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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~:r:?PwWG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !T/ ^zc;G  
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, S6gg(nNe  
[mKPOg-t  
~"89NVk"  
$pK2H0c  
  class filler LutP&Ebt8  
  { "ewSh<t  
public : Fyy)665x/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A+*M<W  
} ; d@~Hp?  
d^sS{m\  
~aKxwH  
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: bD[W`yW0  
s^F6sXhyPi  
W'w;cy:H  
1w}%>e-S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eO#Kn'5  
6m_ fEkS[  
].=&^0cg  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 s86Ij>VLf  
9 |v3lGK(  
?s[ kUv+=  
uc]]zI6  
二. 战前分析 -ju&"L B  
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。 1e.V%!Xk  
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 m,KG}KX  
XVcY?_AS#  
(LzVWz m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Lu,72i0O ^  
  /* --------------------------------------------- */ b6sj/V8  
vector < int *> vp( 10 ); T:&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +jQHf-l  
/* --------------------------------------------- */ aI]EwVz-q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); F]kn4zr  
/* --------------------------------------------- */ \^O&){q(9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); OKs1irt5  
  /* --------------------------------------------- */ K*^3FO}JG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); JGl0 (i*|  
/* --------------------------------------------- */ W8{g<. /  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); KITC,@xE_O  
,.;q[s8  
W]b>k lp;  
lezX-5Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: *HiN:30DZ  
1._1, _2是什么? -I dW-9~9  
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。 SVKjhZK  
2._1 = 1是在做什么? %0 cFs'  
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。 % NSb8@  
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。 MvV\?Lzj   
|6@s6]%X}  
4yy9m8/  
三. 动工  !4Q0   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;ED` 7  
miWog8j  
WBc,/lgZ  
<5).(MTa  
template < typename T > zsM3 [2E*  
class assignment g~ubivl2  
  { VINb9W}G[  
T value; r xlKoa  
public : )>-94xx|  
assignment( const T & v) : value(v) {} l-/fFy)T  
template < typename T2 > 4v[Zhf4JM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vGX L'k  
} ; 3 UXaA;  
7 LotN6H  
b { M'aV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $W_sIS0\z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment OoIs'S-Z#  
4$W}6 v  
.|?UqZ(,  
W"3YA+qpI  
  class holder u7>{#]  
  { k`aHG8S\  
public : RX])#=Cs  
template < typename T > PvHX#wJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I= '6>+P  
  { 5`>%{ o  
  return assignment < T > (t); rl/]Ym4j  
} /&>vhpZ}  
} ; X0FTD':f  
*OM+d$l!  
OdSglB  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 8bTE# 2+-  
vyS8yJUY  
  static holder _1; .#Vup{.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Al}D~6MD  
Sv#S_jh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b=$(`y  
而不用手动写一个函数对象。 UiE 1TD{  
Bjc<d,]  
Q0j4 c  
Crg@05Z  
四. 问题分析 ,#V }qSKUS  
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。 !pJd^|4A]  
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。 ?"@`SEdnU2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]=Tle&yM+T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aGz$A15#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tS[@3h  
|#i|BVnoE  
五. 问题1:一致性 <>71;%e;'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +eUWf{(_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Bx" eX>A8  
(qyT,K8  
struct holder u%24% Q  
  { 4Pv Pp{Y  
  // n=iL6Yu(  
  template < typename T > ]8o[&50y  
T &   operator ()( const T & r) const eeM$c`Y<  
  { E{8-VmY  
  return (T & )r; x\K9|_!  
