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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a,rXG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ErN[maix#  
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, mI2Gs) SO  
|A4B4/!  
t{,$?}  
2NFk#_9e~  
  class filler U["<f`z4\  
  { 3 EAr=E]  
public : "]^U(m>f  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} w !kk(QMV  
} ; +sJ{9#6  
2k!uk6  
&[`2 4Db  
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: }[%F  
%2RXrH2&H  
mAH7; u<  
9f['TG,"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); v~RxtTu  
u!xgLf'`  
4][VK/v+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 DN9x<%/-  
!/`AM<`o  
r E1ouz!D  
'"Cqq{*  
二. 战前分析 ks$5$,^T2o  
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。 wz+mFf  
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 :WH{wm|  
HF*~bL  
)fXxkOd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5hqXMs  
  /* --------------------------------------------- */ | {zka.sJ  
vector < int *> vp( 10 ); `B?+1Gv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @MQfeM-@  
/* --------------------------------------------- */ |yNyk7~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); EAY+#>L*  
/* --------------------------------------------- */ q2k}bb +  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -X*.scw  
  /* --------------------------------------------- */ !'\(OFv9Im  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); r:xg#&"*  
/* --------------------------------------------- */ [3irr0D7l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]Y & 2&  
z@~Z Mk  
8<Nz34Y  
0?R$>=u  
看了之后,我们可以思考一些问题: /3+E-|4s  
1._1, _2是什么? *{JD= ua  
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。 =5:vKL j  
2._1 = 1是在做什么? d*!H&1L  
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。 I9TNUZq('  
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。 wV-N\5!r%H  
yyPj!<.MGP  
p-C{$5& O1  
三. 动工 h1)+QLI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +vFqHfmP  
-vT$UP  
E=v4|/['N  
ABE EJQ  
template < typename T > {3Gj rE  
class assignment *~`oA~-Q  
  { qvsfU*wo?  
T value; q9zeN:><  
public : j%vxCs>  
assignment( const T & v) : value(v) {} HVC|0}  
template < typename T2 > :U1V 2f'l3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R^E-9S\@  
} ; WUDXx %  
PC=s:`Y}R  
4pDZ +}p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Kd#64NSi$A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PHsM)V+  
NFU=PS$  
G4F~V't  
#.j:P#  
  class holder 4!glgEE*  
  {  z_C7=ga<  
public : Cn9MboXX  
template < typename T > ht:L L#b*(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const esTK4z]  
  { oxCfSA  
  return assignment < T > (t); a`||ePb|W~  
} (ds*$]  
} ; fQU_A  
a.<!>o<t:  
'?|.#D#-c  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: OUHd@up@n  
Qe<c@i"  
  static holder _1; Tq6@ 1j6p  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 QD[l 6  
IetV]Ff6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z${@;lgP  
而不用手动写一个函数对象。 B@3>_};Ct  
BW)t2kR&  
z Hj_q%A  
KrECAc  
四. 问题分析 @0:mP  
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。 }>Lz\.Z/+[  
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。 ku5g`ho  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "%t !+E>nr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g.EKdvY"%H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1 pzd  
9e 1KH'  
五. 问题1:一致性 2LN5}[12]  
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?| k.0pPl  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %8L5uMx  
; UjP0z  
struct holder `^E(P1oJ3  
  { 5.)/gK2$  
  // )\0c2_w>  
  template < typename T > Z Q9's  
T &   operator ()( const T & r) const )&elr,b /y  
  { qo;F]v*pkK  
  return (T & )r; > cJX'U9  
} =>h~<88#5  
} ; |Oaj Jux  
]| =#FFz  
这样的话assignment也必须相应改动: v3jx2Z  
UUql"$q  
template < typename Left, typename Right > yIThzy S  
class assignment j#XU\G  
  { (aH_K07  
Left l; 7<ES&ls_  
Right r; q} R"  
public : |7T!rnr  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /9yA.W;  
template < typename T2 > u RNc9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } )@YrHS4  
} ; esEOV$s}  
KK*"s^ L  
同时,holder的operator=也需要改动: w4+bzdZ  
kjW`k?'s  
template < typename T > IF*kLl?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hE/y"SP3  
  { I-q@@! =  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #P6;-d@a  
} {=d\t<p*n  
58My6(5y  
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。 <BN)>NqM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dTP$7nfe  
c~Hq.K$d  
return l(rhs) = r; yyHr. C  
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。 5B( r[Ni b  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J`3 p Xc$.  
