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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H3Y FbR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `H6-g=C  
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, wK+%[i&,  
N/QTf1$  
Z~o6%_xe  
n*6Oa/JG7  
  class filler cv(9v =](  
  { C9[Jr)QX  
public : ,y}?Z 8?63  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7q<2k_3<  
} ; &13qlc6  
k{<]J5{7  
f"zXiUV  
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: &v7$*n27  
xJtblZ1sr  
:?%$={m  
6]yYiz2Xn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l2"{uCcA  
96UL](l(`  
I@a y&NNh  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 > 4>!zZ  
=  *7K_M&  
{<{ O!  
!63p?Q=  
二. 战前分析 ct+ ;W  
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。 g5X;]%:  
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 ;uj&j1  
>J+'hm@  
C?jk#T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;/w-7O:  
  /* --------------------------------------------- */ Q H:k5V~  
vector < int *> vp( 10 ); _KBN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j^#4!Ue  
/* --------------------------------------------- */ 9MQ!5Zn  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qjQR0M C  
/* --------------------------------------------- */ 1zwk0={x-%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q}[g/%  
  /* --------------------------------------------- */ W($}G_j[B1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *Y"Kbn 6  
/* --------------------------------------------- */ dWbSrl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); XKD0n^L[  
h.PVRAwk  
`)Z"||8K  
We&~]-b AW  
看了之后,我们可以思考一些问题: U~8;y'  
1._1, _2是什么? 2Wwzcvs@  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 h>AK^fX  
2._1 = 1是在做什么? fgrflW$  
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。 wVU.j$+_#  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 xj8 yQ Y1  
EXDZehLD<]  
.)L%ANf  
三. 动工 \c1u$'|v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5VD(fW[OW]  
cPD&xVwq>  
IE7%u 92  
}71a3EUK  
template < typename T > dU`kJ,=Z  
class assignment M0Y#=u.  
  { Ws%@SK  
T value; :.8@ xVH  
public : GCaiogiBg  
assignment( const T & v) : value(v) {} }+/j/es{]  
template < typename T2 > 9u6GeK~G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } iNj*G j  
} ; g\_J  
|>_e& }Y%L  
oYOR%'0*m+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rCt8Q&mzf  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i\~@2  
3@#WYvD  
Er /:iO)_  
/-%0y2"7  
  class holder D d['e  
  { +i"^"/2f{  
public : .g/PWEr\I  
template < typename T > 8@b,>l$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uG-t)pej  
  { vmEbk/Vy  
  return assignment < T > (t); {A<pb{<u  
} P/%5J3_,  
} ; ca )n*SD  
-rg >y!L  
2F5*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: %?<Y&t  
D,R"P }G  
  static holder _1; p;#@#>h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \ @XvEx%  
B^|^hZZ>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vndD#/lXq  
而不用手动写一个函数对象。 K qK?w*Qw  
@fz0-vT,  
t`F<lOKj  
>|j8j:S[  
四. 问题分析 i|N%dl+T=  
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。 :$k] ;  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 l!S}gbM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |q+3X)Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hIBW$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8d|/^U.w~V  
DIAHI V<  
五. 问题1:一致性 fHFy5j0H  
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?| ||p>O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 E4}MU}C#[  
E ^ub8  
struct holder 0c{-$K}  
  { q>X30g  
  // JWB3;,S  
  template < typename T > AFMIp^F  
T &   operator ()( const T & r) const dd?ZQ:n  
  { <GdQ""X  
  return (T & )r; 4hl`~&yDf  
} z4!Y9  
} ; FaA'%P@  
n]nb+_-97  
这样的话assignment也必须相应改动: Z'Uc}M'U  
Fu%D2%V$/  
template < typename Left, typename Right > i!yu%>:M  
class assignment VbU*&{j  
  { Nbyc,a[o  
Left l; xZ=6  
Right r; 0,{tBo  
public : [B_(,/?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &$H7vdWNy  
template < typename T2 > RyuI2jEy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } w?JRY  
} ; xZE%Gf_U  
vx7wW<e%D  
同时,holder的operator=也需要改动: "a T "o  
"|,;~k1  
template < typename T > ,$oz1,Q/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6}/m~m  
  { w]ihGh  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); BN]{o(EB  
} 7 'B9z/  
}57d3s  
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。 bVgmjt2&>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #Y_v0.N  
E9N.b.Q)  
return l(rhs) = r; y+aL5$x6  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 U L3++bt  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: c{(4s6D  
(~U1 X4  
template < typename Tp > ^2f2g>9j_C  
class constant_t )O:T\{7+  
  { #cCR\$-~  
  const Tp t; <jz\U7TBf  
public : Yn>y1~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b0:5i<"w6  
template < typename T > {Gi:W/jJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const znq/ %7  
  { -]Mbe2;  
  return t; =5 kTzH.  
