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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9gWR djK:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :A2{  
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, 96a2G,c >V  
{?X#E12vf  
sd(Yr6~..  
Z]L_{=*  
  class filler R1,.H92  
  { k&JB,d-mJ%  
public : /NE<?t N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gc5u@(P"  
} ;  3)D'Yx  
o`tOnwt  
FE'|wf  
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: w_gFN%8  
%P3|#0yg0  
yT3q~#:  
9^yf'9S1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |ZJ<J)y  
D./!/>@f  
m!'moumL;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pt/UY<@yoN  
/Kw}R5l  
$*k(h|XfwW  
F+!w[}0  
二. 战前分析 %R?B=W7 ;Q  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 K[,d9j`^  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 *s=jKV#  
30BFwNE  
s)dL^lj;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B|fh 4FNy  
  /* --------------------------------------------- */ v d{`*|x  
vector < int *> vp( 10 ); J&hzr t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ! .q,m>?+  
/* --------------------------------------------- */ Q4;%[7LU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T O]wD^`  
/* --------------------------------------------- */ jH5VrN*Q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Xa,d"R~  
  /* --------------------------------------------- */ >]ghme  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \`kH2`  
/* --------------------------------------------- */ s%cfJe_k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); / 5\gP//9K  
K3Sa6"U  
S]"U(JmW\  
e7O9q8b  
看了之后,我们可以思考一些问题: MbT;]Bo  
1._1, _2是什么? l_q=@y  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 &EUI  
2._1 = 1是在做什么? ]3KMFV}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 hRU5CH/!  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 v47S9Vm+  
V(6*wQ`&  
"e-RV  
三. 动工 "VIoV u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (GCeD-  
e> zv+9'Q  
eb ` !  
Z&Qz"V>$  
template < typename T > Y5/SbQYf1  
class assignment Y^Y1re+}  
  { w'r?)WW$  
T value; /%9Ge AAs  
public : Yl$R$u)  
assignment( const T & v) : value(v) {} Xn%ty@8  
template < typename T2 > H{d;, KfX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hf`5NcnP  
} ; 7Rq|N$y.3  
#^>Md59N  
15l{gbCW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 IG(1h+5 R(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w7d<Ky_C  
o9XT_!Cwg  
r3}Q1b&  
\3hj/   
  class holder *x<3=9V  
  { ?cB:1?\j  
public : <i$ud&D  
template < typename T >  ob_*fP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m~f J_  
  { .7K<9K+P  
  return assignment < T > (t); L ,/(^0;  
} Ovhd%qV;Y  
} ; ]ZI ?U<0  
E9bc pup  
e[($rsx  
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: *NjjFk=R  
CG0jZB#u  
  static holder _1; `zP{E T_Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9 *+X ^q'  
w9aLTLv-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B)`@E4i  
而不用手动写一个函数对象。 !7>~=n_,L.  
+EOd9.X\~  
}od5kK;  
' X9D(?O  
四. 问题分析 $&ZN%o3  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 l h]Q\  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 hM NC]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 JBK(N k  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i.5?b/l0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8q/3}AnI  
5*hA6Ex7  
五. 问题1:一致性 (/[wM>q:r  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| A dL>?SG%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T!YfCw.HZ  
ls,;ozU  
struct holder gLzQM3{X9  
  { DQ`\HY  
  // t,IQ|B&0  
  template < typename T > 3$n O@rOS  
T &   operator ()( const T & r) const aWk1D.  
  { >"|"Gy (  
  return (T & )r; ^fqco9^;  
} ]w5j?h"b  
} ; 17ol %3 M  
VSDG_:!K  
这样的话assignment也必须相应改动: JBMJR  
"V3f"J?  
