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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @%B!$\]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !/lY q;$R  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, o_^d>Klb8  
C36.UZoc  
aGkVC*T  
1H@rNam&  
  class filler 4Xho0lO&  
  { wjGjVTtHs  
public : >^)5N<t?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8QgL7  
} ; vCe<-k  
&!EYT0=>p  
~0$F V  
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: (6y3"cbe  
mZJzBYM)  
r{3 `zqo  
Xv(9 Yh S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \36;csu  
u z2s-,  
.BB:7+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 WHk/mAI-s  
#$^i x  
 V# %spW  
8`?j*FV7kq  
二. 战前分析 &1C9K>  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 7CN[Z9Y^}  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Yt<PKs#E  
Y>m=cqR  
0mi[|~x=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V.[#$ip6:  
  /* --------------------------------------------- */ '{*>hj5.8  
vector < int *> vp( 10 ); P T.jR*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y!D`.'  
/* --------------------------------------------- */ -"tgEC\tD  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); PKs%-Uk  
/* --------------------------------------------- */ %>U*A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hCoL j6Vx  
  /* --------------------------------------------- */ aw~EK0yU   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qxr&_r  
/* --------------------------------------------- */ `ha:Gf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /6*.%M>r  
#\["y%;W  
^<Tp-,J$EN  
G&H"8REm  
看了之后,我们可以思考一些问题: R}26"+~  
1._1, _2是什么? qiryC7.E  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 1iW9?=a"  
2._1 = 1是在做什么? ll09j Ef  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (`Mz.VN  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ?YykCJJ ~@  
Cb-E<W&2D  
odn`%ok  
三. 动工 qP'g}Pc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M\6v}kUY  
A>2p/iMc  
JU.%;e7  
Bb"4^EOZ,  
template < typename T > vfDb9QP  
class assignment F}DD;K  
  { E\N=p&g$  
T value;  (t['  
public : e>Y2q|S85  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?0%TE\I8  
template < typename T2 > (:x"p{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `R?W @,@'  
} ; sB/s17ar  
>D#}B1(!  
X1dG'PQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 GP'Y!cl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :vT%5CQ  
3) 0~:  
D.!7jA#  
04d$_1:}a  
  class holder EC&,0i4n:  
  { 4T E ?mh}  
public : {3Wc<&D C1  
template < typename T > _?c.3+;s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r2'rf pQ  
  { "-:\-sMt{  
  return assignment < T > (t); 9X` QlJ2|  
} p00AcUTq  
} ; IW_D$pq  
4,DsB'  
=1[g`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: &/?jMyD@  
!l^AKn|  
  static holder _1; ~m U_ `o  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kR(=VM JU  
O3Mv"Py%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nHrCSfK  
而不用手动写一个函数对象。 jy2nn:1#^  
+}/!yQtH  
59]9-1" +  
[ 1GEe  
四. 问题分析 @NE#P&f  
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。 b\S}?{m5  
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。 W2N7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .Tv(1HAc2l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9#6/c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 r ngw6?`n-  
V5 r7eC  
五. 问题1:一致性 elgQcJ99  
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?| `p|vutk)U  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >#|Yoc  
EPRs%(w`  
struct holder cvfAa#tq>  
  { j}l8k@f  
  // SqB|(~S  
  template < typename T > %/zZ~WIf  
T &   operator ()( const T & r) const xvl  
  { efR$s{n!  
  return (T & )r; NM.B=<Aw*  
} `1]9(xwhQ0  
} ; f tDV3If  
k;7.qhe:  
这样的话assignment也必须相应改动: mO.U )tL[  
<LN$[&f#  
template < typename Left, typename Right > q04Dj-2<  
class assignment |9eY R  
  { o+TZUMm  
Left l; ,eCXT=6  
Right r; p\ S3A(  
public : K6 7? d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;i>E @  
template < typename T2 > SI5QdX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Bx4GFCdifC  
} ; ^i\1c-/  
n`xh/vGm#  
同时,holder的operator=也需要改动: E2D8s=r  
qw1J{xoHW  
template < typename T > <vDm(-i3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?%Fk0E#>2  
  { UULL:vqq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =:eE!  