} IpYw<2'  
} ; Om,M8!E  
5^0K5R6GQf  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #J w\pOn  
下面就可以修改holder的operator=了 (X|`|Y  
S(NUuu}S  
template < typename T > _/pdZM,V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %YLyh?J  
  { u.!<)VIJx  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^v+7IFn  
} *Q`y'6S  
d@QC[$qXj  
同时也要修改assignment的operator() d{FD.eI 0  
>XU93 )CX  
template < typename T2 > @\)a&p]a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y(97},  
现在代码看起来就很一致了。 ;)rs#T;$  
6$'0^Ftm'  
六. 问题2:链式操作 Qh{]gw-6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ".|?A9m_  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  XKEbK\  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 hcrx(oJ5  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 HLYo+;j3|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N1l&$#Fr!s  
*{%d{x}l  
template < typename T > $g@-WNe  
struct result_1 wf&1,t3Bgn  
  { <1XJa2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nep-?7x  
} ; 2nv-/ %]  
#Py\'  
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: Ynx.$$`$=  
\?K>~{)  
template < typename T > 5Vu@gRk_  
struct   ref a"pejW`m  
  { ffibS0aM  
typedef T & reference; u EE#A0  
} ; yq,% ey8  
template < typename T > )u}MyFl.  
struct   ref < T &> 1}DUe. a  
  { j87IxB?o  
typedef T & reference; 1v"r8=Wt  
} ; [*2|#KSCX  
maINp"#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %>)&QZig/  
$ 8WJ$73  
template < typename T > f^D4aEU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const EVE<LF?  
  { }29Cm$p  
  return l(t) = r(t); +f]\>{o4  
} 7nOn^f D  
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。 AOVoOd+6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A_}%YHb  
3!<} -sW4  
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 B_uAa5'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: oHj64fE9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u4,b%h.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @"$rR+r'  
最后的布局是: ^{(i;IVG  
                Add 5^GFN*poig  
              /   \ -mPrmapb3  
            Divide   5 AfOq?V  
            /   \ ;x~[om21;  
          _1     3 ab-MEN`5  
似乎一切都解决了?不。 sXmo.{Ayb  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 y |0I3n]e  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 D-!#TN`Y  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: BH$+{rZ8t  
%\n&iRwDF  
template < typename Right > j"Vb8}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9CW8l0  
Right & rt) const YTo^Q&  
  { ; rJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9X[}ik0  
} OcLFVD=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _Sxp|{H0  
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。 },'Ij; %%Q  
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。 sxBRg=  
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。 8OW504AD  
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。 h1uD>heGl  
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? c$w}h[  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: .wv!;  
va_TC!{;  
template < class Action > W2 ([vRT  
class picker : public Action B>TI dQ  
  { . 7EZB  
public : Y =BXV7\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} af WEt -  
  // all the operator overloaded oL 69w1  
} ; UW/{q`)  
7Yjxx+X9  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 05>xQx?"m4  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Y><")%Q  
1>1ii  
template < typename Right > *;I F^u1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7L=V{,,v  
  { e2xqK G  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _U@;Z*(%vh  
} }hjJt,m  
:/ yR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4{1 .[##]o  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 l8_TeO  
^"Nsb&  
template < typename T >   struct picker_maker M+N7JpR  
  { koizk&)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; W%k0_Y/5  
} ; 2r]!$ hto  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rLm:qu(F1  
  { dGb]`*E  
typedef picker < T > result; c*"TmDY  
} ; ecI[lB  
E*t0ia8  
下面总的结构就有了: =>7\s}QZ  
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。 bC mhlSNi  
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。 aF'9&A;q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @$(/6]4p  
至此链式操作完美实现。 +yYv"J  
8'kA",P  
&2!F:L  
七. 问题3 .7nr:P  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 W2a9P_  
XU}sbbwu  
template < typename T1, typename T2 > jKcnZu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2Rp'ju~O)/  
  { K)!?np{km  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1Jx|0YmO  
} Kb#}f/  
o5N];Nj  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 8;YN`S!o  
\q8D7/q  
template < typename T1, typename T2 > =lf&mD _/  
struct result_2 zJfoU*G/B  
  { TZ7{cekQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  t : =  
} ; Bkn- OG  
S>]Jc$  
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? cXJtNW@  
这个差事就留给了holder自己。 3psCV=/z  
    &!3=eVg  
FH'jP`  
template < int Order > N>fC"  
class holder; Cz\(.MWNZ  
template <> $UZ4,S?V  
class holder < 1 > 35;)O -  
  { gJVakR&  
public : T1y,L<7?  