template < typename Left, typename Right > rk)h_zN  
class assignment -VafN   
  { \(4kEB2s$  
Left l; @\?QZX(H  
Right r; "~,3gNTzV  
public : Mrly(*!U"@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sIz*r Gz  
template < typename T2 > :YUQKy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tg"NWp6  
} ; G|+naZ  
yk0#byW`  
同时,holder的operator=也需要改动: SLjSNuOP  
py%_XL=w,  
template < typename T > 5tUN'KEbN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,xOOR   
  { HlgkW&}c^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); caD|*.b  
} ~ \3j{pr  
+2 x|j>  
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。 :p0<AU47  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @w @SOzS)  
;-"'sEu}  
return l(rhs) = r; %^LwLyoVM  
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。 =LyR CrA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I%'6IpR"d  
NA{?DSP  
template < typename Tp > EF5:$#  
class constant_t X775j"<d  
  { 'nP;IuMP  
  const Tp t; PlC8&$   
public : 9 lH00n+'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} TYu(;~   
template < typename T > Q$:>yveR*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Jj'dg6QY'  
  { jr3FDd]  
  return t; b75en{aDi*  
} ?5Q_G1H&  
} ; T(q/$p&q  
i7|sVz=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `CqF&b  
下面就可以修改holder的operator=了 mNdEn<W  
4&_|myO&  
template < typename T > X{-901J1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R7NE= X4  
  { *'\ xlsp#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Tq,xW  
} "Cn<x\E b  
CU_8 `}  
同时也要修改assignment的operator() d45mKla(V  
7&Qf))L  
template < typename T2 > nmy!.0SQ-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dA[S@ysvG  
现在代码看起来就很一致了。 ~(Xzm  
V:>ZSW4,^  
六. 问题2:链式操作 ?D9>N'yH8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |N+uEiJ  
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。 35 3*D%8  
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。 WX}pBmU  
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。 BQF7S<O+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "iPX>{'En  
r~Vb*~U"  
template < typename T > y#?AW`|  
struct result_1 D\ kd6  
  { 2y#[uSqB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; i564<1`x  
} ; h:~ 8WV|  
*jrQ-'<T  
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: +GFK!Pf  
^M7pCetjdW  
template < typename T > :Lh`Q"a  
struct   ref ' "I-! +  
  { nf )y_5y  
typedef T & reference; S0jYk (  
} ; qN@0k>11?  
template < typename T > p{W'[A{J .  
struct   ref < T &> `HV~.C  
  { %Z!3[.%F  
typedef T & reference; Rw]lW;EN<  
} ; A#x_>fV  
6< @F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m={TBV,L  
~X<Ie9m1x  
template < typename T > &eY&6I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6  5>}Q.p  
  { ~pG,|\9  
  return l(t) = r(t); o@@, }  
} \ ix& U  
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。 h-6zQs   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]^BgSC  
&N|`Q (QXS  
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 {"n=t`E)3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E .%_i8s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7J[s5'~|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 LY1dEZ-)A  
最后的布局是: Jt|W%`X>D  
                Add L1u(\zw  
              /   \ CCp&+LRvR  
            Divide   5 JH`oa1 b  
            /   \ < +X,oxg  
          _1     3 wgFAPZr  
似乎一切都解决了?不。 N5jJ,iz  
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。 tVqc!][   
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$WN"kV`,9  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: U?&&yynK  
84jA)  
template < typename Right > .u\xA7X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _8ubo\M~  
Right & rt) const /& wA$h  
  { /@feY?glc  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L6n<h  
} 5rlZ'>I.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s8|F e_  
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。 t;L7H E@Y  
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。 d[$YTw  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 O#3PUuE%d  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ]JvZ{fA%*  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? *Y<1KXFU  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: _>4Qh#6K  
@zi_@B  
template < class Action > HsRQiai*  
class picker : public Action &09g0K66  
  { C[s='v~}  
public : C*&FApG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} S?e*<s9k  
  // all the operator overloaded k\A[p\  
} ; M$MFUGS'  
6y   
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。 8G?OZ47k#  
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: <nbc RO.  