} z?[DW*  
'O9=*L) X  
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。  H>6;I  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <Q)}  
F-0PmO~3+W  
return l(rhs) = r; 5V!XD9P'  
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。 12dW:#[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |"v{RC0  
:`1g{8.+  
template < typename Tp > &S]v+wF  
class constant_t ~7'.{VrU  
  { &Sa~Wtm|*  
  const Tp t; rK|&u v*b  
public : Ya 4$7|(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P^W47 SO  
template < typename T > 3=7h+ZgB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ] i2\2MTW8  
  { (=V[tI+Ngt  
  return t; ;(6lN<i U  
} oW6<7>1M7  
} ; !H\GHA'DO]  
.+h pxZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [zEP|  
下面就可以修改holder的operator=了 1s[-2^D+EM  
'U$VO q?!  
template < typename T > W=]",<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e8<nP t`C  
  { ~W{h-z%q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v*'\w#  
} Qe.kN dT+_  
^?[<!VBI  
同时也要修改assignment的operator() cLC7U?-  
E,yK` mPp^  
template < typename T2 > VTfaZ/e.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L-{r*ccIW  
现在代码看起来就很一致了。 olh3 R.M<  
#)}bUNc'  
六. 问题2:链式操作 1:UC\WW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JZxF)] ^  
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。 d2yHfl]3  
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。 F*:NKT d  
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。 I.1l  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5zna?(#}  
)m;qv'=!  
template < typename T > ABmDSV5i  
struct result_1 ?<^AXLiKV  
  { ?I#hrv@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  WPKTX,k  
} ; UyKG$6F?3  
[:@?,?V\N  
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: $IZZ`Z]B  
T<k1?h^7  
template < typename T > N==_'`O1Q0  
struct   ref ^ZWFj?`\UV  
  { 3eP0v  
typedef T & reference; W+C_=7_  
} ; IF}c*uGj}  
template < typename T > {bqKb=nyZ  
struct   ref < T &> x]cZm^  
  { 8lSn*;S,  
typedef T & reference; UC/2&7 ?  
} ; v1g5(  
UDtbfc7bk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4,ynt&  
Ltd?#HP  
template < typename T > F>(#Af9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const BG0M j2  
  { X`QW(rq  
  return l(t) = r(t); ?$4R <  
} E wsq0D  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 |hQ|'VCN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Sb4PCt  
\OT)KVwO  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 7qK0!fk5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: k|Yv8+XT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E?4@C"Na  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 RTBBb:eX  
最后的布局是: ;Jn0e:x`E  
                Add -7z y  
              /   \ *oX]=u&  
            Divide   5 &dDI*v+  
            /   \ _Ge^ -7  
          _1     3 _s-HlE?C  
似乎一切都解决了?不。 5po' (r|U  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 e0WSHg=6@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 C!k9JAa$Z  
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: yZ)aKwj%U  
|abst&yp  
template < typename Right > 'Mx K}9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UAXF64w{  
Right & rt) const 'L|GClc6)  
  { 'S4EKV]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^~<Rzq!  
} RzJ}CT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 p6y0W`U  
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。 qTh='~m4[  
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。 ^lc}FN  
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&TXsu  
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。 K[>@'P}y  
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? UtBlP+bE?y  
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: i,Wm{+H-O  
3 s_k>cO=  
template < class Action > ^HlLj#  
class picker : public Action f,HzrHax  
  { p@7i=hyt`p  
public : Ma=6kX]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Lr?4Y  
  // all the operator overloaded n &\'Hm  
} ; {.3  
JQ/t, v$G  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 <\d|=>;  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 1u"*09yZd  
XL7;^AE^Wl  
template < typename Right > L_lDFF  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4$zFR}f  
  { ZkB6bji  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zdjM%l);  
} {~p7*j^0  
"?eH=!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :m++ iR  
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。 =yTa,PY  
i+X2M-[Ls  
template < typename T >   struct picker_maker FSU%?PxO  
  { 0ve`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a?,[w'7FU  
} ; Y=:KM~2hv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o!=l B fI  
  { /y9J)lx  
typedef picker < T > result; i2FD1*=/?  
