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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <0[{Tn  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1VW;[ ocQ  
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, gv=mz,z  
e'<pw^I\  
6T%5vg_};'  
Y.$InQ gL  
  class filler J"w!Q\_  
  { ]h (TZu  
public : u7|{~D&f  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [BS3y`c  
} ; y^; =+Z  
uA;3R\6?  
wK 8/`{B9  
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: />fP )56*  
'BT}'qN  
T-7'#uB.m  
x}TDb0V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); OHnHSb'?\  
$cO"1mu  
aubmA0 w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <}pwFl8C)  
% '>S9Ja3  
!O$*/7  
a!"81*&4#  
二. 战前分析 66\0JsT?3  
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。 ld1t1'I'  
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 DM6oMT  
l*[.  
myH:bc>6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o{*8l#x8  
  /* --------------------------------------------- */ pL$UI3VCP  
vector < int *> vp( 10 ); 7> -y,?&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m:TS .@p  
/* --------------------------------------------- */ bhXH<=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); U*8;ZXi  
/* --------------------------------------------- */ ? WWnt^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Kq/W-VyGh  
  /* --------------------------------------------- */ i |>K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); W38My j!  
/* --------------------------------------------- */ qF6YH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D={|&:`L e  
bo&!oY#  
owe362q  
k/nOz*  
看了之后,我们可以思考一些问题: {! RW*B  
1._1, _2是什么? s-r$%9o5  
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。 Ah)OyO6  
2._1 = 1是在做什么? *iF>}yhe  
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。 W|=?-  
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。 7Z>u|L($m  
GCrh4rxgg  
|0(Z)s,  
三. 动工 b:7;zOtF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [!{*)4$6  
64}Oa+*s  
M;W{A)0i1  
9\*xK%T+  
template < typename T > Cog Lo&.  
class assignment =mCUuY#  
  { j'-akXo<  
T value; JnCY O^Qj  
public : .LafP}%  
assignment( const T & v) : value(v) {} f+0dwlIlC$  
template < typename T2 > iR4CY-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9>psQ0IRvr  
} ; MoA2Cp;8X  
GFvZdP`s4  
, j ,[4^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >H@ dgb  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }M f}gCEW  
I"3Qdi  
?)Lktn9%  
TJ`E/=J!  
  class holder hC}A%_S  
  { WX 79V  
public : /-4i"|  
template < typename T > Z5Ao3O@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;^:~xJFx|  
  { N`y!Km  
  return assignment < T > (t); \~xsBPX+x  
} p<'mc|hGq  
} ; g=pz&cz;>\  
tjOfekU  
8_f0P8R!y  
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: df#DKV:  
@Th.=  
  static holder _1; '2zo  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (|ga#%iI  
^`YSl*:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r0QjCFSF=  
而不用手动写一个函数对象。 FqsG#6|x  
3z: rUhA  
qYIBP?`g  
EBw}/y{Kt  
四. 问题分析 )aqu f<u@  
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。 u4$d#0sA  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 dT,X8 "  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i[d-n/)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 KBzEEvx/$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6luCi$bL  
)QaJYC^+  
五. 问题1:一致性 m*P~X*St  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ?`\<t$M  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /j -LW1:N  
\UJ:PW$7  
struct holder n5UcivyX  
  { (W3R3>;  
  // 3w {4G<I  
  template < typename T > ;eG%#=>  
T &   operator ()( const T & r) const bm%2K@ /U  
  { 8[f]9P/i  
  return (T & )r; xQ1&j,R]  
} ;#/b=j\pi  
} ; N3vk<sr@  
'n4zFj+S  
这样的话assignment也必须相应改动: DXKk1u?Tq  
3`#sXt9C  
template < typename Left, typename Right > nUmA  
class assignment ErB6fl  
  { {>QrI4*A  
Left l; +ls *04  
Right r; HJBUN1n  
public : }K"=sE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A &w)@DOe  
template < typename T2 > E3,Z(dpX!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } w \0=L=J  
} ; lDp5aT;DsM  
Dr(.|)hv[&  
同时,holder的operator=也需要改动: I" sKlMD  
l:Ci'=  
template < typename T > TKoO\\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }M'\s  
  { 9jaYmY]~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s26s:A3rh  
} E'[pNU*"x-  
28X)s!W'  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 }}grJh>tGg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f(D?g  
U <4<8'  
return l(rhs) = r; M/d!&Bk  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9]NsWd^^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R(pvUm& L  
|[!xLqG  
template < typename Tp > 'r1&zw(  
class constant_t |V!A!tB  
  { ,dBtj8=  
  const Tp t; s.zH.q,  
public : F\-qXSA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?3KI}'}EM  
template < typename T > jGI!}4_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Wf: AMxDm  
  { L$@RSKYp  
  return t; q#sMew\{  
} UfcM2OmbK  
} ; U0jq.]P  
BAoqO Xv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?H*_:?=6  
下面就可以修改holder的operator=了 z_JZx]*/  
8qS)j1.!  