} N~! G AaD  
} ; g3*J3I-O  
GNX`~%3KYc  
这样的话assignment也必须相应改动: 7=`_UqCV  
]!'}{[1}  
template < typename Left, typename Right > [}Z!hq  
class assignment iF^    
  { W6&mXJ^3L  
Left l; q /eod  
Right r; c2~oPUj  
public : *-,jIaL;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /oC@:7  
template < typename T2 > +Ua.\1"6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @g%^H)T  
} ; =@*P})w5.  
j`l'Mg  
同时,holder的operator=也需要改动: #q9cjEd_7  
kJNu2S  
template < typename T > ["BD,mB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h { M=V  
  { 7*C>4Gs  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); KYM%U" jD  
} r}M2t$nv  
&pFP=|Pq  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 EY}*}-3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H$!sK  
Lt2<3DB  
return l(rhs) = r; zOn% \  
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。 8c<OX!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !f01.Tq8  
+z O.|`+  
template < typename Tp > !)HB+yr  
class constant_t a~w l D.P  
  { il~A(`+YO  
  const Tp t; Jl-:@[;  
public : ,r,$x4*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;dqu ld+q  
template < typename T > 8],tGMu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q{2 +Inf#:  
  { qt=nN-AC(  
  return t; b0aV?A}th  
} 0I7 r{T  
} ; cL^r^kL("  
I`uOsZBO/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _5H0<%\  
下面就可以修改holder的operator=了 UE 1tm  
!~-@p?kW/  
template < typename T > 4%>2 >5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const v O@7o  
  { EeDK ^W8N  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gT#hF]c:  
} tE]Y=x[Ux  
.*{0[  
同时也要修改assignment的operator() f19'IH$n{  
>*"1`vcxF  
template < typename T2 > {33B%5n"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q+zy\T  
现在代码看起来就很一致了。 H{+[ ,l  
u69fYoB'  
六. 问题2:链式操作 N'=b8J-fF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &b=OT%D~FU  
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。 g n 6@x  
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。 >{ .|Ng4K  
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。 ]?UK98uS\A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct kA{eT  
\PM5B"MDZ  
template < typename T > E#(dri*#t  
struct result_1 qV:TuR-|w  
  { 3u&)6C?YM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; iE* Y@E5x0  
} ; ?7\$zn)v#  
f_;6uCCO  
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: 1aS66TS3  
+.IncY8C$  
template < typename T > 04@?Jb1*  
struct   ref MBO>.M$B  
  { b&I{?'"%8  
typedef T & reference; #KwK``XC 4  
} ; i1DJ0xC]  
template < typename T > pXl *`[0X#  
struct   ref < T &> OJXK]dZ  
  { D:fLQ8a  
typedef T & reference; {7+y56[yu  
} ; C#:L.qK  
cnR18NK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: IpKpj"eoLy  
i~uoK7o|G  
template < typename T > f<Xi/ (  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f/tJ>^N5  
  { `Uy4>?  
  return l(t) = r(t); T )"U q  
} ghDOz 3  
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。 s#%P9A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N2\{h(*u  
H@V+Q}  
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 NG\^>.8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xL} ~R7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 } .'\IR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 WQ)vu&;  
最后的布局是: mH5[(?   
                Add I9g!#lbl  
              /   \ "t:9jU  
            Divide   5 >SaT?k1E  
            /   \ q !Nb-O{  
          _1     3 %fB!XCW  
似乎一切都解决了?不。 `;v>fTcy  
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。 iw0|A  
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。 -| YDKcL  
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: y)0wM~E;2  
uH=^ILN.  
template < typename Right > {5J: ]{p  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const CT#u+]T  
Right & rt) const b,o@ m  
  { 1^^9'/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z<z\)  
} @&}~r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0 \}%~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。 x'hUw*  
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。 Q|i`s=|  
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。 Z!SFJ{  
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。 y-=YXqj  
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? +Qo]'xKr  
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: >do3*ko A  
Nx^r&pr  
template < class Action > 3,$G?auW  
class picker : public Action 2%gLq  
  { 2:tO"   
public : +?R !  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ld$e  -dB  
  // all the operator overloaded ED=P  6u  
} ; ]] Jg%}o  
U1~6o"1H  
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。 *h Z{>  
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: LG> lj$hO  
#oQDt'  
template < typename Right > Q~S3d  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const fkW TO"f-  
  { tG}cmK~%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )7TuV"  
} ``9`Xq  
iQj2aK Gs  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6}S1um4 F  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 cO^}A(Ma(  
`ot <BwxJ  
template < typename T >   struct picker_maker xXn2M*g  
  { P K9BowlW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ki{]5Rz  
} ; 'H.,S_v1x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +4--Dl?  