Zt[1RMO  
template < typename Tp > gasl%&  
class constant_t s.I=H^ T  
  { :FdV$E]]<  
  const Tp t; i_&&7.  
public : D &wm7,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3C8'@-U  
template < typename T > Z,,Wo %)o  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const x2TCw  
  { j:,*Liz  
  return t; m5LP~Gb  
} DI!l.w5P_  
} ; nyPA`)5F0  
GRj{*zs  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B: uW(E  
下面就可以修改holder的operator=了 'gE_xn7j  
G";yqG  
template < typename T > G\IH b |  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #,qikKjt2  
  { HWGlC <  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n/UyMO3=  
} BiHBu8<  
_"F(w"|  
同时也要修改assignment的operator() rC<m6  
QTK{JZf  
template < typename T2 > =N n0)l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } y?aOk-TaRA  
现在代码看起来就很一致了。 v *~ yN*  
W#0pFofXw  
六. 问题2:链式操作 :h3 Gk;u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 VxfFk4  
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。 GYv2 ^IB:  
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。 +Mv0X%(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。 `^afbW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ybx4 Up@  
!H,R$3~  
template < typename T > e$tKKcj0T  
struct result_1 D x Vt  
  { ^yu^Du  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; f=J#mmH w$  
} ;  c:~o e  
\aT._'=M+  
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: <H E'5b  
Jo h&Ay  
template < typename T > K#";!  
struct   ref 4k$BqM1  
  { JUU0Tx:`9)  
typedef T & reference; )CXJRo`j0  
} ; |g 4!Yd  
template < typename T > c#`Z[  
struct   ref < T &> S3j/(BG  
  { m(Bv}9  
typedef T & reference; })bTQj7  
} ; 0  x"3  
fwxyZBr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: P/Sv^d5=e  
WE`Y!  
template < typename T > |2c'0Ibu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q9#$4  
  { G*wn[o(^j  
  return l(t) = r(t); sOLo[5y'  
} F/RV{} 17E  
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。 }(TZ}* d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o &LNtl;  
-F|(Y1OE  
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 s bW`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^O[q C X  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -\>Bphu,y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ";",r^vr\  
最后的布局是: Fz)z&WT  
                Add t_@%4Wn!1L  
              /   \ eVbHPu4  
            Divide   5 R^_/iy  
            /   \ +69sG9BA  
          _1     3 4"wuqr|o  
似乎一切都解决了?不。 I#S6k%-'  
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。 "PJ@Q9n__  
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。  O,xU+j~)  
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: g4j?E{M?  
kfA%%A  
template < typename Right > N9:xtrJ]_J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const j t-ayLq  
Right & rt) const 5oWR}qqFK  
  { 3=5+NJ'8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `<Zp!Hl(j  
} ]eP&r?B  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 MF]s(7U4 `  
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。 > -Jd@7-  
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。 tX Z5oG7  
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。 vVZ@/D6w  
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。 `Nu3s<O7CF  
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? |7UR_(}KC  
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: \nPa>2r  
OYNs1yB  
template < class Action > ~XQN4Tv-  
class picker : public Action a{69JY5  
  { =1yU& PJ  
public : +&-/$\"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nvsuF)%9hZ  
  // all the operator overloaded Kv!CL9^LX7  
} ; )MW.Y  
i v&:X3iB  
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。 Gv6EJV1i  
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: ~N_\V  
D`r:`  
template < typename Right > [ZOo%"M_Y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <q%buyQna  
  { d5+ (@HSR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SS@# $t:  
} #ra:^9;Es:  
SgFyv<6>:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y-@K@Zu]?  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 p?=rQte([  
+!dIEt).U  
template < typename T >   struct picker_maker (PE"_80Z  
  { pvP|.sw5G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ezCsbV;. [  
} ; JTQ$p*2]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KDwjck"5;  
  { 8GV$L~i  
typedef picker < T > result;  [L] ca*  
} ; &T}~h^/t  
7oh6G  
下面总的结构就有了:  ]6W#P7  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 B.;/N220P  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 .z7F58  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >j_,3{eJ  
至此链式操作完美实现。 TR5"K{WDx  
:_i1)4[!  
