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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda iySmNI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =8J\;h  
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, D l"y|  
P4N{lQ.>  
U 9 k}y  
A!^,QRkRN  
  class filler 'Uc|[l]  
  { ` 86b  
public : <A6<q&g|E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4a646jg)  
} ; )8N/t6Q  
b<7.^  
>5N}ZIN  
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: RE7[bM3a  
@'U4-x  
%%3ugD5i!  
+ypT"y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k1cBMDSokO  
1R:h$* -z  
HmiwpI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P]x@h  
J$P]>By5:  
aY?}4Bx  
`}=Fw0  
二. 战前分析 ?IWLl  
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。 MR~BWH?@1  
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 Wx-{F  
x Dr^&rC  
Ln: y|t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rms&U)?  
  /* --------------------------------------------- */ Y{S/A*X  
vector < int *> vp( 10 ); FUOvH 85f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); IQ~()/;3d  
/* --------------------------------------------- */ ew0 )  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3 (<!pA  
/* --------------------------------------------- */ -^Lj~O  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); '- ~86Q  
  /* --------------------------------------------- */ q)vD "{0.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,L^L uw'7  
/* --------------------------------------------- */ V{*9fB#4L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "8rP?B(  
9Z*vp^3  
&0l Nj@/  
f[v??^  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~Ch`A@=5  
1._1, _2是什么? f9 rToH  
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。 yA_d${n  
2._1 = 1是在做什么? PNG'"7O  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [|>.iH X  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2sTyuH .  
 z/ i3  
k^L (q\D  
三. 动工 ;F:(5GBi  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =1,g#HS  
WV6vM()#!C  
Pf!K()<uJ  
8e-{S~@W  
template < typename T > x=Ru@nK;  
class assignment H;CGLis  
  { "-Ns1A8  
T value; 2#&K3v  
public : RWoiV10  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3HA{18{4uP  
template < typename T2 > ooq>/OI0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m ;KP  
} ; (&B & V  
g7H;d  
4*54"[9Hr#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <E ^:{J95  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k-89(  
rd"]$_P8O  
}l/md/C0  
]juXm1)>W1  
  class holder mkWIJH  
  { ecF I"g  
public : }C'z$i( y  
template < typename T > 15zL,yo  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o+nU{  
  { R_*\?^k|A  
  return assignment < T > (t); tQ)8HVKF  
} $a-~ozr`C  
} ; 55;xAsG  
!98s[)B:  
06ueE\@Sg  
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: e L(T  
DB*IVg  
  static holder _1; F|PYDC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E u@TCw8@  
}r i"u;.R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lfGiw^  
而不用手动写一个函数对象。 XGUF9arN  
x=H*"L=  
RJWlG'i  
]y(#]Tw\  
四. 问题分析 [bE9Y;  
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。 ]vhh*  
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。 jG8 ihi  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b\H~Ot[i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 o^_z+JFwb  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #jK{)%}mA  
~h0SD(  
五. 问题1:一致性 0M-Zp[w\-  
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?| 3v5]L3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1%EIP -z  
^MDBJ0 I.  
struct holder aW$7:<A{  
  { xOPSw|!w  
  // e#SNN-hKsJ  
  template < typename T > Vg&` f  
T &   operator ()( const T & r) const 6^}GXfJAc  
  { Nl PP|=o  
  return (T & )r; =-`X61];M  
} X62z>mM  
} ; ?cowey\m .  
_sJp"4?  
