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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A5H8+gATK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 c68$pgG  
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, }PD(kk6fX  
w0%ex#lkm  
]~x/8%e76  
hE`%1j2(  
  class filler D2*Q1n  
  { yD id` ym  
public : X1PlW8pd  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p){RS q  
} ; K.L+; nQ  
f%%En5e +  
Q_h+r! b  
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: ( =/L#Yg_  
ScmzbDu  
&IPK5o,  
73Zs/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Nm :lC%>X  
2o3k=hKS  
~ilBw:L-3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .?)oiPW#  
<+JFal  
0J,d9a [1  
 G/;aZ  
二. 战前分析 zgOwSg8  
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。 ~=gH7V  
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 szs3x-g  
#Lt+6sa]2@  
-hV KPIb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *ww(5 t  
  /* --------------------------------------------- */ $<DA[ %pv  
vector < int *> vp( 10 ); Gkvd{G?F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >-WO w  
/* --------------------------------------------- */ %iFIY=W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); eeR@p$4i  
/* --------------------------------------------- */  0 9'o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); v8(u9V%?6  
  /* --------------------------------------------- */ DMpd(ws  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C^v -&*v  
/* --------------------------------------------- */ _; RD-kv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N28?JQha  
D_kz R  
XQ y|t"Vq>  
*G"#.YvE  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y-k~ 7{7  
1._1, _2是什么? MM$" 6Jor  
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。 :@'0)7  
2._1 = 1是在做什么? tF1%=&ss  
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。 ^u&Khc~ y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 WC;a  
jmVy4* P_  
\(t>(4s_~  
三. 动工 ;AA7wK 4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #mxfU>vQ:  
^moIMFl  
Gl:T  
_jKVA6_E  
template < typename T > rZ4<*Zegv  
class assignment T1[ZrY'0  
  { "< R 2oo)^  
T value; |VF"Cjw?  
public : X,CF Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} LMj'?SuH  
template < typename T2 > nECf2>Yp v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N2Hb19/k  
} ; \`# 0,pLr  
HBGA lZ  
Upen/1bA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m3e49 bP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment LZ:\V)5+  
ZO$T/GE6%  
% E_{L  
@y&,e,3!  
  class holder X}^gmu<Vla  
  { xM,(|p(  
public : ;g9:0,xT4  
template < typename T > bd;f@)X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <OB~60h"  
  { > PA,72e   
  return assignment < T > (t); 6VE5C g  
} h(up1(x  
} ; >?FCv7qN  
8 z7,W3b  
P#oV ^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: {Oszq(A  
>:|q J$J.  
  static holder _1; nP5fh_/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1OS3Gv8jc~  
POs~xaZ`H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %W@IB8]Vr  
而不用手动写一个函数对象。 nmrk-#._@9  
8iA(:Tb  
g+*[CKO{  
YNk|UwJi  
四. 问题分析 ZM!~M>B9R  
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。 uMZf9XUE  
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。 -2d&Aq4m)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;Nij*-U4~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I/|n ma/ $  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "V2$g  
C>ZeG Vq  
五. 问题1:一致性 !-~(*tn  
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?| [GM<Wt0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^q2zqC  
c>.Xc[H  
struct holder Lcm!e  
  { BT0hx!Ti  
  // Gjr2]t;E  
  template < typename T > 2 wvDC@  
T &   operator ()( const T & r) const eQj/)@B:V  
  { F tjm@:X  
  return (T & )r; j]SkBZgik  
} ?yK\L-ad  
} ; ]aL}&GlHt  
$vz%   
这样的话assignment也必须相应改动: ^Yz05\  
Z Z7U^#RT  
template < typename Left, typename Right > d5hE!=  
class assignment =<xbE;,0  
  { !CKUkoX  
Left l; g.s oN qt=  
Right r; pXa? Q@ 6  
public : N3) v,S-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~G:7*:[b  
template < typename T2 > # w6CL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "-%H</  
} ; v^'~-^s  
iSHl_/I<  
同时,holder的operator=也需要改动: nrBitu,  
!f 6  
template < typename T > :DJ@HY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w4a7c  
  { v(~m!8!TI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *E'K{?-K  
} -^DB?j+  
UtN>6$u  
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。 jfamuu7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  sd%~pY}  
7/L7L5h<  
return l(rhs) = r; *_wBV M=2  
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。 :_*Q IyW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4fswx@l  
`m^OnH  
template < typename Tp > qZe"'"3M  
class constant_t I "4B1g  
  { =d}3>YHS  
  const Tp t; v!Z9T  
public : ej+!|97M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $!Tw`O  
template < typename T > @@jdF-Utj;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `Fj(g!`  
  { .2xkf@OP  
  return t; 2X_ef  
} lDeWs%n  
} ; Sqs`E[G*  
x#D=?/~/Kv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3 6 ;hg #  
下面就可以修改holder的operator=了 {W]jVh p  
AK HH{_  
template < typename T > s?Kn,6Y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }T,uw8?f!  