Dx>~^ ^<  
template < typename Right > *28:|blbL  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2'5u}G9  
  { /Q\|u:oO,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #5=!ew  
} WN3]xw3  
4$MV]ldUI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,@r 0-gL  
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。 Wk-jaz  
NW`L6wgl  
template < typename T >   struct picker_maker SeIL   
  { 7xoq:oP-}N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K} TSwY  
} ; 9f_Qs4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qJYEsI2M  
  { `z~L0h  
typedef picker < T > result; r(DW,xoK0  
} ; `PI?RU[g*  
f}uW(:f  
下面总的结构就有了: Lu9`(+  
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。 zIy&gOX  
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。 Rs;Y|W4'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I.hy"y2&  
至此链式操作完美实现。 B f"L;L  
S7f"\[Aw  
j5V{,lf  
七. 问题3 WdJJt2'  
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。 EJaGz\\  
s]Qo'q2  
template < typename T1, typename T2 > {RHa1wc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const = sh3&8  
  { ~xU\%@I\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m`6=6(_p  
} w*krPaT3  
k5o{mWI b  
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: 7 jiy9 [  
*(CV OY~  
template < typename T1, typename T2 > $[{YE[a  
struct result_2 7Kn}KO!Y8  
  { 4'GosQ85  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W'L  
} ; I/Q~rVt  
"s.s(TR8  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Bf8[(oc~  
这个差事就留给了holder自己。 f2G 3cg~H  
    Uo=_=.GQ  
/nzJ`d  
template < int Order > )UN_,'H/V  
class holder; `*w!S8}m;  
template <> *r].EBJ\  
class holder < 1 > %{ +>\0x  
  { `IH*~d]  
public : ~__rI-/_  
template < typename T > ak$D1#hY  
  struct result_1 /5"RedP<  
  { NXSjN~aG2  
  typedef T & result; (=t41-l  
} ; MD>xRs   
template < typename T1, typename T2 > 'l6SL- <  
  struct result_2 z\c$$+t  
  { fO,m_ OR:)  
  typedef T1 & result; gaU1A"S}  
} ; l?:S)[:  
template < typename T > s>ohXISB[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (\M+E tU<9  
  { HL~DIC%  
  return (T & )r; xy+hrbD)j  
} Uj twOv|pF  
template < typename T1, typename T2 > NQIbav^5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QW= X#yrDO  
  { (R-(  
  return (T1 & )r1; h4N&Yb fo  
} ~en'E  
} ; |^C35 6M>  
jYE ?wc+FT  
template <> z4wG]]Kh*  
class holder < 2 > iE,/x^&,&  
  { A1F!I4p5  
public : k293 wS  
template < typename T > y_{fc$_&  
  struct result_1 Yk=2ld;;  
  { .RN2os{  
  typedef T & result; L&G5 kY`  
} ; PXo^SHJ+gt  
template < typename T1, typename T2 > uL |O<  
  struct result_2 8om)A0S  
  { ~$]Puv1V>  
  typedef T2 & result; ; ~#uH7k  
} ; k`NXYf:  
template < typename T > :[?65q{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A}G>JL  
  { _NN5e|t  
  return (T & )r; Tno 0Q +  
} B~47mw&b  
template < typename T1, typename T2 > A+ LX37B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h]DzX8r}  
  { XU6SYC"t%~  
  return (T2 & )r2; /5m~t.Z9M  
} ]BaK8mPl  
} ; |SuN3B4e  
9F2MCqvcm  
1-}M5]Y  
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> >。 T~)R,OA7m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `@^s}rt+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k FCdGl  
yQE9S+%M  
return l(i, j) = r(i, j); Y Sux#*#H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !XQ)>T^G5  
*&tv(+P  
  return ( int & )i; Mu/hTTiNx  
  return ( int & )j; ]. 0;;v6)  
最后执行i = j; hFMT@Gy  
可见,参数被正确的选择了。 J Mm'JK?  
Ah_0o_Di  
epG!V#I  
lN'b"N  
X][=(l!;w7  
八. 中期总结 fF.sT7Az+  
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: +l;AL5h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b] ~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?<U">8cP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /-&2>4I  
="P&!lu  
5 #Et.P'  
{~EPP .  
QSyPtjg]  
+u;RFY^  
九. 简化 PH>`//D%n?  
