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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j$ T12  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8K4^05*S   
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, # WjQ'c:  
~vTwuc\(H  
-!!]1\S*Y  
Tm^kZuT{  
  class filler b5MBzFw  
  { [IHo ~   
public : *iB&tWv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} P'wo+Tn*  
} ; =!-}q  
1$RJzHS  
6uD<E  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 8SpG/gl"  
xVB rwkk(  
qu^g~"s  
G^B> C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :G>w MMv&z  
'goKYl#1Q  
N3$1f$`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )l9KDObis  
_-BP?'lN  
Ma!  
c:7V..   
二. 战前分析 } E ]l4N2  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 U 2-{p  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 %|JiFDjp  
\ Bj{.jL  
MWme3u)D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wU|@fm"  
  /* --------------------------------------------- */ LxIGPC~  
vector < int *> vp( 10 ); (rFiHv5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,c"J[$i$  
/* --------------------------------------------- */ j4,y+ 9U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); inh:b .,B  
/* --------------------------------------------- */ EMP|I^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |!] "y<  
  /* --------------------------------------------- */ z'l HL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); YzjRD:  
/* --------------------------------------------- */ MrzD ah9UG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Tr_gc~  
T#Q7L~?zY  
M~\dvJ$cH  
s .p> ?U  
看了之后,我们可以思考一些问题: /pjl6dJ t  
1._1, _2是什么? }$z(?b  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 8Azh&c  
2._1 = 1是在做什么? (mp  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 kJmwR  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Ea S[W?u}  
I'*,<BPG  
IQU1 JVk Z  
三. 动工 0?$|F0U"J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Hk;;+'-  
i=\)[;U  
Dx1(}D  
<qfAW?tF  
template < typename T > !.,J;Qt  
class assignment O6NH  
  { K-:y  
T value; +# 'w} P  
public : Q k}RcP  
assignment( const T & v) : value(v) {} #M|lBYdW}  
template < typename T2 > @Pk<3.S0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )Xg5=zn$  
} ; QP.Lq }  
ya1 aWs~  
lXTE#,XVf  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^P@:CBO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ! DOyOTR&3  
8)bR\s   
A0 Nx?  
0Q a 0  
  class holder rs?Dn6:;B  
  { .2c/V  
public : 'Z~ZSu  
template < typename T > \"(?k>]E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const SPE)db3  
  { FShjUl>mV  
  return assignment < T > (t); }qM^J;uy  
} ZwBz\jmbP  
} ; 3`yO&upk  
I}bu  
5(ZOm|3ix  
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: ={%'tv`  
(|<S%?}J  
  static holder _1; a6n@   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 B{&W|z{$  
uX_#NP/2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ru 6`Z+p  
而不用手动写一个函数对象。 ]:Ep1DIMl  
Ag9GYm  
6ioj!w<N  
6"G(Iq'2t3  
四. 问题分析 3R< r[3WP  
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。 P?V+<c{  
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。 #a=]h}&1?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I[&x-}w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |iUF3s|?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z~Q5<A9Jz  
_m?i$5  
五. 问题1:一致性 CbM~\6 R  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| YaS!YrpI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C '[4jz0xF  
?VotIruR  
struct holder _DSDY$Ec  
  { ,]0BmlD  
  // (nLzWvN  
  template < typename T >  P s>Y]  
T &   operator ()( const T & r) const [xM&Jdf8  
  { #9(+)~irz`  
  return (T & )r; W^3 Jg2gE  
} MRz f#o<H  
} ; c=tbl|Cq  
vh.8m $,  
这样的话assignment也必须相应改动: Caj H;K\  
CP9Q|'oJ  
template < typename Left, typename Right > vWmt<E|e  
class assignment ep3VJ"^  
  { S}Wj.l+F  
Left l; k+[oYd  
Right r; +vJ}'uR3P  
public : 56YqYu.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ABoB=0.l  
template < typename T2 > @>VX]Qe^X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } e%:vLE 9  
} ; Y/UvNb<lK  
? .B t.  