j!qO[CJJ  
七. 问题3 +KrV!Taf  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 rM<c;iQ  
S;a{wYF6v  
template < typename T1, typename T2 > \O^b|0zc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D%Hz'G0|  
  { 2zh?]if  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \zR{D}aS  
} Elh: %dr Q  
IdUMoLL?  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Y)g7 E"  
,X)0+DNsq  
template < typename T1, typename T2 > |wKZ-6  
struct result_2 |u<qbl  
  { 2W~,,$ G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; / \!hW-+]W  
} ; ;Pnz4Y4|eU  
\NDSpT<Z  
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? pZuYmMP  
这个差事就留给了holder自己。 Txj%o5G  
    }>6=(!  
,/C<GFae  
template < int Order > A+69_?B TH  
class holder; G5Y 8]N  
template <> mBhG"0:  
class holder < 1 > ="P 3TP  
  { e 9U\48  
public : cx&jnF#$  
template < typename T > Gyw@+(l  
  struct result_1 `QC{}Oo^  
  { n1a;vE{!  
  typedef T & result; \vs,$h  
} ; L8Z[Ly+_  
template < typename T1, typename T2 > 8tK8|t5+  
  struct result_2 L/1?PM  
  { s{2BG9s  
  typedef T1 & result; LL7a 20  
} ; l&dHH_m3  
template < typename T > l=`)yc.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;l[/<J  
  { K@Twiw~rB  
  return (T & )r; `f}}z5  
} cH.T6u_%  
template < typename T1, typename T2 > xiX~*Zs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KIps {_J[<  
  { $Ud-aRlD  
  return (T1 & )r1; B)Hs>Mh|W  
} ! %S9H2Lv  
} ; E%:!* 9  
o 4L9Xb7=G  
template <> ja$e)  
class holder < 2 > [#fXmW>N/  
  { KM*sLC#  
public : 4r\Sbh  
template < typename T > KwlN  
  struct result_1 ]0GOSh  
  { aEW Z*y  
  typedef T & result; 2[}^ zTtA  
} ; C eNpJ  
template < typename T1, typename T2 > .taJCE  
  struct result_2 #r `hK)  
  { 5H1SC8+B,  
  typedef T2 & result; IpXg2QbN  
} ; %qcBM~efT  
template < typename T > if9I7@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `o8b\p\zn  
  { L%ND?'@  
  return (T & )r; 4NMv7[r  
} 1 M7=*w,  
template < typename T1, typename T2 > %np b.C|+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y@ J\h8_  
  { 4xuL{z;\  
  return (T2 & )r2; !bFa\6]q  
} [R)?93  
} ; pM9Hav@iWU  
mDC{c ?  
w1F7gd  
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> >。 :W<ag a;J  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $g$~TuA w  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2lDgv ug  
2mP| hp?  
return l(i, j) = r(i, j); /7De .O~H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =i~/.Nu&  
DKqFe5rw  
  return ( int & )i; !g e,]@/  
  return ( int & )j; %@'9<i8o  
最后执行i = j; + V4BJ/H  
可见,参数被正确的选择了。 W78Z<Vm  
u|<Z};a  
Ih!UL:Ckh  
[&k[k)  
`9B xDp]I  
八. 中期总结 k2sb#]-/}  
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: 9aD6mp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2/RK pl &  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lb2mWsg"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]^Z7w`=%5  
Mc oHV]x  
l]Jk  }.  
#dE#w#=r  
3!`Pv ?|o  
3M8P%  
九. 简化 Y=sRVypJ  
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。 &NZN_%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L.$9ernVY  
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: 8s-RNA>7^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?^mgK9^v@  
  +-*/&|^等 fu}NH \{  
2. 返回引用。 ]|<PV5SY3.  
