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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +;lDU}$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }6\,kFc  
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, ?V8Fgd  
XXum2eA  
4"kc(J`c  
mc%. 8i  
  class filler nUpj+F#  
  { Q4-d|  
public : e}yF2|0FD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (0q`eO2  
} ; z2YYxJ c&w  
!~9ASpqvPy  
O=7S=Rm4&  
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: _Sfu8k>):  
/C Xg$%\  
-LRx}Mb9  
Z,2?TT|p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [-VH%OM  
~ Ze!F"  
I F6$@Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -d'F KOD  
M?sax+'  
.8^mA1fmX  
z0 /+P  
二. 战前分析 Z40k>t D  
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。 nc:/GxP  
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 0SYJ*7lPX  
S?JCi =  
KPO w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /kG?I_z  
  /* --------------------------------------------- */ -c?x5/@3  
vector < int *> vp( 10 ); N.q~\sF^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?wG  
/* --------------------------------------------- */ i /[{xRXiR  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z3i`O La  
/* --------------------------------------------- */ `)y ;7%-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); DSRc4 |L  
  /* --------------------------------------------- */ i4D]>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 51|s2+GG  
/* --------------------------------------------- */ C;HEv q7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $7Hwu^c(  
e8 ]CB  
F]6G<6T[  
I2CI9,0  
看了之后,我们可以思考一些问题: jy.L/s  
1._1, _2是什么? C('D]u$Hdk  
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。 &%j`WF4p  
2._1 = 1是在做什么? d^RcJ3w  
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。 HN NeH;L  
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。 {z_cczJ-  
/ojwOJ  
a. D cmy{  
三. 动工 c Q-#]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D? %*L  
W)r|9G8T  
mv:@D  
}w35fG^  
template < typename T > _@XueNU1hS  
class assignment )?SFIQ=  
  { ]@z!r2[  
T value; &77J,\C$:  
public : R P~67L  
assignment( const T & v) : value(v) {} N*Q*>q  
template < typename T2 > B"> Ko3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [rcM32  
} ; <Nrtkf4-O  
Pzzzv^+  
4K:Aqqhds  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )fXw~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F~eYPaEKy!  
z.hq2v  
U9`Co&Z2  
4uO88[=  
  class holder >qy62:co  
  { ]Whv%  
public : 3n7>qZ.d  
template < typename T > SHPDbBS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X1B)(|7$  
  { H?r~% bh  
  return assignment < T > (t); sYXLVJ>b  
} tE-bHu370  
} ; ,ov$` v  
nt>3i! l  
8~,zv_Pl  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %u9 Q`  
a+v.(mCG  
  static holder _1; k}g4?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ehr\lcS<  
r\fkx>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u8?$W%eW  
而不用手动写一个函数对象。 XLiwE$:t%  
Xbx=h^S  
VSUWX1k4%  
`*Wg&u  
四. 问题分析 Es}`S Ie/  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 VgbT/v  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 S3HyB b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *\:sHVyG(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g51UIN]o-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 a6 :hH@,  
nvQX)Xf  
五. 问题1:一致性 "+O/OKfR0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| L^C B#5uG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XkUwO ]  
?vWF[ DRd'  
struct holder %b_0l<+  
  { G 9 &,`  
  // TEer>gD:v  
  template < typename T > Zr6.Nw  
T &   operator ()( const T & r) const x5g&?2[  
  { kene' aDm  
  return (T & )r; vY4}vHH2  
} \O~/^ Y3U!  
} ; #d<"Ub  
1\lZ&KX$i  
这样的话assignment也必须相应改动: <ir]bQT  
By[M|4a  
template < typename Left, typename Right > 5(1c?biP&  
class assignment :>ca).cjac  
  { R$dNdd9m  
Left l; hDg"?{  
Right r; N2j^fZd_  
public : "ig)7X+Wz|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~A%+oa*2~  
template < typename T2 > /Trbr]lWy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7&jq  =  
} ; 3TV4|&W;  
D\J.6W  
同时,holder的operator=也需要改动: x<w-j[{k_K  
6e.l# c!1}  
template < typename T > 7z\ #"~(.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |G/)<1P  
  { mss.\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); S&l [z,  
} %<O~eXY  
O\=Zo9(NHF  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1x##b [LC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /Wl8Jf7'  
rOYYZ)Qw  
return l(rhs) = r; plr3&T~,&S  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 kbH@h2Ww  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L|b[6[XTHL  
2*gB~Jn4  
template < typename Tp > p,(W?.ZDN?  
