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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %CiZ>`5n#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g>O O '}lF  
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, o}K!p %5_  
f"G?#dW/1  
Od:, r  
#\fxU:z~r  
  class filler V ZArdXTP  
  { n$T'gX#5  
public : <U() *0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xT$9M"  
} ; ^8yhx-mgb  
wtw  
gNG_,+=!  
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: ]RJcY1  
m0 k~8^L@f  
XZFM|=%X  
_7"G&nZ0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Pb^Mc <j  
S @'fmjA'  
&qP&=( $  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u;qBW uO  
xui.63/  
qj5V<c;h%W  
jQs"8[=s  
二. 战前分析 -q.tU*xf'  
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。 )!&7XL[  
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:7$"oq|  
g"iLhm` L  
u/BCl!`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }vbs6u  
  /* --------------------------------------------- */ hs"=>(P)  
vector < int *> vp( 10 ); o4"7i 9+g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M1/Rba Q  
/* --------------------------------------------- */ ZsPT!l,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t:G67^<3  
/* --------------------------------------------- */ uxd5XS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5xawa:K  
  /* --------------------------------------------- */ Z'vGX,:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Je#vl4<L  
/* --------------------------------------------- */ X^U)j N2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Kf$%C"  
TYQ7jt0=.-  
u!As?AD.  
D^knN-nZ*  
看了之后,我们可以思考一些问题: g= ql 3N  
1._1, _2是什么? ?m?DAd~ZY  
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。 02_%a1g  
2._1 = 1是在做什么? DhwFD8tT  
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。 U]Vu8$W  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 [BpIzhy&}  
:! h1S`wS  
^Z{W1uYi  
三. 动工 <I{)p;u1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: aD1G\*AFJ  
M@V.?;F},  
E  K)7g~  
VE<&0d<  
template < typename T > q.l" Y#d  
class assignment Fx.hti  
  { z;_fO>u:  
T value; D,rF?t>=S  
public : L`$MOdF{_  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^nYS @  
template < typename T2 > #mNM5(o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i%8I (F  
} ; =W6AUN/%p  
RY(\/W#$  
Q}a 1P8?S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 tf?u ;n  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WdGjvs  
]F5qXF5  
Jbud_.h9  
J3oj}M*  
  class holder $W 46!U3  
  { "0F =txduS  
public : MjAF&bD^  
template < typename T > 0pWF\<IZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lH6zZ8rh  
  { @tY)s  
  return assignment < T > (t); .`OyC'  
} MVW2 %6  
} ; ]OE{qXr{  
=gCv`SFW  
V=pg9KR!T  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %C_RBd  
6OJ`R.DM`  
  static holder _1; xr uQ=Q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tK3.HvD  
4}FuoQL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {%(_Z`vI  
而不用手动写一个函数对象。 ]wg+zOJu]+  
E>tlY&0[$  
#<X+)B6t  
U5; D'G  
四. 问题分析 O Xy>Tlv  
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。 S{7*uK3$  
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。 4#$~gTc@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qm-G=EX  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hKq#i8py  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 NGD?.^ (G  
M^\#(0^2@  
五. 问题1:一致性 Vd2bG4*=  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| .z u0GsU=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 VjbRjn5LI  
}Z MbTsm  
struct holder ~7Ey9wRkD  
  { %t&n%dhJ  
  // !7MC[z(|N  
  template < typename T > YN1P9j#0d  
T &   operator ()( const T & r) const d`D<PT(\  
  { )GDP?Nc<Ik  
  return (T & )r; lE~5 b  
} :yN;_bC!b%  
} ; qEC -'sl<  
U^tr Z])  
这样的话assignment也必须相应改动: cD&53FPXC  
S) /(~  
template < typename Left, typename Right > TFbMrIF  
class assignment eHCLENLmB  
  { G992{B  
Left l; !/W[6'M#p  
Right r; {AbQaw  
public : @EZ@X/8{&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qJ=4HlLno  
template < typename T2 > :-B,Q3d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zY\pZG  
} ; 0FrmZ$  
/3F4t V  
同时,holder的operator=也需要改动: Az29?|e  
5?+ECxPt  
template < typename T > NIcPjo  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const xS%Z   