} ; q1TW?\pjb:  
P"bknXL  
下面总的结构就有了: m/<F 5R  
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。 :(l $^ M  
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。 O\4+_y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &vFqe,Z  
至此链式操作完美实现。 Kl aZZJ  
j FPU zB"  
4P4 Fo1  
七. 问题3 Zc%foK{  
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。 P!FEh'.  
RrO0uadmn  
template < typename T1, typename T2 > Q$3\ /mz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oEQ{m5O9  
  { y^d[( c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); KM/U?`6>:  
} [*9YIjn  
bCA2ik  
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: YA"Ti9-EV  
_)zmIB(}m  
template < typename T1, typename T2 > c/<Sa|'  
struct result_2 B?;' lDz*  
  { +HOCVqx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FJ{,=@  
} ; L$29L:  
O}K_l1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? -t@y\vZF,  
这个差事就留给了holder自己。 b W=.K>|  
    3!.H^v?  
't|Un G  
template < int Order > .~.``a  
class holder; pHen>BA[  
template <> }XX~ W}M(\  
class holder < 1 > 4d^ \l!  
  { Nm6Z|0S  
public : VqK%^  
template < typename T > HzRX$IKB3(  
  struct result_1 pg~zUOY  
  { -?< Ww{  
  typedef T & result; hWD !  
} ; 3h9Sz8  
template < typename T1, typename T2 > ORGv)>C|  
  struct result_2 bQ-Gp;]  
  { E`Jp(gK9F  
  typedef T1 & result; &W=V%t>Z  
} ; <w0NPrS]  
template < typename T > -{X<*P4p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ixIV=#  
  { 0jxO |N2)  
  return (T & )r; lx\qp`w  
} 0U82f1ei  
template < typename T1, typename T2 > cGgM8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }>MP{67Dm  
  { )uQ-YC('0  
  return (T1 & )r1; (^sh  
} L`9TB"0R+  
} ; };&HhBc!g  
kOs(?=  
template <> :tRf@bD#  
class holder < 2 > <^lJr82  
  { q} ]'Q -  
public : j/)"QiS*?  
template < typename T > r<;l{7lY_  
  struct result_1 k? 3S  
  { ;i<$7MR.e  
  typedef T & result; WnD^F>  
} ; @S`$C  
template < typename T1, typename T2 > m7$8k@r  
  struct result_2 A2m_q>> !  
  { u~s Sk  
  typedef T2 & result; iO!27y  
} ; tIq>Oojdx  
template < typename T > *)limqe3"$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?h/xAl  
  { 8YNu<   
  return (T & )r; TT'Ofvdc  
} kf<c, 3A  
template < typename T1, typename T2 > :w@F?:C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 81~Kpx  
  { A0G)imsW:_  
  return (T2 & )r2;  t?gJNOV  
} a%Uw;6|{  
} ; 41u*w2j  
1hl]W+9  
L2KG0i`+  
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> >。 -x{dc7y2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !7}IqSs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sU\c#|BSC"  
x&'o ]Y  
return l(i, j) = r(i, j); M'kVL0p?vN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rkkU"l$v  
led))qd@V-  
  return ( int & )i; <lUOJV{&\  
  return ( int & )j; _ `H.h6h  
最后执行i = j; K&*iw`  
可见,参数被正确的选择了。 z9[[C^C  
YRPm^kW  
7 _`L$<-n  
g%ubvu2t]  
Ab/j(xr=  
八. 中期总结 W+_RhJ  
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: {9L5Q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M :V2a<!c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -K"4rz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F8H'^3`b`U  
WvujcmOf  
sONBQ9  
o/C(4q6d  
g& k58{e  
$[g_=Z  
九. 简化 !=3Rg-'d1  
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。 Guh%eR'Wt  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :- ?Ct  
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: Z,K7Ot0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (:5G#?6,  
  +-*/&|^等 -T7%dLHY  
2. 返回引用。 b/t  
  =,各种复合赋值等 } ^i b  
3. 返回固定类型。 p~K9 B-D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6R`Oh uN.>  
4. 原样返回。 h{k_6ym  
  operator, h4/X 0@l`  
5. 返回解引用的类型。 tAjx\7IX  
  operator*(单目) b.b@bq$1  
6. 返回地址。 2jl)mL  
  operator&(单目) bLqy!QE  
7. 下表访问返回类型。 in<}fAro6  
  operator[] yPV' pT)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P-CB;\  