class constant_t c*R\fQd  
  { Ed-3-vJej6  
  const Tp t; h~._R6y  
public : I;?PDhDb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ms3GvPsgv  
template < typename T > s6}SdmE  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X4'!:&  
  { I 5ZDP|  
  return t; &oZU=CN  
} 77+3CME{'  
} ; eQ[}ALIq  
;/ |tU o$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 psiuoYf  
下面就可以修改holder的operator=了 heWQPM|s  
Ix(,gDN  
template < typename T > Ne3YhCC>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tK#/S+l  
  { '4M;;sKW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WD kE 5  
} i>-#QKqJ  
.>}Z3jUrf  
同时也要修改assignment的operator() 8y[Rwa  
#l9sQ-1Q  
template < typename T2 > &(p5z4Df  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pnL[FMc  
现在代码看起来就很一致了。 Ll#W:~  
rAqS;@]0  
六. 问题2:链式操作 QaA?UzB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5xj8^W^G9  
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。 "So "oT1  
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。 (?GW/pLK]  
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。 1BP/,d |+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sS4V(:3s  
7dE.\#6r  
template < typename T > ![I|hB  
struct result_1 Dwr"-  
  { OP=-fX|*Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; i ;Kax4k  
} ; '9Q#%E!*  
rmWs o b  
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: CQ{{J{pU"  
JIYzk]Tj  
template < typename T > 68<W6z  
struct   ref _sL;E<)y(  
  { U(OkTJxv+  
typedef T & reference; tt6GtYrC 1  
} ; +nB0O/m'U  
template < typename T > RHbbj}B  
struct   ref < T &> ;v.J D7  
  { r%$\Na''  
typedef T & reference; {(t R<z)  
} ; (WY9EJ<s,  
v:w^$]4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /3sX>Rj  
'0o^T 7C  
template < typename T > t0/Ol'kgs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const cBOt=vg,5  
  { 4? rEO(SZ  
  return l(t) = r(t); 1M55!b  
} |(,{&\  
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。  =Uo*-EH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y ;E'gP-J  
xh25 *y  
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 Z>X]'q03  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]F;1l3I-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \F+".X#jh  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ul 85-p  
最后的布局是: LN5q_ZvR  
                Add TT#V'r\  
              /   \ J*:_3Wsy  
            Divide   5 497l2}0  
            /   \ qwn EVjf  
          _1     3 pu ?CO A  
似乎一切都解决了?不。 }w >UNGUMh  
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。 7xWJw  
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。 *M>~$h7  
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: w`M`F<_\:  
RjrQDh|((  
template < typename Right > ip*^eS^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4/ q BD  
Right & rt) const +Oo-8f*  
  { MhD=\Lpj\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z 9WeOs  
} c]$$ap  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J{XRltI+  
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。 I1K%n'D  
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。 ^R(=4%8%"  
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。 $?[pcgv  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 )U]q{0`  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? :DuEv:;v  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ;/IX w>O(/  
_t4(H))]vG  
template < class Action > 5 5Mtjqfp  
class picker : public Action o>&pj  
  { z  fy(j  
public : 9d=\BBNZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} G_ ~qk/7mF  
  // all the operator overloaded E4.A$/s8[  
} ; pY%KI  
-?IF'5z  
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。 ``{GU}n  
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: x>A[~s"|N  
m<*+^JN  
template < typename Right > !#e+!h@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Q?`s4P)14o  
  { D})12qB;u9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (b"q(:5oX  
} &#.>-D{  
2Ib 1D  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sP=^5K`g  
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。 ]j$(so"  
mGF)Ot R  
template < typename T >   struct picker_maker h^14/L=|  
  { qc3,/JO1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @ @(O##(7  
} ; T5:xia>8O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7pnlS*E.  