同时,holder的operator=也需要改动: 7~"eT9W V  
l-r$czY  
template < typename T > a'HHUii=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0ie)$fi  
  { HqqMX`Rof  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w$s6NBF7  
} 1:7 fV@jw  
j."V>p8u$  
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。 "<egm^Yq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zO9WqP_`iR  
$pPc}M[h  
return l(rhs) = r; 7ko}X,aC  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 StNA(+rT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S h5m+>7K  
s 64@<oU<"  
template < typename Tp > LkF*$  
class constant_t NU.4_cixb  
  { u&`rK7 J  
  const Tp t; /55 3v;l<  
public : ;l `(1Q/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} FFVh~em{  
template < typename T > J8@bPS27q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const DM)Re~*  
  { ki `ur%h  
  return t; CC`#2j  
} j=Q ?d]  
} ; F CfU=4O  
LmROG-9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +q432ZG  
下面就可以修改holder的operator=了 l@<Jp *|  
d$MewDW UN  
template < typename T > <HW2W"Go\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (iO/@iw  
  { B]#iZ,Tp  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UPuG&A#VV  
} <;Td8T;  
hZO=$Mm4p  
同时也要修改assignment的operator() C !Lu`y  
<5c^DA  
template < typename T2 > \T`iq[+6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } a&n}pnEn)  
现在代码看起来就很一致了。 5[+E?4,&  
Oimq P  
六. 问题2:链式操作 G:PcV_ihx  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 d a.6Z!a  
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。 Et"B8@'P  
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。 V7Mp<x%  
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。 bdyE9t   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mr#XN&e  
[YQ` `  
template < typename T > @I0[B<,:G  
struct result_1 Z= /bD*\g  
  { GH6ozWA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !PY.F nZ  
} ; }^3ICwzm  
S"joXmJ/-C  
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: "( P-VX  
Nm=\~LP90  
template < typename T > ;K<W<v5m0N  
struct   ref xs3t~o3y  
  { G8voqP  
typedef T & reference; =WP`i29j9}  
} ; h\qM5Qx+Q  
template < typename T > d|(@#*{T]  
struct   ref < T &> V$XCe  
  { 5PU$D`7it  
typedef T & reference; L[FNr&  
} ; ?sBbe@OC?  
DsP FB q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Vr=c06a2  
SecZ5(+=  
template < typename T > =9ISsI\Y6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fhZD#D  
  { M4:}`p=  
  return l(t) = r(t); KvrcO#-sL  
} K8UgP?c;0  
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。 &_EjP hZ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $m;rOKVU  
Q'~2,%3<  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 )"IBw0]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3d2|vQx,K  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6_# >s1`R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 EfR3$sp  
最后的布局是: [CU]fU{$  
                Add p-=+i   
              /   \ :-=,([TJ  
            Divide   5 2<*DL 6  
            /   \ 52$7vYMto  
          _1     3 R~$W  
似乎一切都解决了?不。 k{op,n#  
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。 1%YjY"j+  
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。 eUyQSI4A  
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: 6O^'J~wiI  
`3Gjj&c  
template < typename Right > cC.=,n  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |=7ouFl  
Right & rt) const 0ivlKe%  
  { q][{?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l^s\^b=W  
} 17Q1Xa  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0W|}5(C  
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。 #Y3:~dmJ-  
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。 ~RV>V*l  
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。 <MhjvHg  
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。  =#N;ZG  
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? B/S~Jn  
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: v$R+5_@[l  
UXz0HRRS0  
template < class Action > z z@;UbD"  
class picker : public Action mC P*v-  