这样的话assignment也必须相应改动: x>p=1(L  
HFvhrG  
template < typename Left, typename Right > v )4 kS  
class assignment hjaI&?w  
  { C&K%Q3V  
Left l; Q->'e-\E<"  
Right r; noGMfZ1  
public : #li;L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (a@cK,  
template < typename T2 > k;l^wM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9F ).i  
} ; "n:L<F,g  
`Nc3I\tCM  
同时,holder的operator=也需要改动: I&1h/  
,TeDJ\k  
template < typename T > R-bICGSE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;x| 4Tm  
  {  2gb49y~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kSoAnJ|  
} l{_>?]S5  
&=K-~!?  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Kx ?}%@b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >2Z:=HT  
3sHC1 +  
return l(rhs) = r; qA Jgz7=c  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 nLJ]tpw^DH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pG:FDlR~  
d\'M ~VQ  
template < typename Tp > 5 -5qm[.;  
class constant_t R8O<} >3a  
  { @fPiGu`L  
  const Tp t; /,c9&i t(M  
public : (:vY:-\ bO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ab cmI*y  
template < typename T > L}lc=\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F#O.i,  
  { onHUi]yYu{  
  return t; T[~ak"M  
} X 4;+`  
} ; \CX`PZ><  
#0hX)7(j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *.ZV.(  
下面就可以修改holder的operator=了 i,$*+2Z  
&*T57tE  
template < typename T >  Z:u7`%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,hYUxh45  
  { /J wQ5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &yp_wW-  
} mY |$=n5X  
& i)p^AmM  
同时也要修改assignment的operator() pU<->d;->  
6*tI~  
template < typename T2 > wvBJ?t,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q~te`  
现在代码看起来就很一致了。 ERCW5b[RT  
/c]I|$v  
六. 问题2:链式操作 }#a d  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +'y$XR~W{  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 A ElNf:  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Wd3/Y/MD  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 y*2:(nI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct KR?-<  
(VU: &.  
template < typename T > ;~tKNytD`B  
struct result_1 dHg[0Br)r  
  { 87r#;ND  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p/4GOU5g  
} ; }Q/xBC)  
G%Wjtrpj  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: )zz"DH  
[;83 IoU}  
template < typename T > M,3sK!`>  
struct   ref m7cp0+Peo  
  { =Pd3SC})6V  
typedef T & reference; [ !].G=8  
} ; ikw_t?  
template < typename T > 5O]ph[7  
struct   ref < T &> <t.yn\G-w  
  { 65)/|j+  
typedef T & reference; bmGIxBRq  
} ; n]r7} 2hM  
}BzV<8F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: TMT65X!  
/!P,o}l7  
template < typename T > F  MHp a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K.JKE"j)d  
  { %f*8JUE16  
  return l(t) = r(t); ?qO_t;:0>  
} X8GIRL)lJ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 8I$>e (  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 MOJKz!%  
SdeKRZ{o  
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 hDSt6O4za  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l> W?XH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 g;UB+Y 247  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qa.nm4"6+  
最后的布局是: +%UfnbZ  
                Add /hQTV!\u  
              /   \ 0h _9  
            Divide   5 T oTehVw  
            /   \ 9B{,q6  
          _1     3 wJNiw)C  
似乎一切都解决了?不。 -2{NI.-Xd  
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。 9!NL<}]{  
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。 J4;w9[a$  
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: SRRqIQz  
!NuiVC]  
template < typename Right > .-awl1 W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }i^]uW*h  
Right & rt) const ;%0$3a  
  { 1~zzQ:jAZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); onI%Jl sq  
} HQCxO?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zogw1g&C  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 wDVKp['  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 I} q2)@  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。  iVu  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ~k^rIjR  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 3"NO"+Q  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Ub2t7MU  
u!hY bCB  
template < class Action > 7/& i'y  
class picker : public Action Vzn0;  
  { ~!;*C  
public : ZVs]_`(+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {p[{5k 0  
  // all the operator overloaded @.0>gmY;:  
} ;  Fku~'30  
Z-z^0QO  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 (~q.YJ'  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: r'/&{?Je/  
AJ}QS?p8s  
template < typename Right > B52n'.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const mvgsf(a*'  
  { Tsch:r S  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n=J~Rssp  
} #s>AiD  
,h,OUo]LIY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > iO 9.SF0:  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 6?$yBu9l  
UTB]svC'  
template < typename T >   struct picker_maker 9: N[9;('  
  { = >CADTU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M(8dKj1+  
} ; n_QSuh/Wn  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )O\w'|$G  
  { 10R#} ~D  
typedef picker < T > result; .);~H#  
} ; ndg1E;>  
17P5Dr&  
下面总的结构就有了: ~tx|C3A`d  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 E)sC:oO  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 J=7.-R|t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h K;9XJAf  
至此链式操作完美实现。 -LzkM"  
\A7{kI  
1Xzgm0OS;  
七. 问题3 QTr) r;Tro  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 VaP9&tWXj  
4PK/8^@7)>  
template < typename T1, typename T2 > uDD{O~wF,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f#mNx  
  { xB-\yWDZe  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q\Wh]=}  
} mxD]`F  
2iM]t&^<+  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: dhrh "x_?:  
b3.  