  { CggEAi~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v &n &i?  
} g%trGW3{-  
3QpT O,  
同时也要修改assignment的operator() Fm "$W^H  
8*wI^*Q  
template < typename T2 > e+wd>iiB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } tANG ]  
现在代码看起来就很一致了。 / <p HDY  
0N.*c  
六. 问题2:链式操作 jTnu! H2o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @^O ww(I  
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。 -bwl~3ZTi  
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。 OjZ@_V:  
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。 PW}.`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Xc!w y9m  
3>+;G4  
template < typename T > 2olim1  
struct result_1 9[`6f8S_$  
  { :9}*p@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }wV rmDh \  
} ; !T*izMX}  
'&d4xc  
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: Y~Rwsx  
=>G A_  
template < typename T > |{ k B`  
struct   ref q`P:PRgM  
  { `f'P  
typedef T & reference; S4w/ kml3  
} ; VZ8L9h<{"  
template < typename T >  <CFu r  
struct   ref < T &> |($pXVLH`  
  { XebCl{HHp  
typedef T & reference; uT1x\Rt|e  
} ; _D~a4tgS  
k{~5pxd-t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z2V!u\It  
D)5wGp  
template < typename T > VI?[8@*Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -Q; w4@  
  { {-xnBx  
  return l(t) = r(t); U^xFqJY6  
} L$g;^@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。 ydt1ED0Q-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 157X0&EX  
pPE4~g 05h  
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 N23)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4P8:aZM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P.o W#Je  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .eE5pyw+C  
最后的布局是: $)U RY~;i  
                Add gnQd#`  
              /   \ 4t":WutC  
            Divide   5 1 !sYd@iD@  
            /   \ Yr+&|;DB  
          _1     3 n#*cVB81  
似乎一切都解决了?不。 'Gk|&^  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 W;=ZQ5Lw  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 n3(HA  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: jzQgD ed ]  
1n^xVk-G  
template < typename Right > ~L2Fo~fw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `6zoZM7?Y  
Right & rt) const Jps!,Mflc  
  { i |t$sBIh  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q45n.A6a  
} z8o Sh t`+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;.iy{&$  
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。 5q\]]LV>  
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。 TtzB[F  
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。 [Y[|:_+5  
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。 fA8 ,wy|>  
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? ?g 3sv5\u  
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: COap*  
'G&w[8mqY  
template < class Action > K&/W cuP &  
class picker : public Action b{A#P?  
  { mwt3EV5  
public : FGC[yz1g:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ae"B]Cxb_X  
  // all the operator overloaded J&Ah52  
} ; n}"MF>zDK  
+p2)uXqW  
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。 hQ9VcS6=gD  
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: j:0z/gHp$  
` sSI;+  
template < typename Right > ~sOAm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q N>j2~  
  { IMj{n.y4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;*8$BuD  
} i]P]o)  
Na4\)({  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =dPrG=A   
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。 +S$x}b'5q  
]c08`  
template < typename T >   struct picker_maker v''$qMQ)  
  { \QVL%,.%M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8{AzB8xp  
} ; 'Ag?#vB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > SO|$X  
  { p?5zwdX+`  
typedef picker < T > result; "_lSw3  
} ; =oBV.BST u  
E;yP.<PW  
下面总的结构就有了: ig6F!p  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 bYiaJ  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 8q_nOGd  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `On%1%k8  
至此链式操作完美实现。 :V&#Oo  
cf96z|^C  
J=  T!  
