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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda RQt\_x7P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 81&5g'  
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, $kCXp.#k@~  
x39n7+j4  
xGVL|/?8  
I$vM )+v=  
  class filler FEq R7  
  { lL]8~3b  
public : &bw ``e&c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9G)q U  
} ; 3GU JlFj  
o^b4l'&o  
2 }HS`) /  
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: b{i7FRR>o4  
nd?R|._R  
2%oo.?!R  
{nl4(2$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =`y.L5  
*3r{s'm  
^"hsbk&Yu  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^d[ s*,i?  
p@x1B &Z  
hp6%zUR  
+(9qAB7  
二. 战前分析 2 bQC 2  
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。 {S;/+X,  
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 IsjD-t  
\/ 8 V|E  
u%`4;|tI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S/l?wwD  
  /* --------------------------------------------- */ +ysP#uAA  
vector < int *> vp( 10 ); \JX.)&> -  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I_/kJ#7vj  
/* --------------------------------------------- */ 3[E)/~-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); //\UthOT  
/* --------------------------------------------- */ &:ib>EB03=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3kl\W[`?  
  /* --------------------------------------------- */ \hcb~>=C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;}=[( eqA  
/* --------------------------------------------- */ Nq3q##Ut:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ikbz3]F^V  
=W Q_5}  
0o+2]`q)Q  
V9o_Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: >kJEa8  
1._1, _2是什么? Z*Qra4GBl]  
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。 V/jEMJNks  
2._1 = 1是在做什么? Q<F-l. q   
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。 _a3,Zuv  
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。 ;2=H7dq  
zXHCP.Rmg  
(!0=~x|Z[  
三. 动工 5$ra4+k0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e2 ?7>?  
!SFF 79$c  
Y=#g_(4*  
4LBMhLy  
template < typename T > i1#\S0jN  
class assignment L*VO2YI  
  { B3V=;zn3  
T value; YLfZ;W|6u  
public : f9Hm2wV  
assignment( const T & v) : value(v) {} @pKQ}?  
template < typename T2 > 5$|wW}SA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }FTyRHD|  
} ; `Al5(0Q  
^dzg'6M  
K8l|qe  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U_UX *  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W&U Nk,  
\HzI*|*A  
fi2@`37PM  
n>Rt9   
  class holder x@I(G "  
  { U&D"fM8  
public : )&j4F)  
template < typename T > 7O)U(<70  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [8VB"{{&  
  { TuBl9 p'6  
  return assignment < T > (t); ]tVU$9D   
} tCk;tu!d  
} ; ">G|\_ZF  
q,JMmhWaT  
L.[ H   
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: Z5uetS^  
kphv)a4z=  
  static holder _1; ( *(#;|m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^fLePsmd  
J/j?;qx]j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]Xur/C2A  
而不用手动写一个函数对象。 R18jju>Zr  
ov=[g l  
Fvy__ qcHi  
n0T\dc~  
四. 问题分析 u(7PtmV[!  
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。 5_ @8g+~  
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。 m q`EM OH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 iR9 $E  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _91g=pM   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8xQ5[Ov  
zUM;Qwl  
五. 问题1:一致性 *N .f_s  
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?| (>x4X@b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =8r%zLDw  
3hOiHO ;  
struct holder DHO6&8S  
  { 9=j"kXFf  
  // ZkW,  
  template < typename T > a{7>7%[  
T &   operator ()( const T & r) const sS, Swgr  
  { F#X&Tb{  
  return (T & )r; -bo5/`x  
} 2Y)3Ue  
} ; jmbwV,@Q2  
(KDUX t.  
