFsp( )x  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ! Rvn'|!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 nq@5j0fK  
至此链式操作完美实现。 4m /TW)  
jb3.W  
u`6/I#q`  
七. 问题3  i6 L  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >BJ}U_ck  
|D<+X^0'  
template < typename T1, typename T2 > GoD ?KC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4E'|.tt(  
  { k>>`fE\K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l&|)O6N  
} &CUC{t$VHX  
0'@u!m?  
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: >?V<$>12  
)&z4_l8`=  
template < typename T1, typename T2 > ]QS](BbD:  
struct result_2 L#ZLawG  
  { (3O1?n[n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =ybGb7?  
} ; zX~}]?|9  
)S Q('vwg  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? H%C\Uz"o  
这个差事就留给了holder自己。 Lzz) n%y5  
    V{GXc:=  
rhoeZ  
template < int Order > x.\XUJ4x  
class holder; 4#h ?Wga  
template <> +5-fk>o  
class holder < 1 > G_+Ph^  
  { .[,6JU%  
public : 6|oWaA\gI  
template < typename T > <I 1y  
  struct result_1 045\i[l=  
  { p%8 v`  
  typedef T & result; !-RwB@\  
} ; !7c'<[+Hm  
template < typename T1, typename T2 > |[ocyUsxX  
  struct result_2 `j:M)2:*y  
  { u G[!w!e  
  typedef T1 & result; P&\X`ZUA  
} ; tN}c0'H  
template < typename T > Cya5*U0=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3 Ta>Ki  
  { HEpM4xe$  
  return (T & )r; gVA; `<  
} =)*JbwQ   
template < typename T1, typename T2 > .+vd6Uc5a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XNlhu^jh  
  { C fSl 54  
  return (T1 & )r1; T<M?PlED  
} AsAFUuI  
} ; n.Vtc-yZU  
"*bk{)dz}  
template <> bP03G =`6w  
class holder < 2 > lC2?sD$  
  { P}l#VJWp  
public : _uJVuCc  
template < typename T > >HIt}Zh  
  struct result_1 ZOn_dYjC  
  { J | q^+K  
  typedef T & result; B kV(81"C  
} ; jN{Zw*  
template < typename T1, typename T2 > 0d`5Gy_D%  
  struct result_2 M8zE3;5  
  { gD1+]am  
  typedef T2 & result; j8c6[ih  
} ; 3I\m,Ob  
template < typename T > [?I/Uo8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Vrg3{@$  
  { JT#7yetk'  
  return (T & )r; B0"0_n7-  
} HT&p{7kFm  
template < typename T1, typename T2 > 'z-D%sCA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h"8QeX:((  
  { VWD.J  
  return (T2 & )r2; CrO`=\  
} ]hKgA~;  
} ; ]4GZ'&m}  
obYn&\6  
KK$ a;/  
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> >。 [ t$AavU.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4(8<w cL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: FW5}oD( H  
yp?w3|`4;  
return l(i, j) = r(i, j); hv{87`L'K(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pX^=be_  
[,GU5,o  
  return ( int & )i; Ju4.@  
  return ( int & )j; P{Lg{I_w.B  
最后执行i = j; u>m'FECXj  
可见,参数被正确的选择了。 Otxa<M+"  
Ysl9f1>%  
NhCAv +  
s,kU*kHn  
,S0UY):(A  
八. 中期总结 Vq U|kv  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: *.3y2m,bZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7O9n!aJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  ;b|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '{CWanTPi  
`{<JC{yc?  