  =,各种复合赋值等 8N4W}YBs  
3. 返回固定类型。 }OJ*o  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) GeWB"(t  
4. 原样返回。 @xH|(  
  operator, {J%Na&D  
5. 返回解引用的类型。 ,RKBGOz?f  
  operator*(单目) JQYIvo1,Q  
6. 返回地址。 9*GwW&M%1_  
  operator&(单目) 5Qd |R  
7. 下表访问返回类型。 [@U8&W  
  operator[] D{Y~ kV|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ji? 0;2Y  
  operator<<和operator>> 4*&x% ~*  
9"52b 9U  
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。 bI TOA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l " pCxA  
1 >jG*tr  
template < typename Left > vD D !.i  
struct value_return wXPNfV<(2  
  { 3H%R`ha  
template < typename T > q -M&f@Il  
  struct result_1 k^Zpb&`Hx  
  { v]F q}I"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;@Ep?S @  
} ; F')T:;,s  
sSd  
template < typename T1, typename T2 > $_k'!/5  
  struct result_2 t>7t4>X  
  { hE\,4c1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V]L$`7G  
} ; )&1yt4 x6%  
} ; >s1FTB-$W  
OHssUt  
(M4~N)7<P5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [6V'UI6  
v\rOs+.s  
下面我们来剥离functor中的operator() Qc;`n ck  
首先operator里面的代码全是下面的形式: GsqR8n=  
|2CW!is  
return l(t) op r(t) <Xm5re.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]/p0j$Tq$  
return op l(t) <]/`#Xgh  
return op l(t1, t2) B h@R9O<  
return l(t) op 1@yXVD/  
return l(t1, t2) op h#zx^F1  
return l(t)[r(t)] EAF<PMb  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |.=Ee+HZ  
($E(^p% 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: FRF3V>  
单目: return f(l(t), r(t)); )~_!u}+:(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); WEqHL,Uh]  
双目: return f(l(t)); Xx:0Nt]  
return f(l(t1, t2)); L'6_~I  
下面就是f的实现,以operator/为例 TUJ]u2J8?  
W2|*:<Jt  
struct meta_divide CWE jX-  
  { eM/|"^%  
template < typename T1, typename T2 > \cPGyeq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `PSr64h:D  
  { Y((z9-`  
  return t1 / t2; /AJ ^wY  
} f<xF+wE  
} ; $%;NX[>j  
<3P?rcd,5K  
这个工作可以让宏来做: n]ar\f  
d`StBXG!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R" 5/  
template < typename T1, typename T2 > \ ~Cks)mJs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z@ h<xo*r  
以后可以直接用 ?@|1>epgd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]O<Yr'  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ]SBv3Q0D7  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 3Aaj+=]W  
KK(x)(  
U'";  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 2-o,4EfHVO  
#Vv*2Mc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qw%4j9}  
class unary_op : public Rettype NxNR;wz>l  
  { @MtF^y  
    Left l; uWx/V+w  
public : PHfGl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} aC]~   
?P<&8eY  
template < typename T > uP|AP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vt n$*ML  
      { ;Zj Qy,H%  
      return FuncType::execute(l(t)); 2s-f?WetbP  
    } +SPC@E_v  
-5p=gO  
    template < typename T1, typename T2 > G8QJM0VpS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <2A4}+p:  
      { X-Xf6&Uz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Bf1GHn Xv  
    } &wNN| fH  
} ; A!fjw  
hx)Ed  
KPW: r#d  
同样还可以申明一个binary_op /nb(F h|{T  
eX?o 4>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PwF}yx kI  
class binary_op : public Rettype <FS/'[P  
  { ji A$6dZU  
    Left l; F`Q,pBl1p6  
Right r; H.Jcp|k[;  
public : y>~=o9J_u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SjlkKulMF  
jJ55Az?t:  
template < typename T > v bb mmv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4$IPz7  
      { ,"h$!k"$g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `*}#Bks!  
    } deHBY4@  
ywq{9)vq  
    template < typename T1, typename T2 > Esw&ScBOP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jXZKR(L  
      { a2dF(H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .4_ ~ku  
    } g'pE z  
} ; =C`v+NPM)|  
rZJp>Q)s  
G9E?   