这样的话assignment也必须相应改动: Tw< N  
a a=GW%  
template < typename Left, typename Right > #7IM#t c@  
class assignment G}d-L!YbE'  
  { r=<Oy1m/  
Left l; fQ5V RpWGn  
Right r; C:/O]slH  
public : U5]{`C0H?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :=BFx"Y  
template < typename T2 > Wc4F'}s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S ni Ck*T,  
} ; ')w:`8Tl  
!>g_9'n'  
同时,holder的operator=也需要改动: oZxC.;xJ  
kzqW&`xn?  
template < typename T > ;Ft_ Xiq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LMf_wsp  
  { }1P>^I"[Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); IcMfZ {H1  
} {)j3Pn  
`H6-g=C  
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。 5-M E Oy(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b-8{bP]n  
_ji"##K  
return l(rhs) = r; V,<3uQD9a  
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。 #1i&!et&/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: EELS-qA  
,y}?Z 8?63  
template < typename Tp > 7q<2k_3<  
class constant_t &13qlc6  
  { k{<]J5{7  
  const Tp t; bT<if@h-  
public : n}MW# :eJe  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Yy6Mkw7X  
template < typename T > 79|=y7i#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :c@v_J6C&  
  { 5F{NPKa Q  
  return t; TU4"7]/{M  
} >NWrT^rk  
} ; yrOWC  
?!=yp#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :DTKZ9>2D  
下面就可以修改holder的operator=了 095:"GvO  
_FXvJ}~m  
template < typename T > f]MKNX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )?#*GMWU  
  { U}ei2q\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F.2<G.9  
} G. Z:00x  
_KBN  
同时也要修改assignment的operator() j^#4!Ue  
9MQ!5Zn  
template < typename T2 > S)T]>Ash  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {  O+d7,C  
现在代码看起来就很一致了。 #nV F.  
Gf'qPLK0  
六. 问题2:链式操作 jnfktDV'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Atc<xp  
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。 :ulOG{z  
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。 H`#{zt);  
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。 p|!5G&O,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct U5N/'p%)<  
e&WlJ  
template < typename T > ]v&)mK]n=o  
struct result_1 \vj<9ke&  
  { #zflU99d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F !DDlYUz.  
} ; LT7C>b  
-FRMal4Pg0  
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: |[apLQ6  
h"Qp e'D}  
template < typename T > eT33&:n4  
struct   ref )Qe<XJH!  
  { 77D>;90>?  
typedef T & reference; jFbj)!;  
} ; h3 -y}.VjG  
template < typename T > Bx9R!u5D  
struct   ref < T &> "M#A `b  
  { jdz]+Q`jq  
typedef T & reference; GCaiogiBg  
} ; }+/j/es{]  
9u6GeK~G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jc rLUs+\  
Jg} w{,  
template < typename T > DFDlp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a;a^- n|D  
  { !'|^`u=eL  
  return l(t) = r(t); cP#vzFB0>  
} >&pB&'A a  
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。 }8 V/Cd9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j#:IG/)GL  
7A6Qrfw  
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 (QS4<J"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8t)5b.PS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .V~z6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L=g(w$H  
最后的布局是: W:5uoO]=<  
                Add UnTnc6Bo7W  
              /   \ @ sLb=vb  
            Divide   5 UAleGR`,  
            /   \ &CP]+ at  
          _1     3 N_jpCCG~  
似乎一切都解决了?不。 +H"[WZ5  
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。 #aHPB#  
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。 90g=&O5@O  
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: <}Hfu-PLo  
1jHugss9|  
template < typename Right > p>Z18  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,xcm:; &  
Right & rt) const KHnq%#  
  { 3|++2Z{},  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |E]`rfr  
} 73C7g< Mx  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 M N-j$-y}  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 iO$Z?Dyg9  
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。 9 5cIdF 6m  
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。 c+dmA(JC  
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。 Z+p'3  
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 r|L  
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: "XKcbdr8-  
$TU:iv1Fm  
template < class Action > Dx1f< A1  
class picker : public Action &];:uYmMU  
  { %"yy8~|  
public : :t)<$dtf[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 77zfRSb+  
  // all the operator overloaded 0:C^-zrx  
} ; $M:Ru@Du2  
$u"*n\k>  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ^ "D  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ;\mTm;]G  
%DQ!#Nl*  
template < typename Right > `4Db( ~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A#;TY:D2  
  { KkK !E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V;N'?Gu  
} PR+L6DT_  
zWA~0l.2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l|jb}9(J  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 i3dV2^O  
cXDG(.!n7B  
template < typename T >   struct picker_maker K?J?]VCw  
  { f.e4 C,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }LA7ku  
} ; +$CO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #Y_v0.N  
  { E9N.b.Q)  
typedef picker < T > result; *B*dWMh  
} ; -|cB7 P  
!'5t(Zw5  
下面总的结构就有了: c}u`L6!I3  
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。 ^2f2g>9j_C  
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。 _N1UL?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P`$Y73L  
至此链式操作完美实现。 [kp#  
Yn>y1~  
b0:5i<"w6  
七. 问题3 {Gi:W/jJ  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 E|9'{3$  
w8KVs\/  
template < typename T1, typename T2 > H_&z- g`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JI7.:k;  
  { A< *G;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w~|z0;hC  
} *.P3fVlZ  
(X|`|Y  
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: S(NUuu}S  
_/pdZM,V  
template < typename T1, typename T2 > %YLyh?J  
struct result_2 u.!<)VIJx  
  { 8]2j*e0xV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *Q`y'6S  
} ; d@QC[$qXj  
|]=s  
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? ,\CG}-v@CN  
这个差事就留给了holder自己。 ( L ]C  
    )BX-Y@fpA  
uzO3_.4Y  
template < int Order >  ~=Q|EhF5  
class holder; p}K\rpvJpu  
template <> $ 0Up.  