template < typename T > 1%EY!14G+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?_<ZCH  
  { :Oq!.uO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B TcxBh  
} ~&B_ Bswf  
j nI)n*  
同时也要修改assignment的operator() C6'[Tn  
#"i}wS  
template < typename T2 > d UjdQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Zpu>T2Tp  
现在代码看起来就很一致了。 ml?+JbLg0  
V7rcnk#  
六. 问题2:链式操作 @gxO%@@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V3@^bc!   
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。 i>)Whr'e8  
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。 D\* raQ`n  
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。 c$uV8_V  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %K ]u"  
8(Z*Vz uu  
template < typename T > zac>tXU;  
struct result_1 hC6$>tl  
  { )%,bog(x  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p' /$)klt  
} ; >2VB.f  
d8]6<\g  
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: 6"_FjS3Sl  
o`RTvG Xk  
template < typename T > l[\[)X3$  
struct   ref 0dIJgKanGP  
  { |&RdOjw$u  
typedef T & reference; 1q\U (^  
} ; mGL%<4R,  
template < typename T > w:N\]=Vh  
struct   ref < T &> &,)9cV /  
  { !(SaE'  
typedef T & reference; 2d$hgR#v  
} ;  ZfvFs  
uE5kL{Fv  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rxa8X wo8  
EWqKd/  
template < typename T > hrcR"OZ~X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )QI]b4[  
  { W&bh&KzCW  
  return l(t) = r(t); &lGp /m:  
} ZB ~D_S  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 <7TpC@"/g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;! CQFJ=  
zyCl`r[}  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 .4-;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;AG5WPI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 CH9#<?l  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7qzI]  
最后的布局是: [IV8  
                Add Ns1u0$fg  
              /   \ \f{C2d/6j  
            Divide   5 W*U\79H  
            /   \ FirmzB Il5  
          _1     3 SrHRpxy  
似乎一切都解决了?不。 ?J<4IvL/  
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。 Keof{>V=CA  
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。 v5<Ext rV  
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: t[an,3  
q~l&EH0  
template < typename Right > .}CP Z3y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const IS'=%qhC`  
Right & rt) const #;^.&2Lt  
  { PeE'#&w n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sKHUf1   
} Ko -<4wu  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 yiI&>J))  
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。 qvYw[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。 !T @|9PCp  
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。 :5CwRg  
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。 *AxKV5[H  
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? \:" s*-  
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: Sf*VkH  
,VHvQU  
template < class Action > im1]:kr7  
class picker : public Action I{1w8m4O6  
  { g~Q#U;]  
public : pu`|HaQaE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2V F|T'h  
  // all the operator overloaded "t\rjFw  
} ; 6dg[   
9"<)DS  
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。 <'B`b  
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: S)Ld^0w  
\h #vL  
template < typename Right > j4brDlo?@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l"ih+%S  
  { tnKzg21%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OwDjUKeN  
} L {5zA5#m  
M(/%w"R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B>~E6j7[Mp  
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。 nTYqZlI,  
}-8K*A3  
template < typename T >   struct picker_maker XPX{c|]>.  