  { $EjM )  
public : ?UC3ES  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ), >jBYMJ  
  // all the operator overloaded wD}ojA&DU  
} ; 3PB#m.N<  
. z/M (  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 s? /#8 `  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 5"4O_JQ  
R;9H`L/>  
template < typename Right > ]Mu + DZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /5^"n4/M  
  { 2BLcun  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V`OeJVe  
} Mg H,"G  
HC0q_%j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > E DuLgg@  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Yqs N#E3pf  
ViV"+b#gu  
template < typename T >   struct picker_maker R:zPU   
  { i6R2R8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M_tY:v  
} ; E#t;G: +A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }m Rus<Ax  
  { |zD{]y?S-  
typedef picker < T > result; %(a<(3r  
} ; M17oAVN7D  
 laX(?{_  
下面总的结构就有了: ?Xm!;sS0  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ]M AB  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 o:kiIZ]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 70,V>=aJ  
至此链式操作完美实现。 %"GF+  
Ju3-ZFUS4  
k CkSu-  
七. 问题3 ZD{%0 uh  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。  ,lX5-1H  
{@Y|"qIN  
template < typename T1, typename T2 > >$,A [|R  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1{N73]-M:  
  { E~?0Yrm F  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~[|&)}q  
} NNZ%jJy?=,  
s BP.P7u  
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: !g}?x3  
7Iu^ l4=2  
template < typename T1, typename T2 > ,Y&LlB 2  
struct result_2 ;-p1z% u  
  { 3-cCdn  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; nU]n]gd  
} ; K*;e>{p  
USz |Rh  
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? ;h[p "  
这个差事就留给了holder自己。 "&jA CI  
    vK2sj1Hzr  
z @\C/wX  
template < int Order > p2T%Zl_  
class holder; 8A/;a{   
template <> P3|_R HIb  
class holder < 1 > P7GuFn/p~2  
  { `N$:QWJ  
public : JmDi{B?  
template < typename T > ConXP\M-  
  struct result_1 o>rsk 6lNi  
  { C Z8Fe$F  
  typedef T & result; +`pS 7d  
} ; 61|uvTX  
template < typename T1, typename T2 > r|$@Wsb?#  
  struct result_2 :;[pl|}tM  
  { y]|Hrx  
  typedef T1 & result; -dXlGOD+C  
} ; 2NS(;tBB0  
template < typename T > RlH|G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *a_U2}N  
  { ~WH4D+  
  return (T & )r; t']d_Vcza  
} F?!P7 zW  
template < typename T1, typename T2 > .FUws  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KU,K E tf  
  { D^cv 8 8<  
  return (T1 & )r1; \Eq,4-q  
} ^%(HZ'$wC  
} ; u{#}Lo>B #  
~JjL411pG  
template <> (Fc\*Vn  
class holder < 2 > C:S*ju K  
  { <A{|=2<  
public : >*jcXao^  
template < typename T > ? yL3XB>  
  struct result_1 8 MIn~  
  { Cjh0 .{  
  typedef T & result; 3r{3HaN(^'  
} ;  y|r+<  
template < typename T1, typename T2 > 0#\K9|.  
  struct result_2 SU,S1C_q8  
  { TJ k3z^.j  
  typedef T2 & result; sVdn>$KXk  
} ; 5u/dr9n  
template < typename T > *nb `DR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W5C8$Bqm  
  { !O;su~7  
  return (T & )r; yVF1*#"  
} _+c' z  
template < typename T1, typename T2 > M  ::  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GnAG'.t-Z  
  { %:yp>nm  
  return (T2 & )r2; g.L~Z1-  
} #vwK6'z  
} ; tX'`4!{@+  
5 ynBVrYf  
}~W:3A{7;  
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> >。 }sy^ed  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y-Iu&H+\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b/#SkxW#S  
&%@e6..Ex  
return l(i, j) = r(i, j); IP?15l w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Lzr&Q(mL  
`'W/uCpl  
  return ( int & )i; DIqM\ ><  
  return ( int & )j; VtP^fM^{  
最后执行i = j; o7gYj\  
可见,参数被正确的选择了。 !sknO53`H`  
fyt ODsb>  
_ MsO2A  
q fc:%ks2  
GG0H3MSc  
八. 中期总结 `!Z0; qk  
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: (M0"I1g|w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :k; c|MW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .j et0w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q,ez AE  