template < typename T > "}bk *2  
  struct result_1 $o"PQ!z  
  { C_[V[k0(  
  typedef T & result; <N%8"o  
} ; \Mv8pU  
template < typename T1, typename T2 > AUnRr+o  
  struct result_2 [G/q*a:K  
  { H]. 4~ 8  
  typedef T1 & result; 3mIX9&/  
} ; {.N" 6P  
template < typename T > #lax0IYY=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1GY[1M1^  
  { N[j7^q7Xt  
  return (T & )r; c 25wm\\  
} W?"Z>tgp  
template < typename T1, typename T2 > N b(f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [UI4YZu}  
  { =*q:R9V  
  return (T1 & )r1; [H#I:d-+\  
} ?S8cl7;+  
} ; j\nnx8`7  
RGGP6SDc  
template <> &50Kn[  
class holder < 2 > )S$!36Ni[  
  { E0c5c  
public : R0fZ9_d7}  
template < typename T > fV3!x,H  
  struct result_1 AAsl )  
  { P,!k^J3:l  
  typedef T & result; >R?EJ;h  
} ; _tQ=ASe0  
template < typename T1, typename T2 > /n7F]Ok'*  
  struct result_2 *?gn@4Ly  
  { "w`f>]YLA  
  typedef T2 & result; >]=1~ sF  
} ; I0O)MR<  
template < typename T > Zg7~&vs$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )\uy 0+b  
  { 5cP]  
  return (T & )r; p;) ;Vm+8  
} -o F#a 8  
template < typename T1, typename T2 > pF.Ws,nQ5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n(a7%Hx2  
  { c?d+>5"VX  
  return (T2 & )r2; 4i[3|hv'  
} +I2P{7  
} ; pM\)f  
B4&@PX"'>,  
r{kV*^\E  
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> >。 tqrvcnQr^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T}P| uP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U;KHF{Vm  
j2#Vdw|j  
return l(i, j) = r(i, j); qo.~5   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6(oGU4  
h GS";g[?  
  return ( int & )i; KbH#g>.oB  
  return ( int & )j; 7(~^6Ql!  
最后执行i = j; 96vv85g  
可见,参数被正确的选择了。 3OFv_<6  
7 .+kcqX  
S'Q$N-Dy  
Y_%\kM?7  
AY0o0\6cw  
八. 中期总结 "[H9)aAj7  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: sb(,w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Q=gVxS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8ne'x!1 D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _Ux>BJmP  
AUoi$DF(@  
M.d{:&@`%  
622mNY  
Q-}oe Q  
8dUwJ"<5  
九. 简化 nAd 4g|  
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。 7G%`ziZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 xzMa[D4(  
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: guSgTUJ}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 NEZF q?  