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 g^B 6N F  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M/UJb1<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) LYWQqxB  
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。 iY;)R|6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ucoBeNsHx  
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。。。 {zVJlJKxs  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1O(fI|gcO  
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) QREIr |q'  
下面是修改过的unary_op eWwSD#N#  
@q^WD_k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #\`6ZHW  
class unary_op m?[F)<~a  
  { ANT^&NjJ7  
Left l; ]~ec] Y  
  ?)]sfJG  
public : guwnYS  
}E?s*iP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %A82{  
NKGo E/  
template < typename T > :+E>Uz T  
  struct result_1 9oc[}k-M  
  { 4+v~{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %#7M~RB[  
} ; 1ed#nB %  
j1/J9F'  
template < typename T1, typename T2 > ^gb2=gWZ<  
  struct result_2 3c9v~5og4  
  { &2QN^)q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rycscE4,  
} ; uO"@YX/  
i}HF  
template < typename T1, typename T2 > ?\c*DNM'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .@B \&U7  
  { Gc@ENE f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6 _73  
} ^GRd;v=-@  
"}PmAr e  
template < typename T > z#,?*v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yGS._;#R  
  { &m Y<e4  
  return OpClass::execute(lt(t)); _II;$_N  
} f, ;sEV  
, / 4}CM  
} ; |W#^L`!G  
^]aDLjD  
o<C~67o_  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ]t #,{%h  
好啦,现在才真正完美了。 xhimRi  
现在在picker里面就可以这么添加了: &<!I]:Y  
={zYcVI  
template < typename Right > &,e@pvc3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [dt1%DD`M  
  { .5ingB3%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); qPzgGbmD9  
} *B3` #t  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 JNMZn/  
+j`*?pPD(.  
A>d*<#x  
NINyg"g<  
W}T+8+RU  
十. bind Rjh/M`|  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 t%8*$"~X  
先来分析一下一段例子 N'[^n,\(:  
yq;gBIiZ  
I.(/j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;PLby]=O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -ud!j  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /B1NcRS  
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。 ~G"6^C:x  
我们来写个简单的。 Kq.)5%~>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !FO||z(vb  
对于函数对象类的版本: sq :ff  
pLk?<y  
template < typename Func > t,=khZ  
struct functor_trait -y$|EOi?  
  { tWc!!Hf2j  
typedef typename Func::result_type result_type; F!SmCE(0x  
} ; nwV\ [E  
对于无参数函数的版本: uFECfh  
6'*?zZrz  
template < typename Ret > Soop)e  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ux-Fvwoh  
  { Kb4u)~S:  
typedef Ret result_type; NCl={O9<j  
} ; \UN7lDH  
对于单参数函数的版本: /4=O^;   
se(_`a/4Q  
template < typename Ret, typename V1 > >B~p[wh0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'VO^H68  
  { %JiA,  
typedef Ret result_type; mtJI#P  
} ; vw+ @'+  
对于双参数函数的版本: JY%c<  
odj|" ZK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >Wy@J]Y#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qY0GeE>N  
  { )!M:=}."  
typedef Ret result_type; KZ<zsHX8H  
} ; nc&V59*   
等等。。。 7?cZ9^z`w  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9Y*6AaKE6  
oIbd+6>f  
template < typename Func > WFLT[j!1  
struct func_return G?8,&jP~T  
  { (wvDiW5  
template < typename T > S{J$[!F  
  struct result_1 @\[&_DZ  
  { KWhw@y-5j@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9I9J}&4  
} ; %'t~+_  
Vk>aU3\c  
template < typename T1, typename T2 > f'R^MX2  
  struct result_2 U2+CL)al^  
  { GD.mB[f*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^=Up U B  
} ; 0$* z   
} ; {P-KU RQ  
nG{j x_{`  
g4%x7#vz0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 TvMY\e  
f{5)yZ`J*  
template < typename Func, typename aPicker > ZK_IK)g  
class binder_1 R}Z"Y xx  
  { TZPWMCN4  
Func fn; rN} {v}n  
aPicker pk; _<kE32Bb  
public : QT\S>}  
#). om*Xh  
template < typename T > lHz:Iibt  
  struct result_1 g"xLS}Al  
  { ~D<o}ItRF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [0F+t,`  
} ; t'0r4&\  
b*r1Jn"h  
template < typename T1, typename T2 > 8R8J./i.K  
  struct result_2 R7Hn8;..  