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。 Qq3UC%Z1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I\@`AU  
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: {QVs[ J1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S3ZI C\2  
  +-*/&|^等 ASUleOI79(  
2. 返回引用。 EM!9_8 f  
  =,各种复合赋值等 >r.W \  
3. 返回固定类型。 VF:95F;@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0X4I-xx#  
4. 原样返回。 \-CL}Z}S  
  operator, .x][ _I>  
5. 返回解引用的类型。 l09DH+  
  operator*(单目) i/RA/q  
6. 返回地址。 Xp0S  
  operator&(单目) Lc_cB`  
7. 下表访问返回类型。 r=S,/N(1  
  operator[] 4rUOk"li  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,P^4??' o  
  operator<<和operator>> r>g5_"FL  
U U@  
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。 b)7v-1N  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Un Ocw  
K[l5=)G0L  
template < typename Left > MY l9 &8  
struct value_return  mT,#"k8  
  { t(p}0}Pp  
template < typename T > GuKiNYI_  
  struct result_1 `NCH^)  
  { -ju}I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U3BhoD#f\  
} ; 2#R8}\  
m.Ki4NUm  
template < typename T1, typename T2 > lQ#='Jqfp  
  struct result_2 !7Nz_d~n  
  { W|\$}@>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ca ?d8  
} ; FTWjIa/[  
} ; T9bUt|  
lsKQZ@LN`  
,AwX7gx22  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait x+EEMv3u:  
h_15"rd  
下面我们来剥离functor中的operator() IGF25-7B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f0+vk'Z  
Lmw4  
return l(t) op r(t) w+iI ay  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E <\\/Q%w  
return op l(t) 6@FGt3y  
return op l(t1, t2) id [caP=`  
return l(t) op '3fN2[(  
return l(t1, t2) op f7:}t+d  
return l(t)[r(t)] ;lf$)3%[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lPw`KW  
k(M(]y_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: @4=Az1W*  
单目: return f(l(t), r(t)); {!^0j{T  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *M'/z=V?%  
双目: return f(l(t)); HNd? '  
return f(l(t1, t2)); ;e$YM;;d  
下面就是f的实现,以operator/为例 Yb4%W-5  
vr } -u  
struct meta_divide t"P:}ps{?  
  { +aN"*//i  
template < typename T1, typename T2 > $'3'[Nr(;t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) v(p<88.!m  
  { A~H@0>1  
  return t1 / t2; }!N/?A5  
} p{AX"|QM"  
} ; ;*cCaB0u  
FT\%=>{  
这个工作可以让宏来做: #]r'?GN  
U\-=|gQ'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ p#6tKY;N  
template < typename T1, typename T2 > \ Hz j%G>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cVl i^*se  
以后可以直接用 DA>TT~L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v {) 8QF]  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 {xf00/  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Q^):tO]!Ma  
MH|R@g  
WWT1_&0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 N 1hj[G[H"  
=k5O*ql"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lYS*{i1^ '  
class unary_op : public Rettype sQn@:Gk  
  { =3dd1n;8>  
    Left l; wH+| & C  
public : 7m8(8$-6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} eV j7%9  
6eb~Z6n&?  
template < typename T > f dJ<(i]7W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /rHlFl|Wy  
      { 0<+eN8od.  
      return FuncType::execute(l(t)); G\K!7k`)!  