  +-*/&|^等 1&QI1fvx  
2. 返回引用。 %9BC%w]y  
  =,各种复合赋值等 C-_u; NEu  
3. 返回固定类型。 #B'WT{B$/~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zv#i\8h^p  
4. 原样返回。 3 %dbfT j  
  operator, d&?B/E^  
5. 返回解引用的类型。 /R k5n  
  operator*(单目) 3Luv$6  
6. 返回地址。 :":W(O  
  operator&(单目) PpU : 4;en  
7. 下表访问返回类型。 AGCqJ8`|T  
  operator[] RPaB4>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m^T$H_*;  
  operator<<和operator>> 6Om-[^  
Ko''G5+  
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。 QE)g==d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i>,5b1x~  
RLulz|jC  
template < typename Left > Fw"~f5O  
struct value_return s/sH",  
  { F6Q#{Ufq  
template < typename T > ~z|/t^  
  struct result_1 3u{[(W}08  
  { f#JLE+0Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; FAE>N-brQ  
} ; {%S1x{U}W-  
_E'M(.B<  
template < typename T1, typename T2 > uLhamE)  
  struct result_2 (: ZOoL  
  { pBL{DgX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "t"dz'  
} ; Uk;SY[mU  
} ; sur2Mw(M"  
rM bb%d:  
,=6Eju#P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @[ :sP  
VWfrcSZg6M  
下面我们来剥离functor中的operator() mW8CqW\Q5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Jz%&-e3  
:?RK>}4|F  
return l(t) op r(t) S~Q7>oNm  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z/beROW)  
return op l(t) =/dW5qy;*+  
return op l(t1, t2) sSD(mO<(  
return l(t) op IUc!nxF#  
return l(t1, t2) op 3\mFK$#sr  
return l(t)[r(t)] i,4JS,82I  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @4$F%[g h  
G =< KAJ  
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: SC|cCK hqi  
单目: return f(l(t), r(t)); M9f*7{c  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u%}vTCg*p  
双目: return f(l(t)); }E/L:  
return f(l(t1, t2)); sU bZVPDr  
下面就是f的实现,以operator/为例 RE"}+D  
gscs B4<  
struct meta_divide D;d;:WT5  
  { wau81rSd  
template < typename T1, typename T2 > 79x^zqLb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *^.b}K%  
  { 4vBbP;ELWq  
  return t1 / t2; mH8s'F  
} &|{K*pNa  
} ;  6f1;4Jfp  
*ZaK+ B  
这个工作可以让宏来做: Vs07d,@w>  
PCaa _ 2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t1ZZru'r  
template < typename T1, typename T2 > \ bjQfZT(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 89 fT?tT  
以后可以直接用 ]L &_R^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (V=lK6WQm  
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 lsio\ $  
(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。。。) hgVwoZ{`]  
UZ] (X/  
rSEJ2%iF*  
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 r2sog{R  
Zs{ `Yf^Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ) Fm  
class unary_op : public Rettype sgB3i`_M  
  { j6v +S  
    Left l; Y_)04dmr@[  
public : 4G`YZZQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s}?98?tYB  
7Q[P  
template < typename T > WMUw5h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]e"NJkcm  
      { E-"Jgq\aC  
      return FuncType::execute(l(t)); MESQAsx%  
    } }W|CIgF*  
w[|!$J?  
    template < typename T1, typename T2 > 1m ![;Pg3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ' GW@P  
      { }y[o[>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {O^1WgGc[  
    } 5 !NPqka}.  