七. 问题3 kEi!q  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ikUG`F%W  
8< R#}  
template < typename T1, typename T2 > W_%Dg]l   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6:H@= fEv  
  { ^5OR%N)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); HN\9 d  
} WmeV[iI  
{$Qw]?Yv  
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:7%Wdyh  
3{CXIS  
template < typename T1, typename T2 > NOQM:tBO>  
struct result_2 )KG.:BO<  
  {  3= PRe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H8X{!/,^  
} ; }5`Kn}rY  
*~cq (PFQ  
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? O.i.<VD7  
这个差事就留给了holder自己。 m)V%l0  
    dj 4:r!5_  
>HyZ~M  
template < int Order > G@s rQum(  
class holder; `#R[x7bA1  
template <> W2'u]1bs  
class holder < 1 > `KB;3L  
  {  tmKHT  
public : #mFIZMTRd  
template < typename T > }get e'I  
  struct result_1 r[K%8Y8`  
  { W|4:3 c4  
  typedef T & result; X3@Uih}|  
} ; ;O+= 6>W  
template < typename T1, typename T2 > nH_M#  
  struct result_2 qf;x~1efC4  
  { Dr)B0]KG  
  typedef T1 & result; ',P$m&z  
} ; OQ&l/|{O0?  
template < typename T > -V7dSi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /V0[Urc@  
  { Fsz;T;  
  return (T & )r; Qu|H_<8g  
} ;0FfP  
template < typename T1, typename T2 > ,N93H3(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $i1$nc8  
  { wNtC5  
  return (T1 & )r1; g=n{G@*N  
} ^M0  
} ; ]jjHIFX  
Q WcQtM  
template <> Zjd9@  
class holder < 2 > ?k@^U9?R  
  { Ir#]p9:x  
public : [>![ViX  
template < typename T > lha)4d  
  struct result_1 Q`kV| pjg  
  { IK1'" S|  
  typedef T & result; nvbzCtC  
} ; jl9hFubwW  
template < typename T1, typename T2 > TXdo,DPv7  
  struct result_2 !y+uQ_IS@  
  { x n?$@  
  typedef T2 & result; 4( $p8J  
} ; MQ#k`b#()  
template < typename T > 2)hfYLi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |yS  %  
  { 2DU Y4Ti  
  return (T & )r; HA$X g j  
} %:t! u&:q  
template < typename T1, typename T2 > 9:R3+,ZN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ncrg`<'/,  
  { Uo?4o*}  
  return (T2 & )r2; qF\w#nG  
} L>LIN 1A  
} ; U$|q]N  
e.\dqt~%y  
<p/zm}?')  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 .dI".L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #lR-?Uh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _AzI\8m  
.do8\  
return l(i, j) = r(i, j); ~[%_]/#&%z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ncqAof(/  
90#* el  
  return ( int & )i; <2N{oK.  
  return ( int & )j; JR8|!Of@B  
最后执行i = j; 'i',M+0>jC  
可见,参数被正确的选择了。 hjyM xg;Q?  
By waD?  
%_."JT$v{  
k3K*{"z  
tk]D)+{u&c  
八. 中期总结 i\<S ;  
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: k4a51[SYBK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _3(rwD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !wN2BCSY@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9 ,:#Q<UM  
k@ <dru  
HjIIhl?UY  
7Xx3s@  
n]df)a  
/poGhB 1k  
九. 简化 |.VSw  
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。 ^s6}[LDW>@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }4N'as/ZO  
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: $C.a@gm  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 EsGf+-}|!0  
  +-*/&|^等 L&c & <+0T  
2. 返回引用。 :.4O Hp1  
  =,各种复合赋值等 T%% 0W J  
3. 返回固定类型。 9dq"x[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }4p)UX>aWT  
4. 原样返回。 fX]`vjM{  
  operator, r1}^\C  
5. 返回解引用的类型。 e8rZP(g&g  
  operator*(单目) cI P.5)Ca  
6. 返回地址。 /v^ '5j1o  
  operator&(单目) h;,1BpbM  
7. 下表访问返回类型。 f-3CDUQ`  
  operator[] fGb}V'x}r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 md*U  
  operator<<和operator>> w i[9RD@  
i,h30J  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ULqI]k(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  4d\^  
eT+i &  
template < typename Left > yI1 :L -  
struct value_return ulxfxfd  
  { WW+xU0  
template < typename T > -=nk,cYn  
  struct result_1 u"q5 6}Q?]  