%wFz4 :  
rCK   
XC(:O(jdA2  
f-.dL  
`p!&>,lrk  
九. 简化 "*U0xnI  
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。 1'NJ[ C`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 h6CAd-\x\  
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: -/V,<@@T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f:9b q}vH  
  +-*/&|^等 Cy frnU8g  
2. 返回引用。 SD/=e3  
  =,各种复合赋值等 @$Xl*WT7  
3. 返回固定类型。 'iM#iA8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8t;vZ&  
4. 原样返回。 ]/9@^D}&  
  operator, "[QQ(]={  
5. 返回解引用的类型。 m >Rdsn~l  
  operator*(单目) &lCOhP#  
6. 返回地址。 C3K":JB  
  operator&(单目) h]Y,gya[yk  
7. 下表访问返回类型。 :@RX}rKG  
  operator[] &ggOm  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2/iBk'd  
  operator<<和operator>> s||c#+j"8  
!b"2]Qv  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 LE|DMz|J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~} 02q5H  
3Q#Tut  
template < typename Left > _ea|E  8  
struct value_return ,rNv}  
  {  nb\pBl  
template < typename T > FvJkb!5*e_  
  struct result_1 wpI"kk_@@  
  { ~c=F$M^"c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; YO9ofT  
} ; ;04< 9i  
`qV*R 2  
template < typename T1, typename T2 > +,_%9v?3  
  struct result_2 `< 82"cAT{  
  { 1d!TU=*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ck:+F+7_v  
} ; Eq=j+ch7  
} ; k#n%at.g  
iOtf7.@  
'A,)PZL9i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uE}$ZBi q  
^x2@KMKXZ  
下面我们来剥离functor中的operator() ( e#f  
首先operator里面的代码全是下面的形式: KJv[z   
 6lL^/$]  
return l(t) op r(t) lf\^!E:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !ou;yE&<,  
return op l(t) IN,=v+A  
return op l(t1, t2) Fd#Zu.Np  
return l(t) op MvTp%d.  
return l(t1, t2) op F#~*j  
return l(t)[r(t)] >=86*U~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <b?$-Rx  
P5W58WxT'  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: >[ g=G  
单目: return f(l(t), r(t)); f VJWW):  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W^pf 1I8[  
双目: return f(l(t)); ByacSN  
return f(l(t1, t2)); XRTiC #6  
下面就是f的实现,以operator/为例 _}cD_$D  
$EL:Jx2<  
struct meta_divide oPVt qQ  
  { h@TP=  
template < typename T1, typename T2 > #|T2`uYotf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ">5$;{;2r  
  { dK4w$~j{k  
  return t1 / t2; 'hFL`F*  
} h^,av^lg^  
} ; L#%)@  
s~ou$!|  
这个工作可以让宏来做: sLWVgD  
L2wX?NA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y.-Kqa~  
template < typename T1, typename T2 > \ "y5bODq3t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C{+JrHV%h  
以后可以直接用 d%RH]j4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  y(#6nG@S  
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 4dm0:, G  
(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。。。) Q3Y(K\  
R&$fWV;'  
c`/=)IO4%  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 U$S{j&?  
G_zK .N   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J#q^CWN3R  
class unary_op : public Rettype H}q$6W E  
  { uy<<m"cA;  
    Left l; i29a1nD4Hm  
public : r8!pk~R5]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} '=eVem=  
6L)7Q0Z  
template < typename T > 7#Uzz"^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J1Az+m  
      { PHUeN]s#  
      return FuncType::execute(l(t)); k+J63+obd  
    } =-&h@mB;G  
/0$405  
    template < typename T1, typename T2 > 0c8_&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x34GRe!!  
      { ^~6gkS }  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )heHERbJ  
    } k*!iUz{]  
} ; t* p%!xsH  
@1<VvW=  
4tx6h<L#s  
同样还可以申明一个binary_op #0\* 8 6  
^zS;/%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zSu,S4m_;  
class binary_op : public Rettype F?0Q AA  
  { H SGz-  
    Left l; <`NsX 6t  
Right r; U0srwt97S  
public : ]*Q,~uV^|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N93R(x)%  
hE$3l+  
template < typename T > Df:/r%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  Y(2Z<d  
      { V<;_wO^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ir>+p>s.  