qS| AdkNL  
E#a ZvE  
=R2l3-HA=  
DU`v J2  
九. 简化 !h*B (,  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 *73AAA5LKa  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 BtID;^D z  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: M2L0c?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +nzTxpcP@K  
  +-*/&|^等 !%V*UR9  
2. 返回引用。 1xIFvXru  
  =,各种复合赋值等 <uC<GDO  
3. 返回固定类型。 E$R_rX4x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) wcl!S{  
4. 原样返回。 8UYJye8  
  operator, j)BQMtt&U  
5. 返回解引用的类型。 _<3r'Y,  
  operator*(单目) M_; w %FV  
6. 返回地址。  VmYBa(  
  operator&(单目) x*J|i4  
7. 下表访问返回类型。 j=\Mx6os  
  operator[] ,$ mLL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G\):2Qz!|  
  operator<<和operator>> (Wn "3 ]  
l<Lz{)OR  
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。 ?l>e75V%w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y!aLf[x]  
7g8B'ex J  
template < typename Left > aTX]+tBoe  
struct value_return t%:G|n Sz  
  { #.b^E3#+  
template < typename T > > R#9\/s  
  struct result_1 C6CGj8G  
  { }`#B f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t +J)dr  
} ; YY\Rua/nG  
I0(8Z]x  
template < typename T1, typename T2 > a 1NCVZ  
  struct result_2 C?S~L5a#oC  
  { u,\xok"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (c<f<D|  
} ; xp(mB7;:  
} ; HI z9s4Y_  
$CM4&{B"i  
M",];h(I6(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1-/4Y5?}  
Y6+k9$h  
下面我们来剥离functor中的operator() c9|I4=_K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zQn//7#-G  
Ae.]F)w_\  
return l(t) op r(t) `P#8(GU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dbg|V oNf  
return op l(t) sC9-+}  
return op l(t1, t2) We|-5  
return l(t) op [1mIdwS  
return l(t1, t2) op bIq-1 Y(  
return l(t)[r(t)] <jg8y'm@0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] z}D#WWSxf  
@|Z*f\  
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: yTP[,bM  
单目: return f(l(t), r(t)); -GK'V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5vYsA1Z  
双目: return f(l(t)); 3/:LYvM<  
return f(l(t1, t2)); >d'EInSF  
下面就是f的实现,以operator/为例 qq/_yt  
`9:v*KuM#R  
struct meta_divide ^971<B(v  
  { cK/PQsMP  
template < typename T1, typename T2 > G;Us-IRZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1O|RIv7F[/  
  { n|J.)E.  
  return t1 / t2; .\)--+(  
} B{^`8Htrn  
} ; Gi;9 S  
9DmSs=A  
这个工作可以让宏来做: P"2Q&M_ /  
.&Y,D-h}7|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ p_A5C?&  
template < typename T1, typename T2 > \ 4{g:^?1=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N"&$b_u[  
以后可以直接用 8xc8L1;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Hxj'38Y  
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 O\3r%=TF  
(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。。。) LR hP7D+A  
R%qX_m\0  
(R,NV3m?w  
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 A>H*`{}  
$>nkGb%Kp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S.qk%NTTD  
class unary_op : public Rettype t*eleNYeS~  
  { U.d'a~pH  
    Left l; UUZ6N ZQI  
public : e=0l<Rj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :v|r=#OI  
](]*]a4ss  
template < typename T > ;L#L Dk{Za  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zojuH8  
      { |2WxcW]U.%  
      return FuncType::execute(l(t)); Q9Q!9B @  
    } Z3LQl(  
pg5@lC]J  
    template < typename T1, typename T2 > bCH*8,Bmh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F+lm[4n  
      { ViCg|1c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -lnTYxo+]^  
    } A/ox#(!v  
} ; 0G+L1a-  
v+|@}9|Z  
|`N$>9qN  
同样还可以申明一个binary_op ?v0A/68s#  
XfD z #  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ';i"?D?NAk  
class binary_op : public Rettype \=HfO?$ Ro  
  { @1/Q  
    Left l; $71i+h]_  
Right r; zpBBnlq  
public : !"Z."fm*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2&zn^\%"  
& y#y>([~  
template < typename T > 9_g>BI;"8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dqIZ#;:g  