  { @2_ E9{T  
typedef picker < T > result; L(1} PZ  
} ; Z,~@_;F  
M@*Y&(~  
下面总的结构就有了: z|(<Co8#.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 :vaVghN\  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Wu8zK=Ve(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 fZnq5rTk"  
至此链式操作完美实现。 0[7"Lhpd  
XCXX(8To0=  
"zqa:D26  
七. 问题3 [l<&eI&ln  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 A2P.5EN  
1jPh0?BY  
template < typename T1, typename T2 > l=$?#^^ /  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5rQu^6&  
  { KAu>U3\/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >5 Y.  
} 2nL*^hhh  
lJx5scN [  
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: Wdj|RKw  
)vuIO(8F#  
template < typename T1, typename T2 > (>lH=&%zj  
struct result_2 OcC|7s" ,  
  { u6MU @?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (rBYE[@,  
} ; E9 @Sc>e  
f9d{{u  
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? I"KosSs  
这个差事就留给了holder自己。 ^E+fmY2a  
    Q j|tD+<  
<;1M!.)5  
template < int Order > { qCFd  
class holder; t2m7Yh5B  
template <> K<pZ*l  
class holder < 1 > }-9 c1&m  
  { y*=Ipdj  
public : VG50n<m9  
template < typename T > Q=#FvsF#z3  
  struct result_1 2j ]uB0  
  { $Ny:At  
  typedef T & result; T&Z*=ShH  
} ; `9\^.g)  
template < typename T1, typename T2 > Z4gn7 'V  
  struct result_2 *|;`Gp  
  { 0 c,!<\B  
  typedef T1 & result; @V^5_K  
} ; 2a 7"~z~  
template < typename T > /^X)>1)j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -%V~ 1  
  { <B @z>V  
  return (T & )r; PO:sF]5  
} $gL^\(_3H  
template < typename T1, typename T2 > w`dSc@ :  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HLc3KYIk  
  {  <$K7f  
  return (T1 & )r1; f=8{cK0j  
} 4VC8#x1  
} ; q_"w,28  
W?[ C au-  
template <> l?Ls=J*  
class holder < 2 > E, oR.B  
  { ,VzbKx,  
public : gebL6oc%  
template < typename T > Wo,93]  
  struct result_1 0;4 YU%u  
  { <vxTfE@>bp  
  typedef T & result; }2Y`Lr  
} ; (''w$qq"D  
template < typename T1, typename T2 > (io[O?te  
  struct result_2 4C*0MV  
  { ,zZ@QW5  
  typedef T2 & result; !lM.1gTTC  
} ; 6#a82_  
template < typename T > C+dz0u3s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'X ?Iho  
  { :dxKcg7  
  return (T & )r; >Qg-dJt[  
} D/,(xWaT  
template < typename T1, typename T2 > cu)B!#<!&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1hc`s+N  
  { O.-A)S@  
  return (T2 & )r2; bwJluJ, E  
} E[BM0.#bZ  
} ; Q~KzcB<  
} na@gn  
S5YEz XG  
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> >。 %:OX^ ^i;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: nE bZ8M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: TJZ arNc$  
G 6xN R  
return l(i, j) = r(i, j); b7gN|Hw5 H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b.9[Vf_G  
HJd{j,M  
  return ( int & )i; ?>gr9w\  
  return ( int & )j; NH*"AE;  
最后执行i = j; 7Rc>LI* '  
可见,参数被正确的选择了。 6:Y2z!MLO  
D'^UZZlI^I  
#Kx @:I  
Tz0XBH_  
su\`E&0V+  
八. 中期总结 (.5Ft^3W  
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: <vb7X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Q9;VSF)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *Y!RU{w+Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b~<:k\EE  
f>&*%[fw  
*<}R=X.  
46B'Ec  
Q:'r p  
F'JT7# eX  
九. 简化 8I<j"6`+Q  
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。 A.RG8"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `\/\C[Gg  
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: $FZcvo3@*S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B$7Cjv  
  +-*/&|^等 `P$X`;SwE  
2. 返回引用。 Fzn !  