  { MTUJsH\  
typedef picker < T > result; /By`FW Y  
} ; R<FW?z*  
R7j'XU  
下面总的结构就有了: }!n90 9 L  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 l7M![Ur  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 4!^flKZQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 oNK-^N?-T  
至此链式操作完美实现。 B`1"4[{  
`-QY<STTP9  
y4Fuh nb>  
七. 问题3 [yf&]0  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 g?=|kp  
P@pJ^5Jf  
template < typename T1, typename T2 > cW*p}hD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DgB]y6~KXl  
  { q/l@J3p[qm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R}VEq gq  
} Al1BnFB  
*&A/0]w  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: mw,\try  
Z{gJm9  
template < typename T1, typename T2 > lhRo+X#G  
struct result_2 F4`5z)<*  
  { ]f< H?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %tC3@S  
} ; #HF;yAc  
# mK?K  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? hfQx$cv6  
这个差事就留给了holder自己。 \yNe5  
    X!/o7<  
Z;4pI@ u  
template < int Order > ->29Tns  
class holder; L4?)N&V  
template <> C^W9=OH  
class holder < 1 > lX*IEAc  
  { &hri4p/  
public : uBXl ltU  
template < typename T > pk5W!K  
  struct result_1 tH\ aHU[  
  { ;4] sP^+  
  typedef T & result; k~+(X|!5w  
} ; nL]-]n;  
template < typename T1, typename T2 > <~}# Q,9  
  struct result_2 2^.qKY@g@  
  { ZN]LJ4|xu  
  typedef T1 & result; Am&PH(}L  
} ; e6JT|>9A7  
template < typename T > n 0*a.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @M!Wos Rk  
  { c 6"hk_  
  return (T & )r; Fs|aH-9\  
} 1P1"xT  
template < typename T1, typename T2 > M^twD*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *6b$l.Vs  
  { nC;2wQ6aO  
  return (T1 & )r1; aO'lk  
} JE$aYs<(TF  
} ; 9=wt9` ?  
j4hiMI;  
template <> ds9L4zfO  
class holder < 2 > /y~ "n4CK~  
  { )QO"1#zg@c  
public : 3xU in  
template < typename T > 43p0k&;-7  
  struct result_1 XKEd~2h<y  
  { )1!jv!  
  typedef T & result; H*M)<"X  
} ; 4LfD{-_uW  
template < typename T1, typename T2 > NrrnG]#p1  
  struct result_2 paG^W&`;  
  { lm 1Mz  
  typedef T2 & result; o;D[ F  
} ; tnCGa%M  
template < typename T > k25:H[   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ; Fi(zl  
  { !gm;g}]szG  
  return (T & )r; >PD*)Uq&  
} yS)73s/MrY  
template < typename T1, typename T2 > V7\@g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qbwX*E~ ;  
  { ZI8*PX%2  
  return (T2 & )r2; ;jEDGKLq  
} B9glPcy}SS  
} ; `J(im  
cGVIO"(VP  
j$TTLFK1  
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> >。 9]DMHA@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n M?mdb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: HpD<NVu  
A_mVe\(*M  
return l(i, j) = r(i, j); $aFCe}3b<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >#Obhs|S{C  
bQ3EBJT{P  
  return ( int & )i; +UGWTO\#ha  
  return ( int & )j; +U:U/c5Z^  
最后执行i = j; !N@d51T=N  
可见,参数被正确的选择了。 0 kM4\E n  
9O.okU  
`qnNEJL,  
S1B^FLe7X  
x=%p~$C  
八. 中期总结 e/p2| 4;  
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: 0F495'*A  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _+vE(:T  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >5aZ?#TS1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor VW[!%<  
2qF ?%  
_7#9nJ3|  
~_ 8X%ut y  
C" W,  
]&dU%9S  
九. 简化 (zO)J`z>  
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。 ~KW|<n4m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k\qF> =  
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: )M!6y%b67  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :U}.  