      { D}=/w+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  |JirBz  
    } j+z'  
AAeQ-nbP  
    template < typename T1, typename T2 > Dx p>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }rFsU\]:q  
      { i{%z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?,A}E|jZ  
    } kKFuTem_3  
} ; )Tyky%P+iI  
9q@ z[+X  
X}n&`y{/  
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 1]a*Oer}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _OyP>| L'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hfl%r9o  
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。 nR=2eBNf  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;EE{ ~  
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。。。 |SSf G~r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jQH5$  
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) =B3!jir  
下面是修改过的unary_op FFD*e-i  
GU;TK'Yy?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > uFA|r X  
class unary_op *il]$i  
  { FJ3:}r6 "  
Left l; %XDip]+rb  
  A>&>6O4  
public : Bd N{[2  
sWojQ-8}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4iL.4Uj{N  
~T;a jvJ  
template < typename T > P?W T)C2)u  
  struct result_1 $=@9 D,R  
  { 7(nz<z p  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <:kTTye|  
} ; ]$XBd{\D{  
T_YMM'`  
template < typename T1, typename T2 > '6d D^0dZ  
  struct result_2 xv(xweV+d  
  { q;Ar&VrlNq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;|;h9"  
} ; @xW"rX#7f  
utFcFd X  
template < typename T1, typename T2 > 4N%2w(,+8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w|hyU4- ^  
  { rH#c:BwSm  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Wf+Cc?/4  
} >M8^ Jgh  
'JW_]z1  
template < typename T > /64^5DjTh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const toYg$IV  
  { R4Gg|Bh  
  return OpClass::execute(lt(t)); #h #mOJ5  
} #1,>Qnl  
dwf #~7h_  
} ; l9ch  
% 0y3/W  
0Tn|Q9R  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug c9cphZ(z  
好啦,现在才真正完美了。 {C,1w  
现在在picker里面就可以这么添加了: yv#c =v|  
J _[e9  
template < typename Right > R"\u b"]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C&d"#I  
  { B'lxlYV1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .9[8H:Fe  
} xTksF?u)  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。  t3yQ/  
%gne%9nn  
E=tx.h4xG~  
\ 3js}  
\4`saM /x  
十. bind %RT6~0z  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 J!TK*\a2  
先来分析一下一段例子 B3g82dm  
{TxVRpiP{Z  
:vgh KI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JK'_P}[]I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HLyFyv\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hAxuZb7 ?  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^&Rxui  
我们来写个简单的。 -$]DO5fY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +(h6{e%)  
对于函数对象类的版本: Ivl^,{4  
LP m# 3U  
template < typename Func > .xc/2:m9  
struct functor_trait t$PnQ@xu  
  { #K,qF*  
typedef typename Func::result_type result_type; pb2{J#  
} ; z"P,=M6De  
对于无参数函数的版本: uX5 --o=C  
PE6u8ZAb"  
template < typename Ret > b1 ['uJF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ow .)h(y/  
  { r #6l?+W ;  
typedef Ret result_type; >-tH&X^  
} ; 'i h  
对于单参数函数的版本: E 4$h%5  
5 1CU@1Ie  
template < typename Ret, typename V1 > WNlSve)]ie  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lh(+X-}D  
  { J^+$L"K  
typedef Ret result_type; T~ q'y~9o  
} ; >-@{vyoOy  
对于双参数函数的版本: 5, "^"*@<  
b]qfcV  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3PR7g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tx&U"]  
  { ` S~@FX  
typedef Ret result_type; j}?ZsnqV  
} ; .X=M !  
等等。。。 B+q+)O+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n+F-,=0  
d`q)^  
template < typename Func > $>rfAs!  
struct func_return !=Kay^J~.  
  { x ;?1#W  
template < typename T > 4[V6so0  
  struct result_1 *d,n2a#n5  
  { ADl>~3b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F~@1n ,[  
} ; 6x3Ew2  
-Fw4;&>  
template < typename T1, typename T2 > b Ho?Rw!.  