  operator<<和operator>> . V$ps-t  
~]BMrgn  
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。 ZsZcQj6G,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: BYi)j6"  
UNDi_6Dy   
template < typename Left > XF}rd.K:  
struct value_return q@n^ZzTx  
  { lv]quloT  
template < typename T > +Ng0WS_0  
  struct result_1 6 {}JbRNf  
  { MxOD8TDF4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2| B[tt1Z  
} ; >E:<E'L  
eWvo,4  
template < typename T1, typename T2 > @m~RtC-Q  
  struct result_2 ?7jg(`Yh  
  { QK; T~ _k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0)|Q6*E>  
} ; w%dL 8k  
} ; 09S6#;N&  
y,=du  
&3Z?UhH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <*|?x86~  
#`;/KNp 9  
下面我们来剥离functor中的operator() WZZ4]cC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: iWE)<h  
-Xz&}QA  
return l(t) op r(t) 5l DFp9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]XeO0Y  
return op l(t) C5W>W4EM  
return op l(t1, t2) S[,8TErz  
return l(t) op Vw#{C>  
return l(t1, t2) op :!fG; )=  
return l(t)[r(t)] *1{S*`|cJy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &<5+!c V=  
:jEPu3E:  
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: @]HXP_lyD/  
单目: return f(l(t), r(t)); w!SkWS b,~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); TZRcd~5$  
双目: return f(l(t)); @ O>&5gB1u  
return f(l(t1, t2)); 8' K0L(3[  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;n6b%,s  
-x`G2i  
struct meta_divide M+`H g_#Q  
  { R}:KE&tq  
template < typename T1, typename T2 > !}KqB8;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )US:.7A[.  
  { 2+o |A  
  return t1 / t2; &|Pu-A"5~  
} Xm1[V&  
} ; cK`"lxO  
q o 1lj"P  
这个工作可以让宏来做: HKO739&n}  
!@A#=(4R4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fP HLXg5s  
template < typename T1, typename T2 > \ %ZP+zh n}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QHt4",Ij  
以后可以直接用 `^9(Ot $  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ILwn&[A0  
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 otJ!UfpR8  
(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。。。) ($nrqAv4  
~8T(>!hE1h  
,8MLoZ _  
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 BZv+H=b  
jJZgK$5+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C'A]i5  
class unary_op : public Rettype 1 " #*)MF  
  { *e#<n_%R  
    Left l; 1w(JEqY3h:  
public : xI*#(!x"G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }/P5>F<H[  
B;K`q  
template < typename T > IJIzXU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zTbVp8\pI  
      { C0*@0~8$9  
      return FuncType::execute(l(t)); hsKmnH@#  
    } f~{}zGTM:  
cbYLU\!  
    template < typename T1, typename T2 > 9#d+RT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wu6<\^A  
      { b6(p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -62'}%?A<C  
    } eP.Vd7ky  
} ; SJt<+kg  
0c^>eq]  
;6ecrQMw&  
同样还可以申明一个binary_op 4)>FS'=  
KInk^`C/H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G rmzkNlN  
class binary_op : public Rettype kql0J|P?  
  { YXurYwV  
    Left l; Em 6Qe  
Right r; bI)u/  
public : r7]zQIE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ig LMv+{  
}N0Qm[R  
template < typename T > PQKaqv}N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .`<@m]m-  
      { SUKxkc(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qn1255fB  
    } 73#x|lY  
!+)AeDc:j  
    template < typename T1, typename T2 > z@Q@^ &0Mr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,j:|w+l  
      { +ISz?~8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mGUO6>g  
    } OA/WtQ5  
} ; |tR OL 9b  
v:Tzv^  
U7uKRv9  
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 vx_o(wof  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +YLejjQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) iy.2A!f^.  