  { IlS{>6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |4-Ey! P  
} ; ] >`Q"g~0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >:wk.<Z-  
  { 9`c :sop  
typedef picker < T > result; ^. Pn)J  
} ; ]HCt%5  
]A'e+RD4k  
下面总的结构就有了: nre8 F  
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。 Grw_SVa^  
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。 ; G E0iSC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L@[bgN`=v  
至此链式操作完美实现。 +%>L;'L ^X  
][_:{ N/  
9$d (`-&9p  
七. 问题3 L!e@T'  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 78NAcP~6c  
"w_(p|cm=  
template < typename T1, typename T2 > TJO|{Lxm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gzm[4|nO^  
  { v_G4:tY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gw5CU)r4$  
} S9xC> |<  
r{Fu|aoa;5  
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: 6|9];)  
iOD9lR`s  
template < typename T1, typename T2 > )fCl<KG*  
struct result_2 Kk??}  
  { b!UT<:o  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {`1zVTp[<  
} ; Dcp,9"yt%  
0jg-]  
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? A)VOv`U@2  
这个差事就留给了holder自己。 oM< &4F  
    x&8?/BR  
~%sDQt\S  
template < int Order > Ob(j_{m  
class holder; -8TJ~t%w4  
template <>  T>LtN  
class holder < 1 > Q0M8 }  
  { -|ee=BV  
public : 1zl@$ Nt  
template < typename T > Wc+ e>*  
  struct result_1  r5F#q  
  { y6G[-?"/Q  
  typedef T & result; A}oR,$D-  
} ; cvc.-7IO  
template < typename T1, typename T2 > 'MC) %N,  
  struct result_2 0 J ANj  
  { V:l; 2rW  
  typedef T1 & result; 0eb`9yM  
} ; >0~y "~M  
template < typename T > tb_}w@:kU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6%:'2;xM  
  { %=NqxF>>  
  return (T & )r; u/hD9g~H7K  
} AoTL )',  
template < typename T1, typename T2 > O-:~6A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /S|Pq!4<  
  { i@d!g"tot  
  return (T1 & )r1; zJ@f {RWZa  
} )b5MP1H  
} ; a0.)zgWr  
L x(Y=  
template <> 9fe~Q%x=u  
class holder < 2 > 2"%d!"  
  { B\N,%vsx#U  
public : \7Zk[)!FL  
template < typename T > i;Gl-b\_h  
  struct result_1 dyg1.n#M}  
  { y+X%qTB  
  typedef T & result; AMtFOXx%I  
} ; 33 N5>}  
template < typename T1, typename T2 > TNiF l hq  
  struct result_2 F1 MPo;e  
  { "esV#%:#J  
  typedef T2 & result; iUSs)[]H>  
} ; *UEo&B2+  
template < typename T > hX[hR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ak|j J  
  { 3B;B#0g50  
  return (T & )r; |s s_<  
} `bivAL  
template < typename T1, typename T2 > K4oLb"gB1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 79S=n,O  
  { ]Ub?Wo7F?  
  return (T2 & )r2; qzV:N8+,`  
} KS%xo6k.  
} ; Is%-r.i  
u,/PJg-(!  
Q%KS$nP9  
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> >。 [?]s((A~B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wn|Sdp  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: , gz:2UY#  
MbjH\XRB  
return l(i, j) = r(i, j); j >P>MdZtk  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) BcA:M\dK%  
5qUyOkI  
  return ( int & )i; c 8E&  
  return ( int & )j; vE&  
最后执行i = j; ?1?m4i  
可见,参数被正确的选择了。 T4w`I;&v  
t[0gN:s  
=y ^N '1q  
cojuU=i  
]LNP"vi;  
八. 中期总结 Tpkm\_  
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: OSsdB%bIu`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b+3{ bE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T2^ @x9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lZ E x0  
>'E'Mp.  
Fe`$mtPu.  