class holder < 1 > s9 .nU  
  { <x->.R_  
public : 2E/yZ ~2s  
template < typename T > P$hmDTn72  
  struct result_1 o4d[LV4DS  
  { yS"; q  
  typedef T & result; |)pgUI2O[  
} ; "v[?`<53^l  
template < typename T1, typename T2 > -MTO=#5z  
  struct result_2 }DzN-g<K  
  { wPRs.(]_  
  typedef T1 & result; D  Kng.P  
} ; B`;DAsmT  
template < typename T > _ ATIV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =7P(T`j  
  { # fkOm Y7X  
  return (T & )r; ~'3hK4  
} !1{kG%B=  
template < typename T1, typename T2 > ZNjqH[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f<K7m  
  { nv-_\M   
  return (T1 & )r1; +jrMvk"  
} m L,El2  
} ; L\/YS;Y  
= k|hH~  
template <> y|O)i I/g  
class holder < 2 > P;~P:qKd  
  { Ag@R60#  
public : d\ {a&\v  
template < typename T > N^U<;O?YDW  
  struct result_1 $P7G,0-  
  { H>Ws)aCq  
  typedef T & result; lk. ;  
} ; 3!<} -sW4  
template < typename T1, typename T2 > B_uAa5'  
  struct result_2 oHj64fE9  
  { d*(wU>J '  
  typedef T2 & result; %n<.)R  
} ; ,Y_[+  
template < typename T > m<wEw-1.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B9Z=`c.T  
  { /&Vgo ~.J  
  return (T & )r; a"|\n_  
} u*C"d1v=  
template < typename T1, typename T2 > C~([aH@-I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HZ.Jc"+M  
  { |&xjuBC  
  return (T2 & )r2; H,5 ##@X  
} QnPgp(d <  
} ; MI<XLn!*  
z6 A`/ jF}  
nbM7 >tnsk  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Vo-]&u&cr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4}t&AW4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v*.#LJEm  
Df L>fk  
return l(i, j) = r(i, j); AG==A&d>$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Uk0]A  
dtT2h>h9  
  return ( int & )i; DHO+JtO  
  return ( int & )j; q*kieqG  
最后执行i = j; SjRR8p<   
可见,参数被正确的选择了。 !&=%#i  
JHCV7$RS  
lS:R##  
B>TI dQ  
. 7EZB  
八. 中期总结 &ivPY  
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: }bxx]rDl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $}/Q%r  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g :Z, ab4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]p.eFYDh7  
T1}9^3T?{  
`'^&* 7,  
}{(|^s=  
ie+746tFW  
#:?MtVC  
九. 简化 $3C$])k  
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。 UIl^s8/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !Ho=(6V  
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: D;l)&"|r?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 LN?b6s75U  
  +-*/&|^等 ^M Zdht   
2. 返回引用。 9+sOSz~ P  
  =,各种复合赋值等 k-M-=VvA  
3. 返回固定类型。 b[I;6HW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2r]!$ hto  
4. 原样返回。 U2(|/M+  
  operator, ZdJer6:Z}  
5. 返回解引用的类型。 ?-e'gC  
  operator*(单目) b@&ydgmaQ  
6. 返回地址。 :8<\]}J  
  operator&(单目) U.@j !UrZ  
7. 下表访问返回类型。 yfD)|lK  
  operator[] G2x5%`   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6c/Tm0[  
  operator<<和operator>> A -dL_3  
H#joc0?P  
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。 F ;m1I+;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Jc#()4  
%Jr6pmc  
template < typename Left > = +uUWJ&1G  
struct value_return ?+bDFM}  
  { [-bT_X  
template < typename T > vKX $Nf  
  struct result_1 Kb#}f/  
  { 3GSoHsNk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ye8&cZ*.  