  =,各种复合赋值等 0<^Q j.(9  
3. 返回固定类型。 Vo|[Z)MO`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~ftR:F|9  
4. 原样返回。 APCE }%1U  
  operator, 4ti,R'  
5. 返回解引用的类型。 U r8JG&,  
  operator*(单目) k?1e + \  
6. 返回地址。 y'z9Ya  
  operator&(单目) _94R8?\_V7  
7. 下表访问返回类型。 tJGK9!MH{(  
  operator[] {s6hi#R>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }%^3  
  operator<<和operator>> c6iFha;db  
^g.H JQ'vF  
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。 [@]i_L[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L=WKqRa>4  
qca=a }  
template < typename Left > Pu'NSNT  
struct value_return K@{R?j/+  
  { xqauSW  
template < typename T > (UTA3Db  
  struct result_1 WmRu3O  
  { IGlM} ?x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -U\s.FI.AR  
} ; $+,kibk*R  
R3.8Dr 0f  
template < typename T1, typename T2 > 42:,*4t(  
  struct result_2 RVF<l?EI4R  
  { /2Ok;!.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; def\=WyK  
} ; x&$8;2&.  
} ; Digx#'#jf  
%/SHB  
v+( P4f S  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p4 $4;)  
3{TE6&HIa  
下面我们来剥离functor中的operator() zy|h1 .gd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qa4j>;  
hZ')<@hNP  
return l(t) op r(t) pr1kYMrqri  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \FnR'ne  
return op l(t) oxJAI4{y 4  
return op l(t1, t2) e+?;Dc-SJ\  
return l(t) op r?pN-x$M=  
return l(t1, t2) op Dv4 H^  
return l(t)[r(t)] -a'D~EGB^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Lzx/9PPYn  
N9u {)u  
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: 4E$d"D5]>p  
单目: return f(l(t), r(t)); \{qtdTd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +F>erdV  
双目: return f(l(t)); Z@AN0?,`~o  
return f(l(t1, t2)); e488}h6#m  
下面就是f的实现,以operator/为例 K 28s<i`  
(-@I'CFd  
struct meta_divide KHM,lj*  
  { SPauno <M  
template < typename T1, typename T2 > jY ;Hdb''  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $^YHyfh  
  { cqcH1aSv  
  return t1 / t2; '>Thn{  
} n 8FIxl&u  
} ; j{/5i`5m  
V}FH5z |  
这个工作可以让宏来做: 4{0vdpo3F  
<)"2rxX&5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *zdUCX  
template < typename T1, typename T2 > \ n- 1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P!{J28dj  
以后可以直接用 |\)Y,~;P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) a|k*A&5u2  
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 u_b6u@r7  
(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。。。) n;>r  
FS*J8)  
" ^!=e72  
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 F3x*dq2  
cb/$P!j7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ziv+*Qn_b4  
class unary_op : public Rettype ?ea5k*#a  
  { Ml )<4@  
    Left l; sXY{g0%  
public : o ?aF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wBEBj7(y  
c4bvJy8  
template < typename T > 7Oi<_b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t&IWKu#  
      { >;}(? +|f  
      return FuncType::execute(l(t)); - <tTT  
    } 3w/z$bj  
b$tf9$f  
    template < typename T1, typename T2 > 7_eV.'h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zXx A"  
      { Ym$`EN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :j`XU  
    } fe}RmnAC  
} ; "kKIv|`  
tv; ?W=&P  
l>("L9  
同样还可以申明一个binary_op -.-@|*5  
%~0]o@LW7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 51ILR9 Bc_  
class binary_op : public Rettype (.b!kfC  
  { iL~(BnsF  
    Left l; <1`MjP*w  
Right r; Of eM;)  
public : :\%hv>}|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B|=S-5pv*  
Qh]k)]+*|  
template < typename T > ]|[mwC4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7(H?3)%0  
      { SE$l,Z"[*b  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6}*4co  
    } &0{&4,  
BT f  
    template < typename T1, typename T2 > Hdjp^O!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \JP9lJ3<  
      { -tp3qi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T7(d  
    } "i!W(}x+  
} ; cu#r#0U-  
'yh)6mid  
+u lxCm_lV  
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 %iZ~RTY6 !  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qr~zTBT] E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P7 5@Yu(  
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。 gmOP8.g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~ x J#NC+  
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。。。 CU/Id`"tW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1`Uu;mz  
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) WISK-z  
下面是修改过的unary_op Ol;"}3*Z*  
X& XD2o"rt  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > U?EXPi61Z  
class unary_op kAW2vh  
  { G%CS1#  
Left l; i\* b<V  
  ;U?323Z  
public : W>[TFdH?  