} ; )m)>k` 0  
j:sac*6m  
nK96A.B%p  
同样还可以申明一个binary_op ZjI^0D8  
<XLATS8Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |Xu7cCh$me  
class binary_op : public Rettype  UNhD  
  { T:}Ed_m}q  
    Left l; k2;8~LqF  
Right r; F%Mlid;1  
public : 9X*q^u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ix$+NM<n  
*aT!|;  
template < typename T > `\.n_nM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0`qq"j[6a  
      { sY#K=5R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !.w S+  
    } f9\7v_  
qBwqxxTc  
    template < typename T1, typename T2 > \+>b W(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T[;{AXLeI  
      { twN(]w}Ps|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); CRqa[boU*  
    } =o HJ_  
} ; R0=/ Th -  
x208^=F\\  
|owhF  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 (h%wO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 i$NnHj|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) RdY#B;  
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。 j5HOdy2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! dm 2_Fj  
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。。。 Q,DumOq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t)v#y!Ci"  
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) sP&E{{<QTF  
下面是修改过的unary_op Z'fy9  
ims *|~{sr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Cn{UzSKfs  
class unary_op HL!-4kN <$  
  { "xO`&a{  
Left l; VtmUK$k}I  
  [ z&y]~  
public : }0!\%7-Q  
~\kRW6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9GGBJTk-  
&#)3v8  
template < typename T > c,-< 4e  
  struct result_1 nh8h?&q|  
  { ]v#T'<Nl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]O\6.>H  
} ; L_A|  
TfxKvol'  
template < typename T1, typename T2 > 3)eeUO+  
  struct result_2 "vJADQ4F  
  { Nyo6R9^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vLC&C-f  
} ; zzx4;C",u  
0- #ct1-  
template < typename T1, typename T2 > {C6Yr9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y}[r`}={  
  { REsThB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); " DFg"  
} fklM Yu4:n  
[n^___7  
template < typename T > npe*A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cCeD3CuRA%  
  { ov+qYBuFw  
  return OpClass::execute(lt(t)); mR{0*<  
} k |Lm;g  
c8Opc"UE  
} ; #" OKO6]  
1|]-F;b  
,L^L uw'7  
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 4 IHl'*D[#  
好啦,现在才真正完美了。 Z*Y?"1ar  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5eU/ [F9  
'nLv0.7*  
template < typename Right > !Zwl9DX3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jBQQ?cA  
  { E }yxF .  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q\/|nZO4  
} jc?Hip'  
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。 4 I~,B[|  
f9 rToH  
ywdNwNJ  
Y#m0/1-  
KOxD%bX_  
十. bind b9vKux  
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。 K0v,d~+]  
先来分析一下一段例子 C6Mb(&  
mPu5%%  
 z/ i3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^aC[Z P:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W)"q9(T?%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _]4cY%s  
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。 AsLAm#zq  
我们来写个简单的。 0<)8 ?ow  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9X(bByEO  
对于函数对象类的版本: Ry(!< w,  
qd.b&i  
template < typename Func > PM|K*,3J  
struct functor_trait aR\=p:%jGI  
  {  ;js7rt  
typedef typename Func::result_type result_type; }6KL   
} ; IS!+J.2  
对于无参数函数的版本: z~W@`'f  
-R8RAwsLG  
template < typename Ret > Md~mI8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > UxW>hbzr&V  
  { r`krv-,O$  
typedef Ret result_type; {P]l{W@li  
} ; I;`V*/s8"  
对于单参数函数的版本: $`Ou*  
{L+?n*;CA  
template < typename Ret, typename V1 > l(`w]=t&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > bT;C8i4b\H  
  { 7OZ s~6(  
typedef Ret result_type; ^NCH)zK]v  
} ; `K@   
对于双参数函数的版本: eGE,zkj FY  
k-89(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Uarb [4OZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WFB2Ub7  
  { Wm A:"!~M  
typedef Ret result_type; x88$#N>Q5  
} ; l|&nGCW  
等等。。。 L.GpQJ8u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _A,m@BCz  
N7E[wOP  
template < typename Func > s4Wk2*7 Mq  
struct func_return 0#q_LB  
  { h{! @^Q  
template < typename T > mrJQB I+  
  struct result_1 5P! ZJ3C  
  { m}XI?[!s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XJlun l)(K  
} ; Jd%#eD*k9  
V^0*S=N  
template < typename T1, typename T2 > $'&5gFr9  
  struct result_2 vxwctJ&  
  { _zOzHc?Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /Ly%-py-$  
} ; ctCfLlK  
} ; )~5`A*Ku  
$DMeUA\av  
#e#8I7P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;6]+/e7O  
!~ZL  
template < typename Func, typename aPicker > FCI T+ 8K  
class binder_1 n8iN/Y<%U  
  { 1jV^\ x0  
Func fn; \nJr jH A  
aPicker pk; J0>Q+Y  
public : XGUF9arN  
j{HxX  
template < typename T >  =HSE  
  struct result_1 LHa cHv  
  { A$oYw(m#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +(<CE#bb[  
} ; T&!>lqU!J  
+zlaYHj  
template < typename T1, typename T2 > GJW1|Fk  
  struct result_2 E:i3 /Ep?  