{6v+ Dz>  
!a4pKN`qLY  
d94Lc-kq^  
九. 简化 72luTR Q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 WEWNFTI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,9  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: }J"}poB:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 NcFHvK  
  +-*/&|^等 m<TKy_C`  
2. 返回引用。 x!gu&AA<*  
  =,各种复合赋值等 _f2(vWCW;J  
3. 返回固定类型。 Smg,1,=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q=g;TAXZl  
4. 原样返回。 /R@eOl}D  
  operator, &o:wSe  
5. 返回解引用的类型。 sIg{a( 1/  
  operator*(单目) *7DQ#bD  
6. 返回地址。 0FHN  
  operator&(单目) .gx*gX1<  
7. 下表访问返回类型。 p \F*Y,4  
  operator[] XeJx/'9o{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "J7=3$CA  
  operator<<和operator>> ZShRE"`  
So,EPB+  
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。 |a/"7B|?\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2Vt iL^;5  
;S2^f;q~$  
template < typename Left > H8rDG/>^  
struct value_return 8T7[/"hi\  
  { dk-Y!RfNx  
template < typename T > &F)P3=  
  struct result_1 WXaLKiA*(  
  { M)( 5S1ndq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {N/(lB8  
} ; O~l WFaW  
f*LDrAf9  
template < typename T1, typename T2 > ,7z.%g3+z  
  struct result_2 bp;b;f>  
  { eBBqF!WDb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; mp>,TOi~s7  
} ; qAHQZKk  
} ; >t3%-Kc  
0x[v)k9"0  
Rw=g g >\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait DMsxHAE1  
~Wf&$p<|  
下面我们来剥离functor中的operator() VuPa '2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 34&n { xv  
@=isN'>]O  
return l(t) op r(t) $5s?m\!jZz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) pma'C\b>  
return op l(t) DF P0WXbOE  
return op l(t1, t2) o-yZ$+V  
return l(t) op #-Ehg4W  
return l(t1, t2) op +t,JCY6  
return l(t)[r(t)] %9uLxC;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yM=% a3  
-Wb/3 X  
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: fu"#C}{  
单目: return f(l(t), r(t)); q% 2cx@c  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &X }GJLC3  
双目: return f(l(t)); Mx4 <F "9  
return f(l(t1, t2)); 4&&((H  
下面就是f的实现,以operator/为例 edx-R-Dc-1  
n2Q~fx<6%  
struct meta_divide Zu,rf9LMj  
  { "+~La{ POc  
template < typename T1, typename T2 > 'K"V{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -1DQO|q#  
  { M._9/ *C U  
  return t1 / t2; S[n ;u-U  
} ;r B2Q H]  
} ; U4w^eWzP  
+.! F]0ju  
这个工作可以让宏来做: xi %u)p  
~C\R!DN,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,Hlbl}.ls  
template < typename T1, typename T2 > \ iqRk\yq<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Y1h8O%?  
以后可以直接用 [:&4Tp*C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) WA \ P`'lg  
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 `07xW*K(\Y  
(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。。。) h;u8{t"  
|$f.Qs~?  
9o@5:.b<j  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 /xUTm=w7u  
{U= Mfo?AH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )! Jo7SR  
class unary_op : public Rettype yM`J+tq  
  { Y(h86>z*w  
    Left l; p~J|l$%0rQ  
public : Po~{Mpe  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,9SBGxK5`  
w@ALl#z;}  
template < typename T > IlJ!jq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nYhI0q  
      { W|XW2`3p  
      return FuncType::execute(l(t)); 7O',X Y  
    } 8eCC =Az:  
JPJ&k( P  
    template < typename T1, typename T2 > IH(]RHTp%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4^/MDM@  
      { jNd."[IrO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cv})^E$x  
    } (S3\O `5  
} ; HRS^91aK  
TmZ sC5  
#&u9z5ywM  
同样还可以申明一个binary_op ~4IkQ|,  
o/I'Qi$v-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [CTE"@A  
class binary_op : public Rettype >c %*:a  
  { k]K][[s`  
    Left l; *DfwTbg|  
Right r; 2l^hnog|  
public : 0' j/ 9vm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]06orBV  
rWsUWA T*  
template < typename T > v/gxQy+l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eLPWoQXt  
      { di $\\ Ah  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HG kL6o=  
    } S<fSoU+RJ  
36iDiT_  
    template < typename T1, typename T2 > >d2U=Yk!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .{r0Szm.  