    } Nka 3H7 `  
XrI$@e*  
    template < typename T1, typename T2 > ~~q>]4>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 38GZ_ z}r  
      { s7,D}Zz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1rON8=E  
    } rTqGtmulG  
} ; &r2\P6J  
73JrK_h  
b4 Pa5 w  
同样还可以申明一个binary_op #3?}MC  
D# gC-,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =yWdtBng  
class binary_op : public Rettype S|F:[(WaM  
  { ^Hz1z_[X@  
    Left l; lN x7$z`  
Right r; vsJDVJ +=  
public : <`WcI`IA b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d>V#?1$h  
sgRWjrc/  
template < typename T > a%5/Oc[[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const + ]iK^y-.r  
      { }ld^zyL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^U##9KkP  
    } LCW}1H:Q  
&Bqu2^^  
    template < typename T1, typename T2 > hii#kB2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dSe d 6  
      { Mbn;~tY>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -q\Rbb5M  
    } g.\%jDM  
} ; ij1YV2v  
]n3!%0]\  
{nw.bKq 7  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 =_CH$F!U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qg:EN~E#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wo;OkJKF  
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。 +.Xi7x+#O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d.HcO^  
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。。。 ';v1AX}5q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }}Z2@}  
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) 6"; ITU^v  
下面是修改过的unary_op f Xh{ _>  
1 J}ML}h)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s+(@UUl  
class unary_op vM50H  
  { '8[; m_S  
Left l; Wg20H23XW  
  '.C#"nY>1  
public : U uC-R)  
VfUHqdg-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3gnO)"$  
RC?vU  
template < typename T > nLx|$=W  
  struct result_1 6OoOkNWF  
  { 6b9J3~d\E  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a$Hq<~46  
} ; ~+ 9v z  
_?bO /y_y  
template < typename T1, typename T2 > Ubgn^+AI  
  struct result_2 7D1$cmtH  
  { IR#BSfBZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u:mndTpB6x  
} ; M93*"jA  
G4&?O_\;  
template < typename T1, typename T2 > U`5/tNx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \>G}DGz  
  { K$w;|UJc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `5!AHQ/  
} fI1 9p Q  
H8g%h}6h  
template < typename T > 6P:fM Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0a bQY  
  { BMdZd5!p&  
  return OpClass::execute(lt(t)); w)B ?j  
} {&UA6 0~6  
57=d;Yg e  
} ; K:GEC-  
WIuYSt)h  
 g[bu9i  
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 :Z x|=  
好啦,现在才真正完美了。 bE{Y K  
现在在picker里面就可以这么添加了: T]nAz<l),  
>239SyC-,  
template < typename Right > lRNm &3:-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const iQS,@6  
  { o OC&w0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x/wgD'?  
} lfre-pS+  
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。 p|8ZHR+  
{f@Q&(g  
\KzJNCOT  
/'5d0' ,M  
kD?@nx>  
十. bind P|Gwt&  
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。 V1pBKr)v  
先来分析一下一段例子 .g1x$cQ1<  
L AH">E  
SOn)'!g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ie|5,qw E  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d4*SfzB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ' QMcQvU  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 u&^KrOM@#  
我们来写个简单的。 x^1d9Z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: g6;smtu_T  
对于函数对象类的版本: O5Z9`_9<  
OM{^F=Ap  
template < typename Func > n:2._s T  
struct functor_trait [0aC]XQZ  
  { "|[9 Q?  
typedef typename Func::result_type result_type; P/.<sr=2  
} ; 5bAdF'~  
对于无参数函数的版本: %y|pVN!U  
<U1T_fiBoc  
template < typename Ret > 1dw{:X=j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > MfHOn YV  
  { 6@t&  
typedef Ret result_type; .xWaS8f  
} ; K3M.ZRh\;`  
对于单参数函数的版本: '^>} =f  
8Znr1=1   
template < typename Ret, typename V1 > #QIY+muN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &(A#F[ =0  
  { dH PvVe/  
typedef Ret result_type; nc\`y,>l8  
} ; q?dd5JzZy,  
对于双参数函数的版本: 8'jt59/f  
ENIg_s4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q4&! mDU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > A[ncwJ  
  { jC4>%!{m  
typedef Ret result_type; d&raHF*  
} ; )E*f30  
等等。。。 {59 >U~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4=/jh:h  
XsQ81j.  
template < typename Func > E;{RNf|  
struct func_return m*A b<$y  
  { HY FMf3  
template < typename T > e15yDwvB  
  struct result_1 z<%bNnSO  
  { c:u*-lYmK%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eZqEFMBTm  
} ; ZY]$MZf5yo  
_,)_(R ,h  
template < typename T1, typename T2 > E+qLj|IU  
  struct result_2 lZL+j6Q  
  { 1W{oj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; " nCK%w=  
} ; 5WJ ~%"O  
} ; ndzADVP  
a1y<Y`SC9  
'ia-h7QWS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {?0'(D7.  