template < typename T1, typename T2 > [l44,!Z&  
struct result_2 E$SYXe[,  
  { 2_T2?weD5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ig&H0S  
} ; t 2x2_;a  
Nm$B a.Rg  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? abMB-  
这个差事就留给了holder自己。 @}; vl  
    \ SCi\j/a(  
>AK9F. _z  
template < int Order > )j,Y(V$P  
class holder; Fi+8|/5  
template <> ^AhV1rBB  
class holder < 1 > ~:FF"T>  
  { xVxN @[  
public : #q LsAw--Q  
template < typename T > mrmm@?  
  struct result_1 |\.:h":!0~  
  { \-Vja{J]  
  typedef T & result; H(?)v.%  
} ; CP0;<}k  
template < typename T1, typename T2 > [nc-~T+Mo  
  struct result_2 ca=sc[ $+  
  { R?{f:,3R  
  typedef T1 & result; r=6N ZoZ  
} ; elJ?g &"  
template < typename T > H!'Ek[s+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i+qt L3  
  { :; z]:d  
  return (T & )r; 4Jn+Ot.,d  
} [>$?/DM  
template < typename T1, typename T2 > 35Ro8 5j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N\l|3~  
  { 5ENU}0W  
  return (T1 & )r1; Bnp\G h  
} dNu?O>=  
} ; X9 N4  
&x?m5%^l  
template <> _D 9/,n$  
class holder < 2 > :6gRoMb]  
  { } ~NM\rm  
public : CCHGd&\Z  
template < typename T > Nl]_Ie6  
  struct result_1 %1mIngW=g  
  { ;!S i_b2  
  typedef T & result; @.&KRAZ  
} ; shgZru  
template < typename T1, typename T2 > 4A0v>G`E*#  
  struct result_2 >sjvE4s  
  { j>8S,b=%  
  typedef T2 & result; n'To:  
} ; mE\)j*Nnv  
template < typename T > mzRH:HgN?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 63E)RR_Lh  
  { #V{!|Y'  
  return (T & )r; uc{s\_  
} \@[Y ~:  
template < typename T1, typename T2 > IayF<y,8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !'eh@BU;  
  { xX?9e3(  
  return (T2 & )r2; d>gQgQ;g  
} r>#4Sr  
} ; frokl5L@  
2BKiA[ ;;  
kyi"U A82  
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> >。 ~|G`f\Ln"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4|&_i)S-Y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ::p%R@?  
QE|x[?7e,!  
return l(i, j) = r(i, j); (gRTSd T ?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2FN E ;y(  
$D='NzE/  
  return ( int & )i; *ESi~7;#  
  return ( int & )j; ]GT+UX  
最后执行i = j; >*/:"!u  
可见,参数被正确的选择了。 }Ug$d>\  
+~>cAWZq_  
G#Kw6  
j[,XJ,5=  
5g%D0_e5  
八. 中期总结 y@@h)P#  
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: ( Sjlm^bca  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z}Lf]w?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y[N@ )E_G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H: nO\]  
ce3``W/H3  
}uwZS=pw  
]z!Df\I  
c|@OD3w2lM  
X?YT>+g;  
九. 简化 =Fc}T%  
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。 q[Tl#*P?y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cQ;@z2\  
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: 0Bt>JbGs4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 eiCmd =O7  
  +-*/&|^等 $O&N  
2. 返回引用。 9?q ^yy  
  =,各种复合赋值等 nA(5p?D+YB  
3. 返回固定类型。 Y <`X$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) NFyV02.  