  { T^3_d93}d  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); jM8e2z3  
} lwEJ)Bv  
$Q,Fr; B  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 }5~|h%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `9a %vN  
Fp>iwdjFg  
return l(rhs) = r; 6-U+<[,x  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 \F;V69'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .4c*  _$  
~|e?@3_G  
template < typename Tp > 1!,xB]v1Ri  
class constant_t ~1&%,$fZ  
  { P?GHcq$\  
  const Tp t; {&,9Zy]"S  
public :  LAG*H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L&O!"[++  
template < typename T > Az.(tJ X"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X{A|{u=  
  { zr~hGhfq  
  return t; '_& Xemz  
} .LDK+c  
} ; tbHU(#~  
$]IX11.m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4.|-?qG  
下面就可以修改holder的operator=了 j4j %r(  
QXZjsa_|  
template < typename T > s`W\`w}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const CL{R.OA  
  { ~kUdHne (  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); XXsN)2  
} KE3/sw0  
XQAdb"`  
同时也要修改assignment的operator() G8%Q$  
x/*ndH  
template < typename T2 > gqR?hZD  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [MfKBlA  
现在代码看起来就很一致了。 =Nn&$h l  
t(69gF\"  
六. 问题2:链式操作 <Cc}MDM604  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @vWf-\  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Ag1*.t|  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 o@TxDG  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 H\7#$ HB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &{${Fq  
LB}y,-vX>  
template < typename T > MW|Qop[  
struct result_1 NZ:A?h2JR  
  { OYKeu(=L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; OZ\]6]L  
} ; Ei!5Qya>  
zlC|Spaf  
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: j0b?dKd  
SE= 3`rVJ  
template < typename T > }HB)%C50.  
struct   ref 8F|8zX&  
  { >5C|i-HX  
typedef T & reference; $ 2'AY  
} ; `$j"nP F_  
template < typename T > t5dk}sRF  
struct   ref < T &> MQc|j'vEY  
  { fpbb <Ro  
typedef T & reference; '"C$E922  
} ; xE(VyyR  
Vy-N3L  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '^f,H1oW  
?o'!(3`L  
template < typename T > a1]@&D r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Bw2-4K\"kc  
  { D<9FSxl6  
  return l(t) = r(t); dKyJ.p   
} MONfA;64/  
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。 4%wP}Zj#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 b e[KNrO  
~_C[~-  
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 S#+Dfa`8X  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: t,#9i#q#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e(7F| G*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p%) 1(R8qM  
最后的布局是: rj zRZ  
                Add GKf,1kns  
              /   \ k(|D0%#b7  
            Divide   5 Mx<V;GPm  
            /   \ vt0XCUnK  
          _1     3 .nCF`5T!  
似乎一切都解决了?不。 7\*_/[B  
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。 W]Z;=-CBr  
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。 HO,z[6  
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: rUjK1A{V  
SaK aN#C  
template < typename Right > IQ_2(8Kv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _@I<H\^  
Right & rt) const F9rxm  
  { ssbvuTr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v%O KOrJ  
} 4DY\QvW5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ((i%h^tGa;  
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。 hKP7p   
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。 w?^qAj(*d  
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。 6t9Q,+nJ  
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。 4%L`~J4 wr  
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? * ^R?*vNs  
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: -r%4,4  
XO sPKq  
template < class Action > A[QUFk(  
class picker : public Action rEwEdyK  
  { 5S4kn.3  
public : L{y%\:]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ETk4I "  
  // all the operator overloaded ?+-uF }  
} ; nNNs3h(Ss  
< GoUth.#  
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。 5Vo8z8]t`  
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: 8,\toT7  
aewVq@ngq!  
template < typename Right > 0k"n;:KM8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qcau(#I9.  