  struct result_2 RKJWLofX&  
  { &=yqWW?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eiSO7cGy  
} ; $O</akn;  
} ; 1eR{~ ,  
wb Tg  
nF[eb{GR`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z a y'/b  
*[5#g3  
template < typename Func, typename aPicker > xg1r 3  
class binder_1 ve]95w9J  
  { =<W[dV=W  
Func fn; hB<z]sl  
aPicker pk; C00*X[p  
public : kC#B7*[RM  
Ex&RR< 5  
template < typename T > %fSk "%u%<  
  struct result_1 9NoPrR=x1  
  { eMd1%/[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~~E=E;9  
} ; 8; N}d)*O  
owVUL~  
template < typename T1, typename T2 > ] j?Fk$C  
  struct result_2 V@xnz)^t  
  { J-{E`ibGN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  KNyD}1  
} ; S5 oHe4#89  
op{(mn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0QSi\: 1f  
{1&,6kJF&9  
template < typename T > "'dC>7*<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9- <V%eNX  
  { [0 f6uIF  
  return fn(pk(t)); rTiuQdvo  
} J#;m)5[ a%  
template < typename T1, typename T2 > <6@NgSFz'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Oua/NF)  
  { jM@I"JZ b  
  return fn(pk(t1, t2)); MZF ;k$R  
} \z?;6A  
} ; O6 J<Lqgh  
(c7{dYV  
VrL>0d&d  
一目了然不是么? g/Nj|:3  
最后实现bind p2?+[d  
uUB%I 8  
83(P_Y:  
template < typename Func, typename aPicker > t`3T_t Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qO'5*d;!d  
  { 4Lq]yUj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q&S.C9W  
} Mj;'vm7#'  
G7{:d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?S7:KnU>K  
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。 ;rdLYmmx^  
f6C+2L+Hr  
十一. phoenix ~ a&j4E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g2_df3Q  
}u)G ERWO  
for_each(v.begin(), v.end(), j_<n~ri-  
( D[y|y 3F  
do_ 3&2q\]Y,  
[ P@? '@.e  
  cout << _1 <<   " , " tzN;;h4C  
] 6$.Xj\zl  
.while_( -- _1), };sm8P{M  
cout << var( " \n " ) ?m^7O_1  
) p=T\3_q  
); @_nhA/rlc  
"Jd1&FsCwX  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 2DQC)Pe+z  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ![n`n(oN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 FaM~ 56Pa  
那么我们就照着这个思路来实现吧: iB_j*mX]  
A| -\C$  
e5]0<s$  
template < typename Cond, typename Actor > 5!%/j,?  
class do_while q|2C>{8  
  { ,DZLEsFM  
Cond cd; bGa":|}F  
Actor act; E6)mBAE  
public : FeMu`|2  
template < typename T > 03;(v%  
  struct result_1 /LzNr0>2  
  { b)@x@3"O  
  typedef int result_type; I@+<[n2  
} ; s3^SjZb  
c6|&?}F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} i[n 1}E.@  
~3 (>_r  
template < typename T > p04w 83 jX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KS_d5NvYl  
  { D bJ(N h  
  do 0qd`Pf   
    { Az[z} r4  
  act(t); )-oNy-YL  
  } rz*Jmn b  
  while (cd(t)); ]CYe=m1<2Q  
  return   0 ; yfrgYA  
} Mt`.|N;y!  
} ; |Gi/=[Tp  
ZW"J]"A  
@P?*<b{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _6( =0::x  
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。 LTHS&3% 2  
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。 ^ z;pP  
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。 \D=B-dREq  
下面就是产生这个functor的类: 2~ a4ib  
zZ63 P  
b3H;Ea?^^<  
template < typename Actor > !Fi)-o  
class do_while_actor 4M}/PoJ  
  { UpbzH(?#  
Actor act; X+iULr.^`~  
public : \JchcQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :gXj( $  
H b.oKo$T  
template < typename Cond > jBM>Pe^`3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _C?K;-v}  
} ; )? xg=o/?  
\c)XN<HH  
_" n4SXhq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 SWt"QqBU  
最后,是那个do_ +;T%7j"wz  
Z:}^fZP  
4(NI-|q0  
class do_while_invoker yd k  
  { @gd-lcMYW  
public : w jF\>  
template < typename Actor > @)}U\=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h!MT5B)r.  
  { ETtR*5Y 5  
  return do_while_actor < Actor > (act); =S,^"D\Z:  
} | zf||ju  
} do_; %2.T1X%!  
Y*6*;0Kx  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *T3"U|0_y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {221@ zcCq  
最后来说说怎么处理break和continue ^,3 >}PU  
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。 8^T' a^Wt  
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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