      {  }^3CG9%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); X0G6W p  
    } >8%<ML  
} ; CCx_|>  
'9@} =pE  
K{DsGf ,  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Cb:}AQ=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2aj9:S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .Y`;{)  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 R2K{vs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! B'[FnJ8~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 5A Fy6Ab  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1j4tR#L  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) f0Wbc\L[  
下面是修改过的unary_op SlK 6KnX  
EGJ d:>k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f0!i<9<  
class unary_op b&]_5 GGc  
  { r2!\Ts5v  
Left l; H 5\k`7R  
  hJ|zX  
public : gu:8+/W8L  
T)N_~f|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} my1FW,3  
U0X,g(2'  
template < typename T > K3g<NC  
  struct result_1 q)N]*~  
  { ^UJB%l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; KAkD" (!  
} ; =Pj+^+UM  
|-+IF,j  
template < typename T1, typename T2 > I!-"SuBy4J  
  struct result_2 ut/3?E1 Z  
  { EjY8g@M;t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kz30! L  
} ; };/;L[,G  
-/)>DOgUq  
template < typename T1, typename T2 > 4{zz-4=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kfc5ra>&  
  { v^A4%e<8^r  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Sao4MkSz[]  
} (Mzv"FN]  
E!Ljq3iT`  
template < typename T > Q3h_4{w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .R";2f3  
  { U=ek_FO  
  return OpClass::execute(lt(t)); z.vE RP56  
} Q vc$D{z  
3fBV SFVS  
} ; *Rx&#9  
-/w#f&Y+]8  
:o"9x,  
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 mZG)#gW[  
好啦,现在才真正完美了。 qp##>c31X  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7oWT6Qa5  
8GN_ 3pT  
template < typename Right > lq'MLg  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %:S4OT8]  
  { ?:woUTyCv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 84U?\f@u  
} a*kvU"]  
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。 `AcUxnO  
n5qg6(Tl]  
XK+" x!   
Vd&&GI(:?^  
=Ts5\1sc>  
十. bind yw@kh^L  
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。 Q# Yba  
先来分析一下一段例子 aTWCX${~b  
w! kWG,{C  
x9!3i{_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -Z(='A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (,`R>Dk  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :HiAjaA1pg  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 9\ulS2d  
我们来写个简单的。 5Q$.q &,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: iZ( U]  
对于函数对象类的版本:  Gv(?u  
P Y&(ObC  
template < typename Func > iVSN>APe  
struct functor_trait UE\Z] t!  
  { :w,#RcW  
typedef typename Func::result_type result_type; %a\L^w)Xn  
} ; my]t[%Q{  
对于无参数函数的版本: WeiDg,]e$b  
|PNPOj0  
template < typename Ret > m+!T $$W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 63PSYj(y  
  { fw3P?_4;*  
typedef Ret result_type; ]. E/s(p  
} ; '#eY4d<i]n  
对于单参数函数的版本: Y n7z#bu  
r gw@  
template < typename Ret, typename V1 > EGMIw?%Y`-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jY1^I26E  
  { uB1>.Pvxb  
typedef Ret result_type; k[Ue}L|  
} ; om oD +  
对于双参数函数的版本: Rp0`%}2 o  
tv 7"4$T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4`[2Te>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2{}8_G   
  { 5._1G| 3  
typedef Ret result_type; uvMc B9  
} ; ZJf:a}=h  
等等。。。 f`vu+nw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :9~LYJ ?  