4. 原样返回。 NoMlTh(O  
  operator, v .ow`MO=;  
5. 返回解引用的类型。 .HN4xL  
  operator*(单目) Uw]o9 e0S  
6. 返回地址。 }vU^g PH  
  operator&(单目) 7~r_nP_  
7. 下表访问返回类型。 <Mndr 8 H  
  operator[] SKF0p))BJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'C=(?H)M  
  operator<<和operator>> L=<$^m  
U'^ G-@  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 l, 9r d[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ng1bjq}E2  
Pv=]7> e  
template < typename Left > f9OY> |a9  
struct value_return *k Tj,&x[  
  { g*Pn_Yo[.  
template < typename T > EL%Pv1  
  struct result_1 1,:QrhC  
  { ex#-,;T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <`WDNi$Y  
} ;  Ci 'V  
7xM4=\~OG  
template < typename T1, typename T2 > :]4s;q:m  
  struct result_2 IA Ws}xIly  
  { k& M~yb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Adet5m.|[8  
} ; <I*N=;7  
} ; g\9&L/xDN  
m7`S@qG  
)6BySk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^?_MIS`4N  
h@]{j_$u  
下面我们来剥离functor中的operator() CfO{KiM(2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P'SGt  
z}iz~WZ  
return l(t) op r(t) <>(v~a]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) tSY4'  
return op l(t) i03=Af3  
return op l(t1, t2) OJ7 Uh_;/  
return l(t) op L8Q/!+K  
return l(t1, t2) op o6RT4`  
return l(t)[r(t)] x[fp7*TiG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] PbY.8d%2/k  
_>)@6srC  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: qW*k|;S  
单目: return f(l(t), r(t)); >Hmho'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); me F.  
双目: return f(l(t)); A6+qS [  
return f(l(t1, t2)); QCG-CzJ9 l  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;dtA-EfOZ  
fLeHn,*,"  
struct meta_divide q,_E HPc  
  { N?8nlrDQ  
template < typename T1, typename T2 > Zl>wWJ3y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {t4':{Y+  
  { O2"@09:  
  return t1 / t2; C^LxJG{L5  
} 4]E1x l  
} ; _j4 K  
+K8T%GAr  
这个工作可以让宏来做: (uX"n`Dk  
Uu@qS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *NM*   
template < typename T1, typename T2 > \ T24$lhM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1NG[   
以后可以直接用 F&#I[]#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,-kz \N@.  
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 M04u>| ,  
(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。。。) IF@vl  
5!wjYQt3  
:^qUr`)  
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 tR 4+]K  
>p#_ L^oZ%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OlptO60{ ]  
class unary_op : public Rettype 6;@:/kl t  
  { YE:5'@Z  
    Left l; J0YNzC4  
public : JaR!9GVN7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1D2RhM%  
uKTYb#E7  
template < typename T > .g7\+aiTUd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N/b$S@  
      { ~eS/gF?  
      return FuncType::execute(l(t)); a2]>R<M  
    } ILiOEwHS7F  
>) Bv>HM  
    template < typename T1, typename T2 > |Bv,*7i&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EP90E^v^  
      { Nx+5rp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  XF>!~D  
    } 5Q:49S47  
} ; t\PSB  
(WP^}V5  
c/=\YeR  
同样还可以申明一个binary_op EY.m,@{  
**oDQwW]*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IL uQf-  
class binary_op : public Rettype DGw*BN%`  
  { ~ 588md :  
    Left l; +.rE|)BPy  
Right r; -G#m'W&  
public : Eg2SC?5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {lUaN0O:  
Z 0v&AD=  
template < typename T > &T ^bv*P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7AqbfLO  
      { z5D*UOy5M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $"}[\>e*{  
    } _ /Eg_dQ~@  
kY9$ M8b  
    template < typename T1, typename T2 > x8C *  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _KBa`lhE  
      { KdzV^6K<c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >wFn|7\)s>  
    } 'c]Pm,Ls  
} ; 9l|*E  
DeeV;?:  
epG =)gd=8  
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 16nU`TN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;#8xRLW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .$Yp~  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 E8t{[N6d  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <xrya _R?  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 s;[=B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R((KAl]dL  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) i=hA. y`  
下面是修改过的unary_op NO/5pz}1  
l<(jm{q?u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5zyd;y)|'  
class unary_op S!^I<#d K  
  { gNkBHwv  
Left l; P?jI:'u!R.  