  { KctD=6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^C'k.pV n~  
} ; [A3hrSw  
$<y b~z7J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} auO^v;s  
G,XFS8{%  
template < typename T > 1 t#Tp$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xLGAP-mx]  
  { C!.6:Aj  
  return fn(pk(t)); :n>h[{ o%  
} !g}9xIL  
template < typename T1, typename T2 > !q/?t XM!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R sujKh/  
  { P_qxw-s  
  return fn(pk(t1, t2)); ./6L&?*`~;  
} ")LF;e  
} ; W0?yPP=.  
wPW9bu  
hwO]{)%  
一目了然不是么? }R J2\CP  
最后实现bind GI~;2 `V  
7f`jl/   
F\XzP\  
template < typename Func, typename aPicker > 7lh%\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5%W3&F6 %  
  { P= ]ZXj[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E-Mp|y/V  
} c\R! z&y~  
9(H8MUF0{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 K_My4>~Il  
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。 7tyn?t0n  
nVYh1@yLy  
十一. phoenix ]`|bf2*eA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ` "9Y.KU  
!E*-\}[  
for_each(v.begin(), v.end(), .AV--oA~  
( Tn-H8;Hg  
do_ 3FS:]|oC  
[ ha(hG3C  
  cout << _1 <<   " , " HFf| >&c&  
] @@I2bHy vb  
.while_( -- _1), *M8 4Dry`y  
cout << var( " \n " ) PCFm@S@Q  
) #}A!Bk  
); J"SAA0)@  
}b0qrr  
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: %fxGdzu7.  
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 hup]Jk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 PS6G 7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: paF2{C)4  
vF*H5\ m<a  
{)Gh~~57_W  
template < typename Cond, typename Actor > !Hgq7vZG  
class do_while >Cf]uiR  
  { [y:6vC   
Cond cd; OCX?U50am  
Actor act; u2F 3>s  
public : 7&+Gv6E  
template < typename T > 20K<}:5t1  
  struct result_1 H{+U; 6b  
  { NcPzmW{#;g  
  typedef int result_type; 9,F(f}(t  
} ; 3nG(z>  
b9:E0/6   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} tnTr &o#  
Pl 5+Oo  
template < typename T > %u!#f<"[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OtnYv  
  { ]P 2M  
  do yhTe*I=Gk  
    { $YW z~^f  
  act(t); ?X eRL<n  
  } <iTaJa$0m  
  while (cd(t)); 6)H70VPJ  
  return   0 ; T9(~^}_+9  
} 2Ejs{KUj  
} ; fXL$CgXG\x  
9@ ^/ON\O  
kKCkjA:o##  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y_a~>S  
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。 v1;`.PWD  
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。 S__ o#nf`%  
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。 'av OQj]`K  
下面就是产生这个functor的类: ";xG[ne$Be  
s=28.  
e+2!)w)[  
template < typename Actor > J]Y." hi  
class do_while_actor 6KV&E8Gn  
  { (?~F}u v  
Actor act; cU*7E39  
public : ogPxj KSI  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }z[ O_S,X  
%Uuhi&PA-l  
template < typename Cond > =:#$_qR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rj,Sk~0Q  
} ; D3MuP p-v  
Amz7j8zJ  
=`{!" 6a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~r=u1]z  
最后,是那个do_ Kw'A%7^e  
RMsr7M4<91  
koaH31Q  
class do_while_invoker r$*k-c9Bf  
  { F[Peil+|`  
public : A87Tyk2Pi  
template < typename Actor > b$VdTpz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q:tW LVE#0  
  { =<FFFoF*C_  
  return do_while_actor < Actor > (act); )%)?M *  
} {KODwP'~  
} do_; Tqm9><!r  
Ma_! 1Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^@jOS{f l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Oq|pd7fcgm  
最后来说说怎么处理break和continue cITQ,ah  
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。 CK.Z-_M  
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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