  { vP x/&x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;Ax-f04gG  
} ; \o}T0YX  
Asv]2> x  
template < typename T1, typename T2 > XHekz6_  
  struct result_2 s EFQ8S  
  { @QV0l]H0+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *#'j0;2F  
} ; kL%ot<rt)w  
} ; 0CX,"d_T,  
]o8]b7-  
& y5"0mA  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?OLd }8y  
M2Jf-2  
下面我们来剥离functor中的operator() g35!a<JW  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x>}ml\R  
z3y{0<3  
return l(t) op r(t) (B>/LsTu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *mzi ?3  
return op l(t) <a]i"s  
return op l(t1, t2) TY)QE  
return l(t) op i}VF$XN  
return l(t1, t2) op SK lvZ  
return l(t)[r(t)] 5X20/+aT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qFD ZD)K  
3Rc*vVnI  
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: )[ A-d(y=  
单目: return f(l(t), r(t)); (iX8YP$%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9a=Ll]=\  
双目: return f(l(t)); !\X9$4po@  
return f(l(t1, t2)); x=t(#R m  
下面就是f的实现,以operator/为例 3Do0?~n  
>x{("``D0y  
struct meta_divide )GkJ%o#H2  
  { S3\NB3@qC&  
template < typename T1, typename T2 > eCYPd-d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Fp/{L  
  { C3}:DIn"w  
  return t1 / t2; eAfi!!Z<  
} |tGUx*NN  
} ; 6N#hN)/  
U?#wWbE1  
这个工作可以让宏来做: ,B[j{sE  
tw_o?9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ moM? aYm  
template < typename T1, typename T2 > \ g}s$s}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q#tUDxf(|  
以后可以直接用 5p (zhfuG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) m+0yf(w  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 dymq Z<  
(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。。。) .\ ;'>qy  
UJL2IF-x  
5tYo! 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 (-gomn  
h^SWb9 1"G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UGSZg|&6#*  
class unary_op : public Rettype {V6&((E8  
  { #7i*Diqf9  
    Left l; )i~AXBt}  
public : S@/{34,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} WO_Uc_R  
5dePpFD5  
template < typename T > w*-42r3,'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }|.<EkA  
      { r[S(VPo[()  
      return FuncType::execute(l(t)); G:<f(Gy  
    } cLV*5?gVO  
<E2 IU~e  
    template < typename T1, typename T2 > e$Ksn_wEq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yp#!$+a}  
      { PMfW;%I.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4yyw:"  
    } n93q8U6m/U  
} ; ?{ N,&d  
IrMH AM5K  
 >Uw:cq  
同样还可以申明一个binary_op V4[-:k  
!Y ,7%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AS7L  
class binary_op : public Rettype Az&>.*  
  { \N9=13W<lK  
    Left l; GC')50T J  
Right r; 2? qC8eC  
public : $aV62uNf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V|8'3=Z=  
UxGu1a  
template < typename T > o-\h;aQJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^%r6+ey  
      { J$#T_4 )  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 24 [KGp  
    } YO$Ig:a#  
/eV)5`V  
    template < typename T1, typename T2 > %e~xO x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {<42PJtPY  
      { =I# pXL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YnEyL2SuU  
    } 'H5 30Y\  
} ; |0n )U(  
2:38CdkYp  
'(.5!7?Qc  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 h.edb6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 TTXF r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w?ugZYwX*  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 *ERV\/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "t0^4=c+7  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 zjmo IE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 l77 -I:  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) =A'>1N  
下面是修改过的unary_op b j&!$')  
2FMmANH0ev  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > riIubX#  
class unary_op 0~U#DTx0  
  { \D@j`o  
Left l; Z[#8F&QV!m  
  JP>EW&M  
public : GHsDZ(d3.  