    } Ap;^ \5  
(I'{ pF)  
    template < typename T1, typename T2 > 01uj-!D$@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2V u?Y  
      { RAws{<6T-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g)D@4RM  
    } {?EmO+![}  
} ; Q2* 8c$  
s{V&vRr  
nn$^iw`  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 jO|`aUY Tf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q u7ML]e?z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jVN=_Y}\  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :,j^ei  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Gl45HyY_  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 z7)$m0',?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 MPyDG"B*  
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) /6yVbo"  
下面是修改过的unary_op .*>C[^  
fb^R3wd$ff  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >9#) obw  
class unary_op ^^tTA^  
  { },Grg~l  
Left l; 9.( [,J  
  DRXUQH  
public : yv>uzb`N  
/d Ua  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d7zZ~n  
k]RQ 7e  
template < typename T > *-q &~  
  struct result_1 ]gv3|W  
  { Nl%5OBm  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H$Pf$D$  
} ; )"M;7W?R0  
-ik((qx_  
template < typename T1, typename T2 > `zl,|}u)  
  struct result_2 `_ZbA#R,  
  { XH/!A`ZK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z.unCf3Q  
} ; _,UYbD\[J}  
E piF$n  
template < typename T1, typename T2 > 2\+N<-(F5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xa$%`  
  {  w+5OI9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6Rq +=X  
} jO*H8 XO  
J#iuF'%Ds  
template < typename T > '%*hs8s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~YviXSW  
  { n: {f\  
  return OpClass::execute(lt(t)); C$LRX7Z`o  
} H/8u?OC  
d& v 7l  
} ; \RFA?PuY  
d0zp89BEn  
NxK.q)tj6  
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 3!#FG0Z   
好啦,现在才真正完美了。 N#R8ez`  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1}ifJ~)5S  
$~ d6KFT  
template < typename Right > HyYJ"54  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [kgCB7.V  
  { uOKdb6]r6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w&]$!g4  
} 5C*- v,hF  
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。 >:FmAey  
7nW <kA  
c@4$)68  
6vJ S"+ <  
^HI2Vp  
十. bind jgkY^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。 >I&s%4  
先来分析一下一段例子 ke/4l?zs  
L` rrT   
n4H'FZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} a/%qn-i|p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x&EMg!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lC d\nE8G  
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。 !)}z{,Jx  
我们来写个简单的。 lx?v .:zl\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1h)K3cC  
对于函数对象类的版本: 2G3Hi;q18  
Ak O-PL  
template < typename Func > eV;nTj  
struct functor_trait ?TmVLny  
  { C}9|e?R[Rz  
typedef typename Func::result_type result_type; e?]HNy  
} ; 5fmQ+2A C1  
对于无参数函数的版本: : 'jVA  
t [G7&ovj  
template < typename Ret > 5,Co(K  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7WmY:g#s  
  { YnCuF0>  
typedef Ret result_type; =<ht@-1  
} ; w2r* $Q  
对于单参数函数的版本: TA#pA(k  
/}CAd  
template < typename Ret, typename V1 > KT*"Sbh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > xa{.hp?  
  { IiX2O(*ZE  
typedef Ret result_type; 8CvNcO;H0  
} ; GW.Y= S  
对于双参数函数的版本: 'BVI^H4  
C9>^!?>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +)_DaL E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > J DOs.w  
  { V[7D4r.j  
typedef Ret result_type; DKl\N~{F  
} ; 6/Z_r0^O  
等等。。。  4NIb_E0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1{qG?1<zZ6  
U\[b qw  
template < typename Func > "!D,9AkZS  
struct func_return &.Yu%=}  
  { bGlr>@;-r  
template < typename T > N4WX}  
  struct result_1 Ve40H6 Ox  
  { SzUH6|=.R=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _0Y?(}  
} ; 1h{7dLA  
Y{X%C\  
template < typename T1, typename T2 > Rgz zbW  
  struct result_2 UGoB7TEfn  
  { J@ 8OU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %e+*&Z',  
} ; 5hDPX \  
} ; }CrWmJu0  
:y_] JL;w  
k<rJm P{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uaha)W;'9  
,lb}&uZo  
template < typename Func, typename aPicker > Bc<pD?uOK  
class binder_1 bj?=\u  
  { ++=jh6  
Func fn; 'GLpSWL+*  
aPicker pk; yFTN/MFt  
public : 6 8Vxy  
I(Vg  
template < typename T > 1buO&q!vn  
  struct result_1 LFvZ 7M\\  
  { d$n<^ ~Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $JiypX^DOP  
} ; h)z2#qfc  
hsYv=Tw3C  
template < typename T1, typename T2 > qga?-oz,<6  
  struct result_2 cPg{k}9Tvy  
  { A}_pJH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S{,|Fa^PPO  
} ; ^RYq !l$  
isFxo,R9r  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `A8ErfA  
6Q]JY,+  
template < typename T > 6S0Gjekr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,}wFQ9*|W  
  { f5/s+H!  