j?m(l,YD|*  
template < typename Func, typename aPicker > N%}J:w  
class binder_1 xb3G,F  
  { <)wLxWalF  
Func fn; dGm%If9P  
aPicker pk; $f0u  
public : 19qH WU^0V  
Pz{MYw  
template < typename T > 4KtD  k  
  struct result_1 oI/_WY[t  
  { ][jwy-Uy;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;_c&J&I  
} ; =VzJ>!0  
[0y,K{8t  
template < typename T1, typename T2 > |ymW0gh7o$  
  struct result_2 r9WR1&T)  
  { tjwf;g}$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?D _4KFr  
} ; :rQDA =Ps  
eN.6l2-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} XYuX+&XW/  
iL);bv W  
template < typename T > 1>rQ).eT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jq%<Z,rh  
  { _>\33V-?b  
  return fn(pk(t)); ElUFne=  
} qsW&kW~  
template < typename T1, typename T2 >  ~d eS*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '1LN)Yw  
  { wg%Z  
  return fn(pk(t1, t2)); ^UJIDg7zS  
} xOKJOl  
} ; Z9$pY=8^?  
@2hhBW  
>IrQhSF  
一目了然不是么? lf>d{zd5  
最后实现bind 9e K~g0m  
aOGoJCt C  
p-{ 4 $W  
template < typename Func, typename aPicker > d9:I.SA)E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dY&v(~&;]  
  { H 4 ELIF#@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jyW={%&  
} " $farDDoF  
hGY-d}npAJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /)J]ItJlz  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 W7WHDL^  
O U7OX]h  
十一. phoenix ]NTQF/   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G<-KwGy,D  
4AJT)I.  
for_each(v.begin(), v.end(), %<nGm\  
( 8iaMr278W  
do_ a5/, O4Q  
[ )jgz(\KZ  
  cout << _1 <<   " , " #rX ^)2  
] ai$l7]7  
.while_( -- _1), *W\3cS  
cout << var( " \n " ) qfl!>  
) KJoa^e;~  
); hbJy<e1W  
'uL$j=vB  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: j[gqS%  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Q2ne]MI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \-]Jm[]^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GBb8 }lx  
I\6C0x  
2QbKh)   
template < typename Cond, typename Actor > eR5q3E/;G  
class do_while eC"e v5v  
  { A+M4=  
Cond cd; /} PdO  
Actor act; m}?jU  
public : #Y7iJPO  
template < typename T > L]z8'n,  
  struct result_1 YT!iI   
  { @-S7)h>~  
  typedef int result_type; :2c(.-[`  
} ; N\ Mdia  
4h!yh2c..  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u;nn:K1QFr  
8Gy]nD  
template < typename T > 2EpQ(G J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h )Y .jY  
  { y|O3*`&m  
  do liPrxuP`  
    { L@[}sMdq(  
  act(t); V)~b+D  
  } 3l~7  
  while (cd(t)); 1YMi4.  
  return   0 ; =p[Sd*d  
} !O!:=wq  
} ; paV1o>_Rd  
b*h:e.q  
GOdWc9Ta!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2(GY k  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 i`l;k~rP  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 |khFQ(  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 h='&^1  
下面就是产生这个functor的类: "" ^n^$  
/7S g/d%c  
U~yPQ8jD  
template < typename Actor > x'}z NEXI  
class do_while_actor K{I"2c  
  { 5Xxdm-0  
Actor act; :dbO|]Xf  
public : Y54yojvV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $> QJ%v9+  
Hfj.8$   
template < typename Cond > nt>3i! l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /!Ag/SmS!9  
} ; P|ibUxSA~,  
j07A>G-=  
Cd^1E]O0{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !U4YA1>>  
最后,是那个do_ 3:WHC3}W  
<bW~!lv  
\bF<f02P  
class do_while_invoker R$u1\r1I  
  { 3; z1Hp2X  
public : ? }ff O  
template < typename Actor > ux^rF  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5#f_1 V  
  { fGe ie m  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1 Lg{l  
} &k*oG: J3  
} do_; ImB5F'HI$  
)g8Kicox5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $HOe){G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q$p3cepsK  
最后来说说怎么处理break和continue ;8MQ'#  
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。 )Dhx6xM[a  
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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