} ; sDH|k@K  
3t4_{']:/  
template < typename T1, typename T2 > "16-K%}  
  struct result_2 t*? CD.S  
  { F<UEipe/N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3ppY@_1  
} ; |x AwiF_  
} ; wghz[qe  
3psCV=/z  
&!3=eVg  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3d{v5. C#X  
Y.Er!(pz  
下面我们来剥离functor中的operator() xwH+Q7O&l  
首先operator里面的代码全是下面的形式: SRN:!-  
!S/hH%C  
return l(t) op r(t) RPvOup  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !@_( W   
return op l(t) !8|]R  
return op l(t1, t2) S"iQQV{)Z  
return l(t) op vYD>m~Qc^  
return l(t1, t2) op {9<2{$Og  
return l(t)[r(t)] l.i"Z pik  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )y7SkH|  
AUnRr+o  
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: [G/q*a:K  
单目: return f(l(t), r(t)); H]. 4~ 8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eXaa'bTx  
双目: return f(l(t)); GRC=G&G  
return f(l(t1, t2)); \kiCczW_  
下面就是f的实现,以operator/为例 -o+_PL $\  
6/9h=-w&  
struct meta_divide eo4<RDe<  
  { ]u_^~  
template < typename T1, typename T2 > `F>1xMm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) n ?%3=~9  
  { #N|)hBz9-  
  return t1 / t2; Dk|<&uVV  
} E\r5!45r  
} ; Q~4o{"3.'  
!}()mrIlP  
这个工作可以让宏来做: Z;@F.r  
Y.?|[x0Wh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ XHO}(!l\  
template < typename T1, typename T2 > \ XbJ=lH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hnM|=[wM  
以后可以直接用 O\L(I079  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <ZJ>jZV0*  
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 i&^?p|eKa  
(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。。。) G:.Nq,513  
kNW&rg  
g S;p::  
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 $&m^WrZaY  
nm*!#hx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^sq3@*hCw  
class unary_op : public Rettype Kg>+5~+E?q  
  { L_jwM ^8  
    Left l; IPcAE!h6zN  
public : k 6~k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :&`Yz   
c3|;'s  
template < typename T > yov:JnWo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [^W4%S  
      { J1"u,HF*(  
      return FuncType::execute(l(t)); "2CiW6X[M  
    } c?d+>5"VX  
4i[3|hv'  
    template < typename T1, typename T2 > +I2P{7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J=TbZL4y}4  
      { )^)VyI`O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); IgC)YIhd  
    } 4(&00#Yxg2  
} ; =[`wyQe`_  
`NV =2T  
<P( K,L?r  
同样还可以申明一个binary_op LaJc;Jt$  
G`w,$:,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -nO('(t  
class binary_op : public Rettype uavts9v<  
  { 7(~^6Ql!  