  +-*/&|^等 TBGN',,  
2. 返回引用。 _=wu>h&7  
  =,各种复合赋值等 [vJLj>@  
3. 返回固定类型。 I)B+h8l72<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K>tubLYh  
4. 原样返回。 "\x<Zg;  
  operator, #'@pL0dj  
5. 返回解引用的类型。 8{t^< j$n  
  operator*(单目) zree}VqD;5  
6. 返回地址。 fnwhkL#8  
  operator&(单目) O_M2Axm  
7. 下表访问返回类型。 vIL'&~C\y  
  operator[] L>&o_bzp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Qrnc;H9)  
  operator<<和operator>> !Rq.L  
1TagQ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 gtV^6(Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8K]5fkC|  
!6R;fD#^s  
template < typename Left > 'nrX RDb  
struct value_return TspuZR@2  
  { su/!<y  
template < typename T > .}wVM`81z  
  struct result_1 q, 8TOn  
  { oV(|51(f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; X4c|*U=4  
} ; )dv w.X  
_5nS!CN  
template < typename T1, typename T2 > 8%@![$q<g  
  struct result_2 ?nLlZpZ2v  
  { LR:v$3 G(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a+U^mPe  
} ; *CIR$sS  
} ; |B<;4ISaRI  
BkP'b{z|  
nD8 Qeem@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?>p (*  
9ff6Apill  
下面我们来剥离functor中的operator() e|t@"MxvC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: X3bPBv  
U/W<Sa\`  
return l(t) op r(t) Hd/|f;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;V=Y#|o  
return op l(t) bc?\lD$ $  
return op l(t1, t2) {Tps3{|wt  
return l(t) op J|uxn<E<>  
return l(t1, t2) op 5a`f % h%  
return l(t)[r(t)] hnk,U:7}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] LXZ0up-B-  
_6tir'z  
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: o4%H/|Oq.  
单目: return f(l(t), r(t)); /e2CB"c   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  ^n5rUwS>  
双目: return f(l(t)); nE 2w ?  
return f(l(t1, t2)); O ;34~k   
下面就是f的实现,以operator/为例 fAMk<?  
#{m~=1%;Ya  
struct meta_divide 8l?mNapy  
  { _+OnH!G0  
template < typename T1, typename T2 > qM$4c7'4P6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zeHf(N  
  { u n)YK  
  return t1 / t2; 3>~W_c9@  
} Y#/mE!&  
} ; TbUouoc  
Qb.Ve7c  
这个工作可以让宏来做:  .J0Tn,m  
XTibx;yd<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uPmK:9]3R  
template < typename T1, typename T2 > \ gPW% *|D,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u6B,V  
以后可以直接用 o4^|n1vN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) DR%16y<h  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 W RBCNra  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ZM6`:/lc  
K+s@.D9J  
SU,#:s(  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 cbton<r~  
!Qqi%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ef Moi'v  
class unary_op : public Rettype HGwSsoS  
  { 7gk}f%,3P  
    Left l; ;v*J:Mn/=  
public : (}#8$ )  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )F$<-0pT  
#[uDVCM  
template < typename T > ]gw[ ~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const InAx;2'A:  
      { dr[sSBTY"  
      return FuncType::execute(l(t)); ?xRx|_}e  
    } jDV;tEY#^  
m\0Xh*  
    template < typename T1, typename T2 > tbH` VD"u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zc`gm~@  
      { -J06H&/k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); X0}+X'3  
    } ]UMt  
} ; f*:DH4g }B  
|h7 d #V>  
0E<xzYo  
同样还可以申明一个binary_op M zRliH8e  
`hVi!Q]*P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w|k?2 ?&  
class binary_op : public Rettype ~fht [S?@M  
  { S{0iPdUC  
    Left l; ~OE1Sd:2  
Right r; jQ"z\}Wf  
public : _ddOsg|U  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a(eKb2CX  
vOIzfwYG9  
template < typename T > - K@mjN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LwI A4$d  
      { O-=~Bn _  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); C)a;zU;9  