  cK\?wZ| Y  
public : e5"5 U7  
H|MAbx 7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [A] +Azc  
A!uiM*"W  
template < typename T > Jp_ :.4  
  struct result_1 r Cz,XYV  
  { tWQ$`<h  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6(Ntt  
} ; nQg_1+  
LY#V)f  
template < typename T1, typename T2 > ER}5`*X{  
  struct result_2 %WX^']p  
  { Id>I.e4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ; 0M"T[c  
} ; >66 `hZ  
znIS2{p/`  
template < typename T1, typename T2 > K!2%8Ej,J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w6-<HPW<S  
  { g@>93j=cZU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); myd:"u,}9  
} nyOmNvZf  
ZXIz.GFy+  
template < typename T > ",Fvv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sogt?]HB$  
  { `_]UlI_h  
  return OpClass::execute(lt(t)); jz>b>;  
} ~0}d=d5g  
^7t1'A8e<  
} ; */|<5X;xIA  
YOA)paq+  
?V(+Cc  
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 6!;D],,"#.  
好啦,现在才真正完美了。 k\g:uIsv$  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?N@[R];  
zH#urF6<  
template < typename Right > 5{vuN)K3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [81q 0@  
  { [F{P0({%?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e nw*[D !  
} a6;5mx  
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。 /xB O;'rR  
x`2du/ C  
SDk^fTV8x  
s3K!~v\L]  
'tjqfR  
十. bind k/BlkjlNE  
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。 lvLz){  
先来分析一下一段例子 p9S>H  
[| N73m,&  
1S yG  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :YLurng/]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k[@/N+;")`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~]'yUd1gSZ  
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。 gg Nvm  
我们来写个简单的。 Y n0iu$;n  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,rNud]NM8  
对于函数对象类的版本: hf7[<I,jov  
+%K~HYN  
template < typename Func > o*oFCR]j  
struct functor_trait .kgt? r  
  { X!@ Y ,  
typedef typename Func::result_type result_type; k-)Ls~#+  
} ; 2h)Qz+|7  
对于无参数函数的版本: }KEr@h,N  
*u< ZQq  
template < typename Ret > +/" \.wYv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D.ySnYzh  
  { _N0N #L4M  
typedef Ret result_type; /a6i`  
} ; 2@I0p\a  
对于单参数函数的版本: J6<O|ng::  
Nx E=^ v  
template < typename Ret, typename V1 > QUh`kt(E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .8;0O M  
  { "^Y zHq6  
typedef Ret result_type; [X>f;;h  
} ; POX{;[SV  
对于双参数函数的版本: 4Tb"+Y}  
wti  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >5D;uTy u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ViG>gMGv  
  { ${gO=Z  
typedef Ret result_type; %36@1l-N  
} ; jvo^I$|2h  
等等。。。 ,lFp4 C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m1xR uj]  
=1<v1s|)q  
template < typename Func > wxT( ktE  
struct func_return QV4FA&f&  
  { wzBw5n f\  
template < typename T > py'xB i6}v  
  struct result_1 ) t CNp  
  { g${k8.TV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rZE+B25T~  
} ; #&%>kfeJ)<  
q1m{G1W n  
template < typename T1, typename T2 > IaU%L6Q]  
  struct result_2 & x_ #zN]  
  { Eh$1p iJG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MV07RjeS  
} ; G&"O)$h  
} ; t+{vb S0  
'|<S`,'#hg  
&:1q3 gDm  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Mz\l C)\B  
,_Kr}RH  
template < typename Func, typename aPicker > <y&&{*KW8m  
class binder_1 Ys&)5j-  
  { ;|:R*(2   
Func fn; *%E\mu,,c  
aPicker pk; c]/S<w<  
public : xErb11  
;uzLa%JQ  
template < typename T > E]=>@EX  
  struct result_1 J;4aghzY  
  { Wrh$`JC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?0?3yD-!9  
} ; [1O{yPV3s  
X; 6=WqJj  
template < typename T1, typename T2 > ,i8%qm8  
  struct result_2 B&6lG!K'?  