    Left l; 'E0{zk  
Right r; f+s'.z%  
public : B l'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v>g1\y Iw  
XFmnZpqXH  
template < typename T > W #qM$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P _Zf(`jJ  
      { n<lU;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wH!]B-hn  
    } +F 6KGK[  
{C*mn!u  
    template < typename T1, typename T2 > (7}v }3/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *ARro Ndr  
      { 8dUwJ"<5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); nAd 4g|  
    } 7G%`ziZ  
} ; xzMa[D4(  
`X^ 4~6/q  
[fR<#1Z  
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 *D;B%j^;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ec0Ee0%A]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \I,<G7!0  
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。 Qkqn~>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! zv#i\8h^p  
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。。。 GFlsI-*`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 GWA_,/jS%  
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) 7"*- >mg  
下面是修改过的unary_op pq-zy6^  
K( 6=)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \s<iM2]Kl  
class unary_op G~4^`[elB  
  { X.Z?Ie  
Left l; I U 4[}x  
  ":"M/v%F  
public : sNX$ =<E  
R,Tw0@{O*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,3GM'e{hV  
w ^`n  
template < typename T > R) @ k|  
  struct result_1 d-N<VVcy\  
  { ])~*)I~Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q6%m}R  
} ; K]kL?-A#'  
W .Hv2r3  
template < typename T1, typename T2 > l*'jqR')h^  
  struct result_2 aQFYSl  
  { MQ\:/]a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2E2J=Do  
} ; 6tG9PG98q9  
,=oq)Fm]  
template < typename T1, typename T2 > .#j)YG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5/P?@`/ eT  
  { S*#y7YKI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 30<dEoF  
} "-<u.$fE  
`r>WVPS|  
template < typename T > b;m6m4i'f{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mvUYp,JECl  
  { R"O9~s6N  
  return OpClass::execute(lt(t)); M_79\Gz"  
} =nid #<X  
~`-9i{L  
} ; #0xvxg%{  
%$]u6GKabi  
h.2!d0j]  
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 #llc5i;  
好啦,现在才真正完美了。 SfL,_X]*  
现在在picker里面就可以这么添加了: uVscF 4  
>%[(C*Cks  
template < typename Right > ?m?e2{]u,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _FdWV?  
  { }clFaT>m?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8zVXQ!'  
} &]vd7Q.t  
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。 u3k+Xg:  
XkdNWR0  
$AsM 9D<BE  
3\D jV2t  
5>A3;P  
十. bind iNQk{n  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ix!u#7  
先来分析一下一段例子 1Kc* MS  
qM1$?U  
&LL81u6=S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +p<Y)Z( >6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /;.M$}Z>`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Xd|5{  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 3tLh{S?uJ  
我们来写个简单的。 mDV 2vg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^Gd <miw  
对于函数对象类的版本: 9w0 ^=   
n:<avl@o<  
template < typename Func > {v`wQM[  
struct functor_trait CSsb~/Oxu  
  { t 8M3VGN  
typedef typename Func::result_type result_type; W8":lpp  
} ; jH:*x$@ =  
对于无参数函数的版本: 6d`qgEM3  
NQxx_3*4O  
template < typename Ret > 7{tU'`P>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \9fJ)*-  
  { qZdA%  
typedef Ret result_type; IyEfisOK?  
} ; <(t{C8>g%  
对于单参数函数的版本: shD4";8*@  
: q>)c]  
template < typename Ret, typename V1 > :9DyABK=Cv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u9{SG^  
  { N\"Hf=Y(~  
typedef Ret result_type; F}.R -j#  
} ; Sd F+b+P]  
对于双参数函数的版本: 7g5Pc_  
cA+T-A]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ef7BG(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p//mV H%  
  { 4p7j "d5  
typedef Ret result_type; :IX,mDO  
} ; DUSQh+C  
等等。。。 O1@3V/.Wu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy riF-9 %i  
PWeWz(]0Z4  
template < typename Func > 4B9D  
struct func_return PM i.)%++  
  { {Mb2X^@7  
template < typename T > i=R%MH+  
  struct result_1 K8/jfm  
  { ~z^49Ys:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;?q-]J?  