  { )xgOl*D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jd<`W  
} e1$T%?(&[  
E.V#Bk=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5yPw[ EY  
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。 Bw^*6P^l  
,PH;j_  
template < typename T >   struct picker_maker yVQ0;h  
  { '?]B ui  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;T1OXuQ  
} ; $#R@x.=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Pn:L=*  
  { *o<zo `  
typedef picker < T > result; wlc Cz  
} ; 9[yW&t;#  
$yG>=GN  
下面总的结构就有了: N!R>L{H>  
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。 ;Fw{p{7<  
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。 r8.R?5F@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lYz{# UX}  
至此链式操作完美实现。 m2wGg/F5  
_P6e%O8C#  
l /?Jp+]  
七. 问题3 %JUD54bBt  
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。 5>z`==N)  
$ ?ayE  
template < typename T1, typename T2 > OW}ny  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E= 3Ui  
  { -/ 5" Py  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ql`N)!  
} Ph@hk0dgr/  
~>8yJLZ.7  
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: VX+:k.}  
f(}?Sp_  
template < typename T1, typename T2 > NDsF<2A4  
struct result_2 X2CpA;#;7l  
  { ~mAv)JK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vjNP  
} ; jz CA2N%  
A HnXN%m  
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? (^h2 'uB  
这个差事就留给了holder自己。 qg_M9xJ  
    0hJ,l.  
`h%(ZG ~  
template < int Order > Y3%_IwSJ|  
class holder; %x(||cq  
template <> Tj0qq.  
class holder < 1 > u!$+1fI>  
  { 0?@;zTE0  
public : bH 6i1c8  
template < typename T > ScN'|Ia.-  
  struct result_1 &lnr?y^  
  { l X g.`  
  typedef T & result; MaMP7O|W  
} ; rQE:rVKVh  
template < typename T1, typename T2 > .W;,~.l  
  struct result_2 bF_SD\/  
  { k*xMe-  
  typedef T1 & result;  .7GTL  
} ; ](%EQ[  
template < typename T > o03Y w)*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P_(QG 6  
  { r}?uZ"]=?  
  return (T & )r; Mk-zeq<2z  
} z89!\Q  
template < typename T1, typename T2 > pNt,RRoR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "rHcsuSEw  
  { 4i]h0_]  
  return (T1 & )r1; r Uau? ?  
} x-E@[=  
} ; 4$~A%JN3  
 m$XMq  
template <> wk+| }s  
class holder < 2 > Hl"^E*9x  
  { )4O>V?B  
public : W}6OMAbsE;  
template < typename T > (^!$m7  
  struct result_1 E\/J& .  
  { OSu/ !Iv\  
  typedef T & result; G;jX@XqZ  
} ; ;T-`~  
template < typename T1, typename T2 > A,PF#G(  
  struct result_2 TUy 25E  
  { 4,g[g#g<q  
  typedef T2 & result; bd'io O  
} ; ZovF]jf k  
template < typename T > g"}j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9-ei#|Vnt[  
  { c_~tCKAZ   
  return (T & )r; kleE\ 8_  
} ) dB?Ep|  
template < typename T1, typename T2 > !-tP\%'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @IE.@1  
  { p;xMudM  
  return (T2 & )r2; DH9p1)L'  
} _&SST)Y|  
} ;  Iz_#wO  
td!YwN*  
'&LH9r  
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> >。 }5b,u6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: KA/ ~q"N  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (C9{|T+h  
/#Gm`BT  
return l(i, j) = r(i, j); 5K#<VU*:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )\PPIY>iP  
qk}Mb_*C)  
  return ( int & )i; ']C" 'b  
  return ( int & )j; Y@l>4q")  
最后执行i = j; '/U%-/@  
可见,参数被正确的选择了。 VX6M4<8  
'hNRIM1  
V*,6_ -^l  
nN'>>'@>  
p3Z[-2I  
八. 中期总结 K3;~|U-l  
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: Xs Ey8V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =Sjf-o1V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -/ YY.F-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor M`D`-vv  
4p6\8eytq.  