    } OpNxd]"T  
DO^ J=e  
    template < typename T1, typename T2 > GBvgVX<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ROWI.|  
      { UA8*8%v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); B1U<m=Y  
    } sU=7)*$  
} ; ZHN@&Gg6)  
%3:[0o={d  
J-k/#A4o  
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 MmbS ["A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Y6Mp[=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P&=H<^yd  
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。 %aB RL6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jY+u OH  
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。。。 .,9e~6}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8k0f&Cak=  
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) QF74'  
下面是修改过的unary_op S=@bb$4-T  
7;i [  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > dc+U #]tS  
class unary_op WSKubn?7B  
  { @CUYl*.PD  
Left l; zgnZ72%  
  z|k0${iu#  
public : Wp |qv  
z*w.A=r  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _X6@.sM/2  
TS Ev^u)3  
template < typename T > j`o_Stbg  
  struct result_1 fN!lXPgM  
  { ZYexW=@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; GL^84[f-T  
} ; #1z/rUh`Cr  
 T1\@4x  
template < typename T1, typename T2 > yW)&jZb"(  
  struct result_2 99YgQ Y]HO  
  { {2v,J]v_[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SmUj8?6"  
} ; !LX)  
$[xS>iuD  
template < typename T1, typename T2 > r1A<XP|1?I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 49Q tfk  
  { q(9S4F   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Yf?hl  
} 51Q m2,P1^  
Q|7$SS6$  
template < typename T > ?lPyapA]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8JFvz(SK>  
  { TCLXO0  
  return OpClass::execute(lt(t)); Pea2ENe3  
} 1va~.;/rG  
(~ `?_  
} ; @d1YN]ede  
>|1$Pv?  
r?$ V;Z  
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 /7fD;H^*  
好啦,现在才真正完美了。 (Zz8 ldO  
现在在picker里面就可以这么添加了: @9e}kiW  
U0ZPY )7k  
template < typename Right > *w`_(X f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i1 >oRT{Z  
  { 'D:R]@eK]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h3rVa6cxM  
} =fcM2O#$  
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。 cfC}"As  
:LxsiDrF[  
P\ia ?9  
{%+UQ!]d8  
QX+Xi<YE-  
十. bind i?:#lbw_  
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。 zhgvqg-  
先来分析一下一段例子 "8iIOeY-\  
:SD#>eD0  
,}:}"cl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cb5T-'hY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^jE8 "G*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O~#A )d6  
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。 TZ#^AV=ae  
我们来写个简单的。  "SA*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ix_&os]L_  
对于函数对象类的版本: v|R#[vtFd  
6&;h+;h  
template < typename Func > t"nxny9&  
struct functor_trait gE9x+g  
  { ~X(2F#{<{  
typedef typename Func::result_type result_type; DEW;0ic  
} ; :?j]W2+kR  
对于无参数函数的版本: K]&i9`>N   
{8"Uxj_6V  
template < typename Ret > 3/ '5#$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :7?n)=Tx  
  { +GEdVB  
typedef Ret result_type; +y^'\KN  
} ; ~(`&hYE  
对于单参数函数的版本: quS]26wQz  
#y f  
template < typename Ret, typename V1 > `$MO;Fv,G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  s&iu+>  
  { L;=3n[^x  
typedef Ret result_type; |$C fm}  
} ; bO* hmDt  
对于双参数函数的版本: '=(D7F;  
Rh%A^j@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m^ /s}WEqp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > uFuP%f!yY  
  { n}C0gt-  
typedef Ret result_type; WidLUv   
} ; q| UO]V  
等等。。。 x *a_43`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy X o[GD`t  
P?@o?  