  return fn(pk(t)); MXDUKh7v3  
} '@HCwEuz  
template < typename T1, typename T2 > T*'WS!z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f{P?|8u  
  { 9q\_UbF  
  return fn(pk(t1, t2)); "w__AYHV  
} K@ a#^lmd  
} ; SnM^T(gtS3  
j}6h}E&dEr  
aS~~*UHW  
一目了然不是么? Z EvK  
最后实现bind `oM'H+  
pX1Us+%  
F 6C7k9  
template < typename Func, typename aPicker > h67{qY[J[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) d$Y_vX<  
  { e&!8UYP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .bj:tmz  
} 6E.[F\u  
=y`-:j\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 RF~G{wz  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 vJS}_j]_@  
sd =bw  
十一. phoenix q$Ms7 `a  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Hx!eCTO:*  
P!!O~P  
for_each(v.begin(), v.end(), {CNJlr@z  
( D|^N9lDaQ  
do_ ,Z}ST|$u  
[ Ge^,hAM'  
  cout << _1 <<   " , " }w8yYI  
] ukRmjHbLf  
.while_( -- _1), ef/43+F^x  
cout << var( " \n " ) &>QxL d#  
) Z'Pe%}3  
); kp#XpcS  
[(&aVHUj  
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: .tQ(q=#  
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 9vSKIq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W=OryEV?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g yhy0  
#&1gVkvp  
2 )3oX  
template < typename Cond, typename Actor > xvomn`X1  
class do_while W1Ye+vg/s  
  { eKZS_Qd  
Cond cd; Wh~,?}laj  
Actor act; oJ`=ob4WDo  
public : VT=gb/W6)a  
template < typename T > z4$9,p `  
  struct result_1 7S=,#  
  { Mc!LC .8  
  typedef int result_type; c27(en(  
} ; D5f[:  
P"]l/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "fUNrhCx  
MUGoW;}v )  
template < typename T > g1.u1}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9Oo`4  
  { 5FF28C)>/  
  do USHQwn)%  
    { NJVkn~<  
  act(t); qywl G  
  } }pnp._j  
  while (cd(t)); `!(%R k  
  return   0 ; tE <?L  
} Gf:dN_e6.  
} ; c_?^:xs:d  
^u1Nbo  
jZ:/d!$S  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %e3E}m>  
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。 *'aouS/?<6  
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。 +v:]#1  
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。 5MKM;6cA&p  
下面就是产生这个functor的类: @)vQ>R\k<  
9=}[~V n  
:@ VCKq!  
template < typename Actor > 'mTY56Yq  
class do_while_actor (E&M[hH+  
  { \Q1&w2mw  
Actor act; '}B"071)<  
public : ?%Tx% dB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R[S1<m;  
4z26a  
template < typename Cond > _nEVmz!zg  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; R5(([C1  
} ; F]r'j ZL  
jm@M"b'{  
Sy4|JM-5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5>daWmD  
最后,是那个do_ m)"(S  
R8eBIJ/@_  
[rK`BnJX  
class do_while_invoker d;wq@ e  
  { @xa$two  
public : %dq%+yw{%m  
template < typename Actor > Kg"eS`-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &FT`z"^  
  { i8-Y,&>V  
  return do_while_actor < Actor > (act); >A6W^J|[  
} J5HK1  
} do_; *AGf'+j*z  
Ba|}$jo  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? As,e.V5!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K%mR=u#%&  
最后来说说怎么处理break和continue t8h*SHD9  
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/54=8*h0  
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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