8+mu'RZ X  
W.sH  
/Z1>3=G by  
!QsmT3   
九. 简化 =a $7^d  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Dzr(Fb  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 iezY+`x4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ?m bI6fYv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *r/o \pyH  
  +-*/&|^等 ` st^i$A  
2. 返回引用。 %) /Bl.{}<  
  =,各种复合赋值等 70F(`;  
3. 返回固定类型。 ? 4v"y@v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) k=  
4. 原样返回。 GhC%32F  
  operator, ;s^F:O  
5. 返回解引用的类型。 fO{'$?K  
  operator*(单目) 82P#C4c+d  
6. 返回地址。 $_+.D`vx`  
  operator&(单目) )Im3';qt  
7. 下表访问返回类型。 _edT+r>+  
  operator[] Q`HG_n@?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4c,{Js  
  operator<<和operator>> 91oAg[@4G  
,R*YI  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 &`B Tw1u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mQ=nU  
3e?a$~9  
template < typename Left > \Lz4ZZjSY  
struct value_return `ZPV.u/  
  { a=r^?q'/  
template < typename T > ]]6  
  struct result_1 \~#$o34V  
  { t-Zk)*d/0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Clmz}F  
} ; ?{(Jy*  
5 8n(fdE  
template < typename T1, typename T2 > !glGW[r/7  
  struct result_2 "vF7b|I  
  { w1,6%?p(O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8;fi1 "F;}  
} ; 1z-Q~m@@  
} ; iX6'3\Q3A  
#vPf$y6jCI  
8C4v  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait m%.7l8vT  
UEH+E&BCC  
下面我们来剥离functor中的operator() ^~DClZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0#!Z1:Y  
QN8.FiiD  
return l(t) op r(t) WV,j <x9w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) JU!vVA_  
return op l(t) =P`l+k3  
return op l(t1, t2) yr q){W  
return l(t) op *GC9o/  
return l(t1, t2) op .ZVo0  
return l(t)[r(t)] sSsRn*LN-:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] a3B^RbDP&8  
m ol|E={si  
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: 9D H}6fO  
单目: return f(l(t), r(t)); #TD0)C/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *6QmYq6c<  
双目: return f(l(t)); c n^z=?  
return f(l(t1, t2)); T`K4nU#  
下面就是f的实现,以operator/为例 } !1pA5x$  
Na>?1F"KHk  
struct meta_divide qAirH1#  
  { a {4RG(I_  
template < typename T1, typename T2 > .*c%A^>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l^4!  
  { >-4kO7.V  
  return t1 / t2; F:cenIaBF  
} q|xic>.  
} ; )kt,E}609  
`dm}|$X|  
这个工作可以让宏来做: $?dutbE  
KO&oT#S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {PQ!o^7y  
template < typename T1, typename T2 > \ "V:E BR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;`}b .S =n  
以后可以直接用 0|OmQ\SQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _?~)B\@~0  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 >o8N@`@VK-  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) FW,@.CX  
t.6gyrV7><  
N-<m/RS  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 3PRK.vf  
x L]Z3"p%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I;3Uzv  
class unary_op : public Rettype Y]9C8c)  
  { 50Y^##]&  
    Left l; ?%wM8?  
public : p<AzpkU,A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Vv~:^6il  
[B"CNnA  
template < typename T > WoX,F1o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~JSa]6:_+  
      { <|c[ #f  
      return FuncType::execute(l(t)); r^$WX@ t&  
    } $ZfoJR]%  
RMO6kbfP  
    template < typename T1, typename T2 > %N0cp@Vz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0Lki (  
      { F<|x_6a\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'qnnZE  
    } -40OS=wpA  
} ; -8D$[@y(  
=3<@{^Eg  
N[8y+2SZ  
同样还可以申明一个binary_op [" nDw<U  
?R\:6x<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dT4e[4l  
class binary_op : public Rettype Sp^jC Xu  
  { iTg7@%  
    Left l; ) \|Bghui  
Right r; F]7$Y  
public : G,JK$j>*l  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \ws^L, h  
Gw0MDV&[  
template < typename T > = *~Q5F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^. ; x  
      { {wyf>L0j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /8tF7Mmr  
    } A3c&VT6Q  
;,Q6AS!  
    template < typename T1, typename T2 > /;\{zA$uC=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d@0&  
      { *m 9,_~t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6d# V  
    } (v$$`zh  
} ; 1pHt3Vc(G  
{rWFgn4Li  
&0QtHcXpR  
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 ^VAvQ(b!:i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gyAKjLqqpi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) FQGh+.U  
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。 _/%,ZoZ2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! SwVdo|%.?  