  { | 68k9rq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7!\zo mx  
} ; |=MhI5gsx  
vo%"(!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} IDL0!cF  
ml /S|`Drk  
template < typename T > Yy6$q\@rV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `*D"=5G+  
  { Qkhor-f0  
  return fn(pk(t)); $48 Z>ij?f  
} D3%2O`9  
template < typename T1, typename T2 > 1Kd6tnX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mrr~#Bb>  
  { j-.Y!$a%6  
  return fn(pk(t1, t2)); |q z%6w=  
} f8`dJ5i  
} ; n9n)eI)R  
p@[ fZj  
< fV][W  
一目了然不是么? yc`*zLWh  
最后实现bind q6<P\CSHy<  
P,F eF'J^  
J_.cC  
template < typename Func, typename aPicker > b&dv("e 4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -Mz [S  
  { DUh\x>^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ez-Q'v(9  
} w~ON861  
, 2xv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N"suR}9%  
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。 '2ZvK  
i'4.w?OZ  
十一. phoenix  1X&jlD?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _A] )q  
" 0m4&K(3,  
for_each(v.begin(), v.end(), h9#)Eo   
( z^z`{B  
do_ /,UnT(/k(  
[ P.QF9%  
  cout << _1 <<   " , " ~QDM .5  
] C+[)^ 2M{  
.while_( -- _1), aB?usVoS  
cout << var( " \n " ) aT(_c/t.  
) R n]xxa'  
); +jyGRSo  
X6 N&:<  
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: 7 nFOV Z  
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 u6 Lx3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  bI8uw|c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,isjiy J  
S#$Kmm |  
T~(Sc'8  
template < typename Cond, typename Actor > m}\QGtJ6  
class do_while aWJj@',_  
  { ^_<|~  
Cond cd; o:fe`#t  
Actor act; RAP-vVh/C  
public : CxZh^V8LP  
template < typename T > l`i97P?/W  
  struct result_1 \C h01LR"  
  { 2E[7RBFY+\  
  typedef int result_type; I[d<SHo  
} ; ]JV'z<  
TlRc8r|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^|]Dg &N.  
~x#TfeU]  
template < typename T > "=T &SY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d Rnf  
  { XWyP'\  
  do \Z&Nd;o   
    { -TH MTRFz  
  act(t); .V?[<}OJn  
  } =I)43ah d  
  while (cd(t)); XclTyUGoK+  
  return   0 ; ?1a9k@[t  
}  mPk'a  
} ; ;%B9mM#p~  
dK4rrO  
jWv'`c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kMMgY?  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 _gI1rXI  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 >[,eK=  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ~~Ezt*lH  
下面就是产生这个functor的类: R| ?Q&F_$  
%Jt35j@Ee  
WHdMP  
template < typename Actor > )QE6X67i  
class do_while_actor IA2VesHb  
  { 9zwD%3Ufn  
Actor act; ; llPM`)  
public : d@R7b^#g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qVC+q8  
z9aR/:W}  
template < typename Cond > XV]N}~h o`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \sNgs#{7E7  
} ; (U:-z=E#1  
0= $/  
)p\`H;7*V4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 w2 Y%yjCV  
最后,是那个do_ d&+]@ Ii  
QLY;@-jF$  
Kb%Y%j  
class do_while_invoker 8^UF0>`'  
  {  LCor T-  
public : TKB8%/_p  
template < typename Actor > A9xe Oy8e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }~ D WB"  
  { $${I[2 R)  
  return do_while_actor < Actor > (act); )'+[,z ;s  
} Cbff:IP  
} do_; _E C7r>V&  
N~!, S;w  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? t "VT['8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hEZvi   
最后来说说怎么处理break和continue *K/K97  
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。 X:i?gRy"  
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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