  { %=\h=\wt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t`H^! b  
} ; 1OE^pxfi>  
`;5UlkVZ5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <F>\Vl:  
u.8vXc  
template < typename T > D-A#{e _  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m7^a4  
  { g|e^}voRM  
  return fn(pk(t)); Rm)vY}v  
} :#I8Cf  
template < typename T1, typename T2 > cd*y{Wt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {HvR24#  
  { Af ^6  
  return fn(pk(t1, t2)); bo\|mvB~  
} W&BwBp]K  
} ; %w6> 3#e  
 CG$S?  
M1Od%nz3  
一目了然不是么? )Qb1$%r.  
最后实现bind @l>\vs<  
M+)%gnq`u  
QH~/UnV  
template < typename Func, typename aPicker > Nki18ud#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) iN+p>3w^l  
  { mcS/-DaN?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U|-4*l9Ed  
} 8Tv;,a  
Mwp#.du(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 = J).(E89  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 tG{e(  
 6<sB   
十一. phoenix 5|S|HZ8G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >UWL T;N/W  
PFUb\AY  
for_each(v.begin(), v.end(), .Eh~$wm  
( 1Qhx$If~  
do_ ;oWhTj`  
[ 8X5;)h   
  cout << _1 <<   " , " g4RkkoZ>)  
] +lO Y IQ  
.while_( -- _1), \qV5mD]"M  
cout << var( " \n " ) >xJt&jW-  
) {B?%r[nW  
); 0 6 K8|K  
7+#^:;19`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: </:f-J%U/  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor RyIr_:&-~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 h_* =_2|}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V|#B=W  
Qaq{UW  
;=*b:y Y  
template < typename Cond, typename Actor > L>xcgV7  
class do_while [UR+G8X21m  
  { 5}e-\:J >B  
Cond cd; CH`4FR.-  
Actor act; B~u{Lv TE  
public : ElqHZ$a?  
template < typename T > 3f eI   
  struct result_1 OtY.s\m y  
  { 92+({ fg W  
  typedef int result_type; %jqBYn0q'  
} ; ?n\~&n'C  
@<W"$_ r-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} K]N^6ome  
6\OSIxJZF  
template < typename T > &"Ua"H)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s3/->1#i  
  { P]]9Sqo7  
  do Qn[4&nUD  
    { P,CJy|[L  
  act(t); p Ic ;9  
  } *G'zES0x  
  while (cd(t)); @T?:[nPf&F  
  return   0 ; R 4E0avt  
} .<rL2`C[c  
} ; kOFEH!9&  
_+z@Qn?#6h  
$J=9$.4"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). = fuF]yL%  
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。 7s<v06Wo  
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。 f!xIMIl)+  
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。 1PjSa4  
下面就是产生这个functor的类: zu*0uL  
AG/nX?u7)t  
w+2:eFi=/  
template < typename Actor > 7.8ukAud  
class do_while_actor RTHdL  
  { [^1;8Tbk  
Actor act; kxTh tjgv  
public : wf6ZzG:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @>(l}5U5  
&,{cm^*  
template < typename Cond > #++MoW}'g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; u9N?B* &{  
} ; O 4l[4,`  
_d A-{  
=WJ*$j(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 az F"tke  
最后,是那个do_ oopTo51,a  
$T1 D ?X  
s@^GjA[6+  
class do_while_invoker  J@(*(oQb  
  { xfos>|0N  
public :  5t:4%  
template < typename Actor > pc^(@eD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Rj^bZ%t  
  { ,yAvLY5 P  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ga N4In[d  
} NZi5rX N  
} do_; - FA#hUK$  
qB<D'h7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? WTY{sq\' o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  6.KR(V  
最后来说说怎么处理break和continue 6H.D `"cj  
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。 (+CB)nV0IA  
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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