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。。。 .*+KQ A8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )3RbD#?  
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) > Vvjs  
下面是修改过的unary_op L fx$M  
|"XxM(Dm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > E2a00i/9Y  
class unary_op 1X$hwkof  
  { _;yi/)-2  
Left l; "f-z3kL  
  2h^9lrQcQG  
public : H&3i[D!p  
-)2sR>`A%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .P>-Fh,_p  
1xF<c<  
template < typename T > 6fr@y=s2:  
  struct result_1 dJYQdo^X  
  { Bm&%N?9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \"^.>+  
} ; {^qp~0  
__N#Y/e ]  
template < typename T1, typename T2 > 5\|u] ~b  
  struct result_2 M4m90C;dq  
  { I:9jn"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,}hJ)  
} ; nax(V  
HLml:B[F(  
template < typename T1, typename T2 >  >!7\Rx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J SOgq/\  
  { />E:}1}{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Wu9))Ir  
} 3Az7urIY  
!1s^TB>N  
template < typename T > Rh.CnCbM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5,n{-V  
  { m:A1wL4c6  
  return OpClass::execute(lt(t)); GI40Ztms  
} y8QJ=v* B  
U`h>[9  
} ; rBY{&JhS  
|KQkmc  
)^'g2gVK+p  
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 5Sm)+FC :  
好啦,现在才真正完美了。 zjVQ\L  
现在在picker里面就可以这么添加了: !04zWYHo  
!<P|:Oo*Dl  
template < typename Right > E6FT*}Q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const mtQlm5l  
  { c7fQ{"f 3B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h72#AN  
} 78[5@U  
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。 0nbQKoF  
*>,CG:`D  
V<+= t{  
j~a"z40  
yd-Kg zm8n  
十. bind 1VD8y_tC  
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。 }&h* bim  
先来分析一下一段例子 o : t z_5  
M((]> *g  
}#h>*+Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Q5:8$ C}+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +g6t)Gl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 KS6H`Mm}/  
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。 UD@u hL  
我们来写个简单的。 c+^#(OB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _CDl9pP36#  
对于函数对象类的版本: @Pt,N qj:  
_poe{@h!  
template < typename Func > =Q!)xEK  
struct functor_trait A&:i$`m,  
  { pDg_^|  
typedef typename Func::result_type result_type; V?*\ISB`}  
} ; b+g(=z+  
对于无参数函数的版本: ! 9U  
7oK7f=*Q  
template < typename Ret > :+m8~n$/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )O~V3a  
  { 3bGJ?hpp  
typedef Ret result_type; Q0\tK=Z/  
} ; d,R  
对于单参数函数的版本: "&,Gn#'FG  
N4wv'OrL]  
template < typename Ret, typename V1 > dcGs0b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >O:31Uk  
  { UY!N"[&  
typedef Ret result_type; 5:o$]LkOWC  
} ; *61+Fzr  
对于双参数函数的版本: q*^F"D:?k  
!)}3[h0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y<vsMf_U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YR{%p Zp  
  { ?y@RE  
typedef Ret result_type; NPL(5@  
} ; ![{>$Q?5  
等等。。。 ;B'5B]A3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy NX?IM8\t  
Y)-)owx7  
template < typename Func > .[1"3!T  
struct func_return u9:+^F+  
  { >brf7h  
template < typename T > =deqj^&@  
  struct result_1 9<9 c^2  
  { Bj ~bsT@a.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uP:Y[$O  
} ; <#hltPyh  
):Vzv  
template < typename T1, typename T2 > JE<zQf(&  
  struct result_2 Zy>iaG9}  
  { i09w(k?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Gg\805L@  
} ; wQ4IQ!  