E' _6v  
template < typename Func > `i5\(cdl  
struct func_return MLT ^7'y  
  { UP .4#1I  
template < typename T > r "uQ|  
  struct result_1 IY"+hHt  
  { |>zYUT[V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 80GBkFjV  
} ; M* 0zvNg  
i9+qU  
template < typename T1, typename T2 > <ebC]2j8cK  
  struct result_2 *Roqie  
  { UC@Jsj~f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z{}+7P  
} ; evvv&$&  
} ; s+<`iH9Hm  
xOt {Vsv  
%'w?fqk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @L,4JPk  
1:;S6{oQ  
template < typename Func, typename aPicker > .%G>z"Xx  
class binder_1 SpC6dkxD\  
  { [/Sk+ID  
Func fn; I} .9  
aPicker pk; jB"IJ$cD  
public : JKTn  
w| eVl{~p  
template < typename T > 1k0*WCfZ  
  struct result_1 :|a$[g5  
  { cH:9@>'$a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Qf($F,)K  
} ; gwyX%9  
@j<Q2z^  
template < typename T1, typename T2 > {\vcwMUzZ  
  struct result_2 =Cc]ugl7-  
  { EC/=JlL`5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gvFs$X*^:  
} ; hw({>cH\  
uk9!rE"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7 -S?U~s  
+z|@K=d#|  
template < typename T > puAjAvIax  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xnOd$]  
  { Oy_%U*  
  return fn(pk(t)); | Di7 ,$c  
} y>>)Yo&|  
template < typename T1, typename T2 > *cP(3n3]R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P%aNbMg  
  { ?*^HZ~O1  
  return fn(pk(t1, t2)); 37 b6w6{D  
} u<JkP <"S  
} ; 1*f*}M  
Bn{i+8I  
Q9Vj8JO"{  
一目了然不是么? 4Opf[3]  
最后实现bind 4I8QM&7  
wvmcD%   
$It3}?>C'  
template < typename Func, typename aPicker > FQ"ED:lks  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) = N^Ec[u(l  
  { 4rLc] >  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #T=e p0  
} `96MXP  
(#BOcx5J]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dpvEY(Ds  
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。 }g& KT!r  
39~te%;C7  
十一. phoenix BtrMv6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @E4ya$A)F  
Q`!^EyRA:^  
for_each(v.begin(), v.end(), ~t1?oJ  
( ~ycWc Zi>  
do_ 2f6BZ8H+Z  
[ BvS!P8  
  cout << _1 <<   " , " NJCSo(O  
] &2nICAN[  
.while_( -- _1), L[^.pO  
cout << var( " \n " ) y@(EGfI  
) 7+;.Q  
); M8R/a[ -A  
"R\D:Olb#  
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: ,3 [FD9  
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 t?H sfN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 OF0v0Y/a  
那么我们就照着这个思路来实现吧: jx}7/  
&b'{3o_KN  
ZnBGNr  
template < typename Cond, typename Actor > s"5nfl  
class do_while 9iV9q]($0  
  { gZBb /<  
Cond cd; ibn\&}1  
Actor act; ; xL8W  
public : oB(9{6@N  
template < typename T > #O{cplh,  
  struct result_1 w"O{@2B3:H  
  { ^{YK'60  
  typedef int result_type; {e5-  
} ; Jn%Etz-  
M8IU[Pz4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8JXS:J.|v  
KGGnypx`  
template < typename T > 6tGF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yg6o#;  
  { wq|7sk{  
  do Nza@6nI"  
    { oIniy{  
  act(t); p +nh]  
  } 4+89 M  
  while (cd(t)); yg4#,4---b  
  return   0 ; 1\)C;c,  
} Y6T{/!  
} ; 5j v*C]z  
%f?Zg44  
??P %.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _4T7Vg''  
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。 KAi_+/]K_  
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。 VUOe7c=  
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。 R?y_tho4A  
下面就是产生这个functor的类: `dWnu3r;  
,4=mlte"  
P @Fx6  
template < typename Actor > QX42^]({;c  
class do_while_actor 2.^CIJc  
  { CfVL'  
Actor act; &?TXsxf1Zh  
public : do9~#F  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} v(6[z)A0  
*\ B(-  
template < typename Cond > 6ma.FvSIM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; A]1dR\p  
} ; BSy{"K*M  
JmeE}:5lpj  
A%X=yqY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h(^c5#.  
最后,是那个do_ Z ;[xaP\S  
S;u.Ds&  
4 9HP2E  
class do_while_invoker qL <@PC.5  
  { 7VskZbj\  
public : KdD~;Ap$  
template < typename Actor > {c~w Ms#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _~ 'MQ`P  
  { H?FiZy*[Y  
  return do_while_actor < Actor > (act); s8 u`v1  
} tvBLfqIr  
} do_; =*{7G*tS  
| O9b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s8'!1rHd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 R;fev 1mE  
最后来说说怎么处理break和continue WYP\J1sy  
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。 JpZ_cb`<E'  
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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