s<!A< +Sh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \ lbH   
74([~Qs _M  
template < typename T > |5^ iqW  
  struct result_1 C~&E7w  
  { Gdow[x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %p 6Ms  
} ; s~Eo]e  
k=s^-Eiu  
template < typename T1, typename T2 >  ``/L18  
  struct result_2 % !@E)%d0  
  { k-~}KlP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f Fi=/}  
} ; Xh8U}w<k6  
SoziFI  
template < typename T1, typename T2 > G<CD 4:V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jwI2T$  
  { Q`k;E}x_-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); QNbZ)  
} nE]rPRU}[  
YuhfPa  
template < typename T > n*\o. :f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ae2N"%Ej  
  { .q 2r!B  
  return OpClass::execute(lt(t)); Bl+\|[yd  
} uuM1_nD[  
sVh)Ofn  
} ; U^_\V BAk  
bc(MN8b]j  
-C2!`/U  
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 #w;"s*  
好啦,现在才真正完美了。 n*[ZS[I  
现在在picker里面就可以这么添加了: <-1:o*8:}  
a4s't% P  
template < typename Right > bPTtA;u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const H,D5)1Uu  
  { JZ}zXv   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Q&I #  
} Uh0g !zzp  
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。 fq>{5ODO  
|eRE'Wd0  
zfop-qDOc  
kwp%5C-S  
'd N1~Pa  
十. bind #w''WOk@ZG  
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。 f>Rux1Je4  
先来分析一下一段例子 G ]h  
Ry +?#P+  
@x1cV_s[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;L$ -_Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -7!L]BcZ.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V?OTP&+J%  
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。 |M?s[}ll  
我们来写个简单的。 +&\. ]Pp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N_92,xI#  
对于函数对象类的版本: {`):X_$T  
yV`Tw"p  
template < typename Func > GJdL1ptc  
struct functor_trait u.A}&'H  
  { 6?x F!VIL  
typedef typename Func::result_type result_type;  L]l/w  
} ; |dxWO  
对于无参数函数的版本: ViW2q"4=  
.-YE(}^  
template < typename Ret > w<~[ad}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <zpxodM@T  
  { +o@:8!IM1  
typedef Ret result_type; H`M|B<.  
} ;  dw;<Q  
对于单参数函数的版本: |[~ S&  
zHKP$k8  
template < typename Ret, typename V1 > C[fefV9g2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^U?Ac=  
  { F;_c x  
typedef Ret result_type; 9qDM0'WuU  
} ; RR=WD-l  
对于双参数函数的版本: -\p&18K#  
Fa h6 &a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V]Te_ >E;w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > J#Q>dC7  
  { :^W}$7$T  
typedef Ret result_type; <cZ/_+H%C  
} ; yR~$i3Z*  
等等。。。 ~0+<-T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zf8SpQ2~  
CA|l| t^  
template < typename Func > u3 Z]!l  
struct func_return [f:&aS+  
  { }8AH/  
template < typename T > i%!<9D~n  
  struct result_1 [ PN2^  
  { 6&]Z'nW0k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; VsTgK  
} ; )o:sDj`b]  
8N)Lck2PR  
template < typename T1, typename T2 > r<kgYU`  
  struct result_2 q~#>MB}".  