} ; 9 NO^ '  
[`_ZlC  
U8T"ABvFP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B4<W%lm  
'>}dqp{Wr  
template < typename Func, typename aPicker > [&Z3+/lR*  
class binder_1 #DN5S#Ic  
  { {x+"Ru~7,  
Func fn; Q UQ"2oC  
aPicker pk; m5G9 B-\?  
public : TJB) ]d<  
<HLe,  
template < typename T > O%g%*9  
  struct result_1 X/ \5j   
  { g `)5g5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lE8M.ho\  
} ; 0{8^)apII  
AF=9KWqf  
template < typename T1, typename T2 > Xy74D/ocui  
  struct result_2 P~>E  
  { j &#A 9!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )]=1W  
} ; FAS+*G Fz  
=9lrPQ]w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^k'?e"[gTs  
]<pnHh+2A  
template < typename T > A?DgeSm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &nc 0stuL  
  { cmzu @zq  
  return fn(pk(t)); 6O`s&T,t  
} D['z/r6F  
template < typename T1, typename T2 > S G&VZY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nPW?DbH +  
  { eYER "E  
  return fn(pk(t1, t2)); 'E4`qq  
} ^ lUV^%f  
} ; d,Fj|}S  
oBA]qI  
4>uy+"8PO  
一目了然不是么? 6N{V cfq  
最后实现bind P <$)v5f  
Wz}8O]#/.  
X}Ey6*D:  
template < typename Func, typename aPicker > ~\4B 1n7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) aKLA_-E  
  { dF d^@b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _^)Wrf+  
} *Cdw"n  
,&DK*LT8U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .`iG} j)\  
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。 ElAho3 W  
\(nb >K  
十一. phoenix -/#VD&MJO=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: SWAggW)  
73-*| @6  
for_each(v.begin(), v.end(), 5/v,|  
( y^rcUPLT  
do_ YF+hN\  
[ ~*3obZ2>2  
  cout << _1 <<   " , " *h<= (Y%   
] J3]!<v=  
.while_( -- _1), V~Zi #o  
cout << var( " \n " ) ]x8_f6;D  
) h,Y!d]2w  
); A`=;yD  
v^Eg ,&(  
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: jRswGMx  
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 &C~R*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 N1lhlw6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Dq#/Uw#  
|H:JwxH  
.6,+q2tyk,  
template < typename Cond, typename Actor > LQ,RQ~!  
class do_while dLtSa\2Hn  
  { +E8Itb,  
Cond cd; 4"OUmh9LHB  
Actor act; Yy 4EM  
public : 4G:I VK9  
template < typename T > ~?V+^<P  
  struct result_1 ?_\t7f  
  { >^1|Mg/!>  
  typedef int result_type; hSxlj7Eo^T  
} ;  T4}SF  
xW$F-n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t/;@~jfr@  
\m.ap+dFa  
template < typename T > GM.2bA(y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h8b*=oq  
  { s6#@S4^=\  
  do ZS&n,<a5L}  
    { -=W"  
  act(t); hK!Z ~  
  } :$bp4+3>  
  while (cd(t)); | HkLl^  
  return   0 ; M*DFtp<  
} x=+R0ny  
} ; a,o>E4#c  
_xg4;W6M=  
}pE8G#O&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \htL\m^$9  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 K !X>k  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 V#j|_N1hm  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 K3eYeXV  
下面就是产生这个functor的类: MA:2]l3e  
fI{ZElPp  
u9WQ0.  
template < typename Actor > pNOVyyo>BW  
class do_while_actor 2<d l23  
  { kI|Vv90l  
Actor act; FiTP-~  
public : <O`yM2/pS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s\c*ibxM,  
< q6z$c)K  
template < typename Cond >  b>N) H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8>: kv:MId  
} ; -rU~  
n-h2SQl!  
Nhh2P4gH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5:jbd:o  
最后,是那个do_ go, Hfb  
u3!aKXnv<  
rm7$i9DH2  
class do_while_invoker &&iZ?JteZ  
  { 8\Y/?$on  
public : xy@1E;  
template < typename Actor > n@LR?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K^V*JH\G  
  { {HV$hU+_)Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); SZOcFmC?  
} :n3)vK   
} do_; 8S&Kf>D  
q!iMc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? L  lP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Qm| Q0u   
最后来说说怎么处理break和continue "K EB0U  
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。 nwwKef(  
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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