} ; j115:f  
]XcWGQv~  
template < typename T1, typename T2 > a ]:xsJ~  
  struct result_2 ?\I@w4  
  { 6"[J[7up  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y[|9 +T  
} ; ahdwoB   
} ; 2%v6h  
p' 6h9/  
t%%zuqF`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6-~ZOMlV  
G)?j(El  
template < typename Func, typename aPicker > <00nu'Ex1v  
class binder_1 P1z:L  
  { }~Do0XUH  
Func fn; \?wKs  
aPicker pk; 1h|qxYO  
public : Pc`)D:/}R  
p(-EtxP  
template < typename T > /eT9W[a  
  struct result_1 ]heVR&bQ  
  { xi=0 kO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vT MCZ+^g  
} ; OLWn0  
S(Z\h_m(  
template < typename T1, typename T2 > k%8kt4\wn6  
  struct result_2 M;W&#Fz%  
  { 03A QB;.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y<*\D_J  
} ; P^ht$)Y  
5R)IL 2~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MskO Pg  
lKf kRyO_S  
template < typename T > A~ v[6*~>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;pS+S0U   
  { ,gW$m~\  
  return fn(pk(t)); '"XVe+.O  
} P9R-41!  
template < typename T1, typename T2 > |z8_]o+|r1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C8do8$  
  { eY%Ep=J  
  return fn(pk(t1, t2)); JvEW0-B^l,  
} 3UF^Ff<wo  
} ; 4uH} SG[  
RameaFX8  
Unansk  
一目了然不是么? $m-C6xC/  
最后实现bind C8i4z  
\),zDO+  
V)4?y9xZv  
template < typename Func, typename aPicker > \ KsKb0sM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e A3 NyL  
  { bMsThoePT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5z_Kkf?o  
} @+_pj.D  
xSO5?eR"u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~[kI! [  
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。 d|`8\fq  
fB&i{_J  
十一. phoenix zsj]WP6 j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: z =\ENG|x#  
0C3Y =F  
for_each(v.begin(), v.end(), Q<DXDvL  
( >s!k"s,  
do_ Y9 Bk$$#\  
[ xT( pB-R  
  cout << _1 <<   " , " /XA*:8~!  
] 9xK#( M  
.while_( -- _1), bdvpH DA  
cout << var( " \n " ) WRRR"Q$  
) !b+!] 2~g}  
); P(o>UDy  
T!pA$eE  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: :o87<) _F  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor hD7vjg& Z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !HtW~8|:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oA:`=f%\  
. Y$xNLoP[  
]dV $H  
template < typename Cond, typename Actor > ++ 5!8Nv  
class do_while 2f{a||  
  { #Uep|A  
Cond cd; 1(_[awBx  
Actor act; Su[(IMw  
public : E$A=*-u  
template < typename T > @7;}6,)  
  struct result_1 Q'hs,t1<  
  { &os:h] C  
  typedef int result_type; 5|`./+Ghk  
} ; pV!WZ Ufg  
2|(lKFkQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "\]]?&  
1.<gC  
template < typename T > F7/%,vf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uJ fXe  
  { ]l3Y=Cl  
  do T-iQ!D~  
    { meXwmO  
  act(t); ^; }Y ZBy  
  } gKmF#Z"\  
  while (cd(t)); '#oH1$W]  
  return   0 ; ^ 4p$@5zH  
} " YOl6n  
} ; H(O|y2   
0QW;=@)d  
($8!r|g5#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4Me3{!HJz  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 )T&r770  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 2z AxGX  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ;!7M<T$&  
下面就是产生这个functor的类: -a"b:Q  
I47sqz7  
5^CWF|  
template < typename Actor > gR_Exs'K  
class do_while_actor w'y,$gtX/  
  { k! x`cp  
Actor act; aWP9i &  
public : M"msLz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rt?*eC1b+Z  
aZ|S$-}  
template < typename Cond > W[e2J&G  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; bweAmSs  
} ; 5d# 73)x$  
$:UD #eh0?  
rd24R-6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8o).q}>&  
最后,是那个do_ <K>qK]|C  
m,6[;  
fEt BodA)  
class do_while_invoker o3NB3@uj<  
  {  `=B v+  
public : Cy)QS{YX  
template < typename Actor > r Cz,XYV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'z=d&K  
  { 6(Ntt  
  return do_while_actor < Actor > (act); nQg_1+  
} LY#V)f  
} do_; _?K,Jc8j.  
d6 9dC*>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Id>I.e4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ; 0M"T[c  
最后来说说怎么处理break和continue >66 `hZ  
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。 N-Bw&hEZ  
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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