  { -uN{28;@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6|lsG6uf  
} ; 5mV!mn:H:  
} ; 8 a)4>B  
9_==C"F  
1?w=v|b:P)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ` Ft-1eE  
b5MU$}:  
template < typename Func, typename aPicker > (gY W iz  
class binder_1 <V)z{uK  
  { NA$)qX_  
Func fn; u`wD6&y*  
aPicker pk; ,){#J"W  
public : X*MK(aV3  
Z^Um\f   
template < typename T > 5s\;7>  
  struct result_1 |X*y-d77W  
  { VMF?qT3Nd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ge({sy>X  
} ; &0f/F:M  
&u^]YE{  
template < typename T1, typename T2 > wZ0bD&B  
  struct result_2 .Y2Hd$rs  
  { NRG06M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *.eeiSi{  
} ; E$z-|-{>  
cQxUEY('+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} TDZ==<C  
Y,L[0%  
template < typename T > H!0m8LCnb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b&@]f2 /  
  { U/PNEGuQ  
  return fn(pk(t)); }|/A &c  
} _'Jjt9@S  
template < typename T1, typename T2 > L|<j/bP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b 1.S21  
  { L_9uwua.B~  
  return fn(pk(t1, t2)); &,8Qe;  
} WI| -pzg  
} ; ,_H H8[&  
ah<p_qe9|  
%m/lPL  
一目了然不是么? j;48Yya'  
最后实现bind a_/4^+  
doTbol?+  
&c "!Y)%G  
template < typename Func, typename aPicker > !4#qaH-Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &/Gn!J;1  
  { l'Za"TL:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jmgkY)rb R  
} )c*xKij  
qT$IV\;_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !_3b#Caf  
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。 8a@k6OZ  
OY(CB(2N  
十一. phoenix q9_AL8_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: y5=,q]Qjk[  
6/3E!8  
for_each(v.begin(), v.end(), &+(D< U  
( %{IgY{X  
do_ # "c'eG0  
[ rZ+4kf6S   
  cout << _1 <<   " , " #wT6IU1  
] x&J\swN9  
.while_( -- _1), KwMt@1Z  
cout << var( " \n " ) Fhllqh)  
) 3 eF c  
); P5B,= K>r  
YCStX)r  
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: GPGP teC  
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 ^S;{;c+'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 S'$m3,l(k  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *7Y#G8 s  
"8uNa  
p*g)-/mA  
template < typename Cond, typename Actor > un!v1g9O  
class do_while |S).,B  
  { oL R/\Y(  
Cond cd; NTX0vQG  
Actor act; kl~/tbf  
public : yU/?4/G!  
template < typename T > Z2g<"M  
  struct result_1 {Mb<on W  
  { ng|^Zm%   
  typedef int result_type; @8`I!fZ  
} ; 3B%7SX  
o ~y{9Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} oDD"h,Z  
b'SP,}s5"  
template < typename T > Kv1~,j6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zRLJ|ejMP  
  { uUx7>algF  
  do >G"fMOOkW  
    { /d6Rd l`w  
  act(t); *XWu)>*o  
  } <X{w^ cT_Q  
  while (cd(t)); GTfM *b  
  return   0 ; aj|PyX3P:  
} S]%,g%6i  
} ; r{d@74  
f^QC4hf0  
]D5Maid+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). d>I)_05t  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 -le^ 5M7  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 V D7^wd9  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 4?@#w>(  
下面就是产生这个functor的类: |[5;dt_U/  
2 KHT!ik  
03|nP$g  
template < typename Actor > xjnAK!sD  
class do_while_actor s}Go")p<:  
  { UMNNAX  
Actor act; |Fze9kZO  
public : 3}phg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} MIkp4A  
.eVX/6,  
template < typename Cond > gn/]1NNfR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `$JZJ!,A  
} ; 6W3oIt  
]Oo!>iTQi  
:epB:r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1TA!9cz0Z  
最后,是那个do_ G8w@C  
WdS1v%  
wTR?8$  
class do_while_invoker I*o6Bn |D  
  { ]Z\W%'q+  
public : l}-k>fug  
template < typename Actor > ,%x2SyA  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G6>sAOf  
  { 6A5.n?B{  
  return do_while_actor < Actor > (act); Rl0"9D87z  
} dn])6Xl;i  
} do_; 0Qeda@J  
S?i^ ~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O \o@]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T>1#SWQ/9  
最后来说说怎么处理break和continue @V^.eVM\R  
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。 $U7/w?gc'  
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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