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。 ,lA.C%4au~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P}ok*{"J<>  
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。。。 Z[\ O=1E,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 pD]0`L-HJU  
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) 0;4t&v7  
下面是修改过的unary_op Y HSYu  
"8^5>EJWv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u]u[(K5F  
class unary_op OouPj@r  
  { ac kqH+'  
Left l; P`s  
  -/{ 4Jf Wf  
public : x3qW0K8  
jdE5~a+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -C(b,F%%  
9% l%  
template < typename T > Yt|6 X:l  
  struct result_1 YEkh3FrbwH  
  { 63`{.yZ*z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V-n&oCS+f  
} ; SS`qJZ|w  
F:y[@Yn  
template < typename T1, typename T2 > F":r4`5D"K  
  struct result_2 U9D!GKVp  
  { ? (*t@ {k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E*L iM5+I  
} ; "&+"@ <  
R4ht6Vm3g)  
template < typename T1, typename T2 > n,$IfC"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `n$5+a+  
  { lWBb4 !l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pV4Whq$  
} mUS_(0q  
OHiQ7#y  
template < typename T > w =. Fj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [mEql,x3  
  { x(<(t: ?o  
  return OpClass::execute(lt(t)); %IC73?  
} =+ t^f  
s"Pf+aTW  
} ; n,B,"\fw  
"#(T  
}y9mNT  
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 J|'7_0OAx  
好啦,现在才真正完美了。 Ut$;ND.-  
现在在picker里面就可以这么添加了: kP/M< X"  
v1a6?-  
template < typename Right > asY[8r?U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \(t@1]&jw  
  { u7?$b!hG^C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rQ7+q;[J  
} ~ek$C  
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。 uV 7BK+[O  
/-bO!RTwf  
?c0xRO%y  
_`64gS}^  
!"8fdSfg w  
十. bind gJ2>(k03y  
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。 l NQcYv  
先来分析一下一段例子 sP^R/z|Y  
[s&$l G!  
V+I|1{@i0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} t |~YEQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Gs3LB/8?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #v<QbA  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 MwmUgN"g  
我们来写个简单的。 &QhX1dT+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Qg6 W5Hc  
对于函数对象类的版本: SM`w;?L:?  
_/wV;h~R  
template < typename Func > oh$Q6G  
struct functor_trait 5uxBK"q  
  { /z BxJT0  
typedef typename Func::result_type result_type; rXA*NeA3v  
} ; vDH>H^9Y  
对于无参数函数的版本: Ug&,Y/tFw2  
!9xp cQ>  
template < typename Ret > ~ o1x;Y6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i\W/C  
  { ` AY_2>7  
typedef Ret result_type; -eX5z  
} ; >Wz;ySEz  
对于单参数函数的版本: msVO H%wH  
LVJxn2x6  
template < typename Ret, typename V1 > ,_"AT! r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > UKM2AZ0lb  
  { JA)] _H P  
typedef Ret result_type; Ot]Ru,y->+  
} ; `[C!L *#,  
对于双参数函数的版本: dDF .qXq.  
Y5F]:gs@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > otk}y8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U#3J0+!  
  { sP ls zC[  
typedef Ret result_type; +|tC'gCnV  
} ; N5 $c]E  
等等。。。 =+AS/Jq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Vb9',a?#n  
.nyfYa+  
template < typename Func > 1&e} ms  
struct func_return h[PYP5{L  
  { }fKSqB]T-  
template < typename T >  =|9H  
  struct result_1 9'r:~ O  
  { R9B&dvG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +"1NC\<*  
} ; {l |E:>Q2  
T8^5=/  
template < typename T1, typename T2 > < P`u}  
  struct result_2 7U"[Gf  
  { ",!1m7[wF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :sC qjz  
} ; ;&ASkI  
} ; # vry0i  
gCxAG  
6C-z=s)P&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ox@sI:CT  
8O Soel  
template < typename Func, typename aPicker > JJ%ePgWT  
class binder_1 X$yN_7|+  
  { 3"O>&Q0c  
Func fn; U4cY_p?  