uY3?(f#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *QoQ$alHH  
UAC"jy1D  
template < typename T > GMpg+rK  
  struct result_1 )1<GSr9  
  { oYWHO<b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _znpzr9H  
} ; On,z# A  
5K =>x<  
template < typename T1, typename T2 > LfvRH?<W  
  struct result_2 "rpP  
  { `mquGk|)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7&Ie3[Rm_3  
} ; C`8.8  
`/(9 #E  
template < typename T1, typename T2 > Q@C  y\l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v5W-f0Jo  
  { {$C"yksr  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [6nN]U~Y  
} rt\.|Hr4s  
P+rDln {  
template < typename T > PE6ZzxR|U<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c3O&sa V!  
  { G6X5`eLQ  
  return OpClass::execute(lt(t)); i,l$1g-i  
} Z{_YH7_  
(?P\;yDG  
} ; mqiCn]8G  
=ibKdPtTh^  
L; <Pod  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug IkQ,#Bsb[  
好啦,现在才真正完美了。 bFJ>+ {#  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9Wdx"g52_D  
r$,Xv+}  
template < typename Right > zOis}$GR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z jXn,W]~  
  { 35fj-J$8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xBE}/F$ 45  
} SYgkYR  
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。 I8\R7s3  
ZD4:'m`T/  
t]ID  
0 l+Jq  
k jx<;##R8  
十. bind :79u2wSh  
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。 ]'0}fuV  
先来分析一下一段例子 <Q_E3lQy/  
tl=e!  
D+Z2y1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $qiM_06  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *^ua2s.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2 yRUw  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ixB"6O  
我们来写个简单的。 'lOpoWDL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c']m5q39'  
对于函数对象类的版本: :{ai w?1  
+O7GgySx  
template < typename Func > HzAw rC  
struct functor_trait S|m|ulB  
  { Pt/F$A{Cj  
typedef typename Func::result_type result_type; b\UE+\a&  
} ; )vGxF}I3  
对于无参数函数的版本: O*>`md?MH  
perhR!#J  
template < typename Ret > 9e;:(jl^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D*g K,`  
  { w$jSlgUHy)  
typedef Ret result_type; q( %)^C  
} ; 7H?lR~w  
对于单参数函数的版本: R 3*{"!O  
K!v\r"N  
template < typename Ret, typename V1 > xN!In-v[j;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Xj<xen(  
  { 4@M`BH`  
typedef Ret result_type; ]#W9l\  
} ; 6U1_Wk?   
对于双参数函数的版本: 2F/oWt|w?  
NH+N+4dEO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ##s :Ww  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  *1 *i5c  
  { sl)]yCD|5  
typedef Ret result_type; $|I hO  
} ; nHQWO   
等等。。。 !#PA#Q|cO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (Y  
RAA,%rRhu(  
template < typename Func > 43*;"w=  
struct func_return 2|${2u`$&y  
  { =0>[-:Z  
template < typename T > |W5lhx0U  
  struct result_1 i({MID)/_  
  { ^$y`Q@-9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; USKC,&6&}  
} ; v|nt(-JX  
<=%G%V_s  
template < typename T1, typename T2 > LKg9{0Y:  
  struct result_2 )qRE['M  
  { !z]{zM%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %]o/p_<  
} ; &jh17y  
} ; Nh^q&[?  