template < typename Func > Z>~7|vl  
struct func_return {I/t3.R`  
  { 8Vy/n^3)  
template < typename T > 1.5R`vKn]  
  struct result_1 e?N3&ezp  
  { XePGOw))O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |d,bo/:  
} ; >-y}t9[/  
bAld'z#  
template < typename T1, typename T2 > *;l[|  
  struct result_2 [ #fz [U  
  { ^\r{72!y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !b$]D?=}  
} ; >3}N;  
} ; hxt;sQAo{  
Y?-Ef sK  
u4'B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Tfx-h)oP3  
iba8G]2  
template < typename Func, typename aPicker > Zy|u5J  
class binder_1 "N)InPR-  
  { Gzwb<e y  
Func fn; NN5G '|i  
aPicker pk; pktnX-Slt  
public : ge1U1o  
mex@~VK  
template < typename T > ?O"zp65d(  
  struct result_1 -J0OtrZ  
  { 5H,(\Xd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S]A[eUF~  
} ; " t?44[  
k5 *Z@a  
template < typename T1, typename T2 > V{ ~~8b1E  
  struct result_2 or bz`IQc  
  { %cJdVDW`L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =1xVw5^F  
} ; ",' Zr<T  
0#ON}l)>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} N`qGwNT%G  
$`R=Q  
template < typename T > D |fo:Xp,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EfkBo5@Qi  
  { ?A~=.u@[d  
  return fn(pk(t)); %d<UMbS^  
} n57mh5mixM  
template < typename T1, typename T2 > 6/vMK<Fz9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [E"3 ?p  
  { 6WoFf  
  return fn(pk(t1, t2)); Cv/3-&5S  
} o{ccO29H/  
} ; %eGD1.R  
A7eYKo q  
7HL23Vr k  
一目了然不是么? ,dF Y]  
最后实现bind [4@@b"H  
F=f9##Y?7M  
G^SDB!/@J  
template < typename Func, typename aPicker > wo$ F_!3u  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V8b^{}nxt  
  { - s2Yhf  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Hq>rK`  
} 4{b/Nv:b  
dEor+5}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5d}bl{  
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。 T b*Q4:r"  
y+ izC+  
十一. phoenix |HPb$#i  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6)FM83zk)K  
o[S Mt  
for_each(v.begin(), v.end(), r4iT 9 D  
( %WYveY  
do_ q~X}&}UT  
[  q ^Gj IP  
  cout << _1 <<   " , " ZB5NTNf>  
] +!G)N~o  
.while_( -- _1), zP/SDW   
cout << var( " \n " ) a`Q-5* \;z  
) HD z"i  
); `[x'EJp#  
zCu+Oi6  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: : %U lNk  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor _cJ\A0h^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (D\`:1g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0f;|0siTAm  
~Q=^YZgn8  
"<"s&ws;k  
template < typename Cond, typename Actor > C4|79UG>s  
class do_while 3v)`` n@  
  { *4l6+#W  
Cond cd; Tcq@Q$H  
Actor act; AQc9@3T~Bi  
public : xDmwiVy  
template < typename T > nNRc@9Lt  
  struct result_1 VZ2CWE)t  
  { i^rHZmT  
  typedef int result_type; I3Ad+]v  
} ; xJFxrG'c  
[Fr <tKtB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^YEMR C  
6{ pg^K  
template < typename T > !'=< uU-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dAjm4F -  
  { MhN 8'y(  
  do Angt=q  
    { 3[%n@i4H|  
  act(t); e ,A9N%M  
  } kO,vHg$  
  while (cd(t)); :A,7D(H|  
  return   0 ; ~B`H5#  
} \Pd>$Q  
} ; f5.Be%  
fc%C!^7  
E |=]k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). qnw8#!%I  
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。 W1O Y}2kj  
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。 L#/<y{  
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。 qvRs1yr?q  
下面就是产生这个functor的类: (KT+7j0^  
cUU"*bA#  
;oRgg'k<  
template < typename Actor > Vc "+|^  
class do_while_actor Oi~.z@@  
  { vH]2t.\  
Actor act; e`% <D[-  
public : 0y/P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f7 zGz  
}M9I]\  
template < typename Cond > <J!?eH9f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _;G|3>5u  
} ; {uiL91j.  
 C0j`H(  
2!}rH w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wmit>69S  
最后,是那个do_ D}bCMN <  
+InFv" wt  
D;X/7 p|>  
class do_while_invoker *g 2N&U  
  { 7]8apei|  
public : i7xBi:Si  
template < typename Actor > ]U3@V#*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FJ O- p  
  { );V.le}%(  
  return do_while_actor < Actor > (act); qjLFgsd  
} ?) VBkA5j  
} do_; \v([,tiW%  
f15n ~d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? p}-B>v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y/G~P,9  
最后来说说怎么处理break和continue F2mW<REg{  
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。 g}*F"k4j  
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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