aPicker pk; z@wMc EH  
public : hEw- O;T0  
og0*Nt+  
template < typename T > *W kIq>  
  struct result_1 f"St&q>[s  
  { O)"gS!,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; aJcf`<p   
} ; 95z]9UL  
ca>Z7qT!  
template < typename T1, typename T2 > 0X^Ke(/89  
  struct result_2 ;g~TWy^o  
  { #y%!\1M/:A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <A# l 35  
} ; KG=h&  
-Y='_4s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q_t`.jus  
FHC \?Cg  
template < typename T > DoeiW=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3JVK  
  { 4 M(-xl?  
  return fn(pk(t)); ,13Lq-  
} ;f"0~D2  
template < typename T1, typename T2 > Yboiw y,n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PP!SK2u "L  
  { t1%_DPD%W  
  return fn(pk(t1, t2)); qs QNjt  
} ,%)6jYHRw  
} ; T,VY.ep/  
&cu lbcz  
)4&cph';  
一目了然不是么? ~t~-A,1  
最后实现bind oIefw:FE,a  
;vIrGZV<  
u&n' ITH  
template < typename Func, typename aPicker > uh?>- ]r`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) BN4_:  
  { l'3pQ;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q*b]_0Rb  
} w.0qp)}  
<^lRUw  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -k"^o!p  
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。 }|XtypbL  
Q^#;WASi  
十一. phoenix ]X^rU`":  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /IM#.v  
)'4k|@8|  
for_each(v.begin(), v.end(), #/Eb*2C`b  
( z5r$M  
do_ TqddOp  
[ y8rm  
  cout << _1 <<   " , " /<]{KI  
] ?G -e](]^<  
.while_( -- _1), G rk@dZI  
cout << var( " \n " ) :at$HCaK  
) zNIsf "  
); 1SR+m>pL  
qIAoA .  
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: gwWN%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 >b]S3[Q(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6#QK%[1!>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Qu]z)";7  
7K5P8N ,  
Gqy,u3lE  
template < typename Cond, typename Actor > F  3'9u#  
class do_while k+DR]icv  
  { 'FS?a  
Cond cd; :M6+p'`j  
Actor act; uIDuGrt  
public : Xt'sQ}  
template < typename T > 1rDqa(7  
  struct result_1 =%> oR  
  { NwZ@#D#[ Y  
  typedef int result_type; aM$W*- Y  
} ; 6MxKl D7kl  
Yl.0aS  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [ U w i  
R]i7 $}n  
template < typename T > x4/M}%h!;B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4X *>H  
  { U8G%YGMG.4  
  do txPIG/  
    {  BouTcC  
  act(t); FTeu~<KpM  
  } n2I V2^ "  
  while (cd(t)); ]hbyELs  
  return   0 ; ._+J_ts  
} {U_$&f9s  
} ; R?p00  
{4-[r#R<M  
Yp:KI7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ($~RoQ=0S  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Y)}Rb6qGW  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 w&x!,yd;  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Bdu&V*0g  
下面就是产生这个functor的类: {je-I9%OK  
Qr$;AZ G  
FSRj4e1y1  
template < typename Actor > G2^et$<{uU  
class do_while_actor h)Ff2tX  
  { !0dNQ[$82  
Actor act; A+UU~?3y  
public : Q(\4]i< S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} IEcf  
edK|NOOZ  
template < typename Cond > D11F.McM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }@^4,FKJ  
} ; 3yNU$.g  
-Fn  }4M  
dzkw$m^@^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %:2+ o'  
最后,是那个do_ _{ZqO;[u  
%=BMZRn  
EKz Ad  
class do_while_invoker r]0 lo-  
  { EMc;^ d  
public : v$ub~Q6W  
template < typename Actor > $/7pYl\n  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +Lnsr\BA  
  { ku..aG`  
  return do_while_actor < Actor > (act); hnznp1[#@  
} wGZR31  
} do_; \{EpduwZ  
&wB\ ~Ie-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :(H>2xS,s  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Zx d~c]n  
最后来说说怎么处理break和continue  fu9Cx  
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。 C*G=cs\i  
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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