5-:H  
`~ h8D9G  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8(* ze+8  
Ba76~-gK$  
template < typename Func, typename aPicker > 8o466m6/  
class binder_1 %Ybr5$_  
  { rE?B9BF3O  
Func fn; r>t|.=!  
aPicker pk; 07>D G#  
public : Q$Q:Jm53  
5L,q,kVS  
template < typename T > S~^]ib0  
  struct result_1 /&5:v%L  
  { N"zl7.E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^j2z\yo  
} ; H:mcex  
Li\b ,_C  
template < typename T1, typename T2 > jOL=vG  
  struct result_2 lN_b&92  
  { gj82qy\:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G~/*!?&z  
} ; [2ri=lf,  
d,o|>e$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Us3zvpy)o  
.~|[* q\  
template < typename T > ?_. SV g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q fL8@W~e  
  { @QDpw1;V'  
  return fn(pk(t)); tZ:fh  p  
} z\Z+>A  
template < typename T1, typename T2 > 2c3/iYCKP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WmE4TL^8?  
  { |oR#j `  
  return fn(pk(t1, t2)); vhN6_XD  
} .GvZv>  
} ; {T3wOi  
X @X`,/{X  
iN2591S  
一目了然不是么? ucUu hS5  
最后实现bind #_zj5B38E  
jIWX6  
T;3B_ lu]  
template < typename Func, typename aPicker > 0&c<1;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R[H#a v  
  { \M~uNWv|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B XO,  
} |lh&l<=(f  
ULxgvq  
2个以上参数的bind可以同理实现。 l;h5Y<A%?  
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。 *7),v+ET  
GZ.KL!,R!  
十一. phoenix cpx:4R,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: U \jFB*U  
KD'}9{F,  
for_each(v.begin(), v.end(), X&!($*/  
( 6`5DR~  
do_ $"3cN&  
[  xC2y/ ?  
  cout << _1 <<   " , " o>I,$=  
] \$,8aRT>#U  
.while_( -- _1), ,?!MVN-  
cout << var( " \n " ) i$H9~tPs  
) kuv+TN  
); 1z@{ 4)  
S*H @`Do%d  
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: \_/dfmlIZ  
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 MFqb_q+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >vNE3S_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $Eo-58<q  
s2 $w>L  
2=X.$&a  
template < typename Cond, typename Actor > t5EYu*  
class do_while [\=1|t5n~  
  { }q:4Zh'l!  
Cond cd; (1%A@ 4  
Actor act; H~W=#Cx  
public : GsIqUM#R  
template < typename T > JY$;m3h  
  struct result_1 yRt7&,}zL  
  { Q=^TKsu  
  typedef int result_type; O66b^*=N}x  
} ; n^/)T3mz{  
!~Kg_*IT  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m|PJwd6  
=an 0PN  
template < typename T > c>wn e\(5H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v R ! y#  
  { 4C9k0]k2  
  do 6e"Lod_ L  
    { ,m5tO  
  act(t);  Bm&6  
  } ;t4YI7E*  
  while (cd(t)); `?SLp  
  return   0 ; VhU,("&pm  
} c+:^0&l  
} ; LmPpt3[  
)&ucX  
H_w?+Rig  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ZN!<!"~  
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。 {}BAQ9|q  
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。 3lN@1jlh  
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。 l_P90zm39!  
下面就是产生这个functor的类: U"L-1]L  
BxB B](  
zEw~t&:e  
template < typename Actor > Sp[]vm8N  
class do_while_actor 2FR 5RG oD  
  { gN[^ ,u  
Actor act; ^O&&QRH~w  
public : ~ F>'+9?Sn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fPG3$<Zr  
h79~d%-  
template < typename Cond > h/*@ML+bB8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; J#\oc@  
} ; W4)bEWO+q  
yn.[-  
TpxAp',#7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X5+$:jq&  
最后,是那个do_ ix5<h }  
Twk<<  
j k&\{  
class do_while_invoker @I?: x4  
  { j)#GoU=w  
public : 0KjCM4t  
template < typename Actor > }U|Vpgd!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mBQpf/PG  
  { j2mMm/kq\  
  return do_while_actor < Actor > (act); Qki? >j"  
} I 1Yr{(ho  
} do_; Nr`v|_U  
@IOl0db  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? i\=I` Yn+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  I^G6aw  
最后来说说怎么处理break和continue @QF;m  
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。 Q|G|5X  
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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