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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C+TI]{t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [D!jv "  
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+'p@!W_  
E@ESl0a;  
.FLy;_f+  
NUp<e%zB  
  class filler  rwI  
  { 5F~'gLH/F-  
public : ~-I +9F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %HL*c =  
} ; ll C#1  
:53)N v  
nVi[  
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: (vTtDKp@  
V>b\[(=s  
?:)]h c  
m&?#;J|B$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +u3=dj"[  
h-%R<[  
nX=$EQiH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 t]YC"%[S  
0|a(]a}V*j  
'#&os`mQ  
{|'E  
二. 战前分析 ZSG9t2qlv  
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。 9<>wIl*T`  
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 `|/<\  
(Tbw3ENz  
4y+< dw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `5C,N!d8X  
  /* --------------------------------------------- */ og kD^   
vector < int *> vp( 10 ); Wr( y)D<y}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); = 17t- [  
/* --------------------------------------------- */ D}mjN=Y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "OdXY"G  
/* --------------------------------------------- */ C<P%CG&;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2Tagr1L  
  /* --------------------------------------------- */ }&[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i(NdGL#P  
/* --------------------------------------------- */ fP. 6HF_p_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zR{W?_cV  
aXoVy&x=  
jJ5W>Q1mK$  
7D;cw\ |  
看了之后,我们可以思考一些问题: hUF5fZqii  
1._1, _2是什么? ~FN9 [aJF+  
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。 ,.7*Hpa  
2._1 = 1是在做什么? lb3]$Da  
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。 urjjw.wZ  
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。 0`[wpZ  
^Gqt+K%  
N9v1[~ bv_  
三. 动工 c\Q7"!e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nuw70*ell  
W#hj 1  
i~{Ufi  
Ac<Phy-J  
template < typename T > LL3#5AA"k|  
class assignment "*Tb" 'O  
  { v uoQz\  
T value; hBBUw0"  
public : 6,0_)O}\b  
assignment( const T & v) : value(v) {} K~| 4[\  
template < typename T2 > L{8xlx`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !y@6Mm  
} ; CW,Wx:Y  
DKBSFm{~Q  
::}{_ Z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 s;6CExH  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment * /:x sI  
l=v4Fa0^jF  
}Nf%n@  
U15H@h  
  class holder uLWh |   
  { Bq$rf < W  
public : t({W [JL  
template < typename T > D?NbW @]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #6CC3TJ'k  
  {  [D<1 CF  
  return assignment < T > (t); C,NJb+J  
} /J WGifH  
} ; 7eV di*  
;e1ku|>$  
M)2VcDy  
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: <|SRe6m  
b)e *$)  
  static holder _1; [O?z@)dx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5nKj )RH7M  
R5X.^u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B Ere*J  
而不用手动写一个函数对象。 1f":HnLRM  
3ZXQoC '  
hMykf4  
TztAZ2C  
四. 问题分析 /(.mp<s0  
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。 W7 #9jo  
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。 p_${Nj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =g|IG [V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a-|*?{o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y7*U:I+N  
Aj+2;]M  
五. 问题1:一致性 V7Ek-2M  
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?| iqe%=%ZR  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 SAyufLEv,  
V0P>YQq9s  
struct holder cT!\{ ~  
  { _s .G  
  // v5QqS8u_C  
  template < typename T > -)RH5WGS  
T &   operator ()( const T & r) const jAm3HI   
  { MM x9(`t*.  
  return (T & )r; PqiB\~o@Z  
} )|DM~%$QM  
} ; `s8{C b=}1  
NbU[l  
这样的话assignment也必须相应改动: d\jPdA.a=  
F7O(Cy"1  
template < typename Left, typename Right > i5CK*"$Q  
class assignment CTZh0 x  
  { A^y|J ` k|  
Left l; }wHW7SJ  
Right r; 6{^E{go  
public : /XzH?n/{R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,Q HU_jt  
template < typename T2 > IHcD*zQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9 mmCp&~Z  
} ; B#.L  
b"#WxgaF  
同时,holder的operator=也需要改动: Y}#J4i0b*  
QT>`^/]d  
template < typename T > U8LtG/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2gCX}4^3b  
  { er!DYv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -\ EP.Vtz  
} +/)#( j@  
S|]X'f  
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。 Vp3ZwS  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3G`aHTWk  
@AIaC-,~]  
return l(rhs) = r; M>i9i -dU  
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。 >76\nGO  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \4-"L>  
OeS\7  
template < typename Tp >  ng_^  
class constant_t o!{w"K  
  { 2M68CE  
  const Tp t; Q2F+?w;,  
public : o'f?YZ$.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {:]9Q Tq  
template < typename T >  Pyb Z)5u  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const LRb{hUt=  
  { p%*%n3bw  
  return t; jN6uT &{T  
} ~==>pj  
} ; FMClSeO7  
p4-o/8rO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 uoX:^'q   
下面就可以修改holder的operator=了 EB2!HpuQ3  
|>tKq;/  
template < typename T > YYu6W@m]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :qIXY/  
  { RkBb$q9F]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3P^sM1  
} 'F$l{iR  
PEuIWXr  
同时也要修改assignment的operator() O0pDd4)"  
^ml'?  
template < typename T2 > #7 q7PYG4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2gq9k}38  
现在代码看起来就很一致了。 j+["JXy  
@++.FEf  
六. 问题2:链式操作 }A7j/uy}s  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iTAx=SG  
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。 sSi6wO$  
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。 Ft;^g3N  
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。 G %Q^o5m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~nG(5:A5g/  
+E.GLn2 /  
template < typename T > t_qNq{  
struct result_1 ]A<~XIu  
  { fH >NJK;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }Hxd*S  
} ; WzF !6n!h  
h9Y%{v  
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: C@L$~iG  
HLZ;8/|48m  
template < typename T > U~j ^I^  
struct   ref 0QOBL'{7)  
  { @)4]b+8Z  
typedef T & reference; #EsNeBu  
} ; I$0)Px%z  
template < typename T > j&Wl0  
struct   ref < T &>  oze&  
  { ~?FpU  
typedef T & reference; )>`G  
} ; kMt 8/E`  
bj"J'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jhg;%+KB  
6w(6}m.L^  
template < typename T > U}PiY"S<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x*nSHb  
  { !qN||m CH  
  return l(t) = r(t); 5yiK+-iTs  
} OSf}Q=BL  
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。 Y~(Md@!0S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <c,u3cp  
DFd%9*N  
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 HAJ7m!P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8peDI7[|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L>a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V` 1/SQX  
最后的布局是: x"{'&J[hx  
                Add Hqn#yInA7~  
              /   \ \,7}mdQSv  
            Divide   5 pD01,5/  
            /   \ j(k: @  
          _1     3 70;Jl).\{  
似乎一切都解决了?不。 4@ML3d/  
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。 frT]5?{  
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。 A' /KUi  
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: cdZ~2vk  
##V5-ZG{:  
template < typename Right > y1bbILWej  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const d~`x )B(  
Right & rt) const ZO)S`W  
  { , eZ1uBI?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Qi LEL  
} `P8Vh+7u  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 W034N[9  
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。 |<.lW  
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。 NCk r /#!  
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。 U]vYV  
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。 (v}>tb*#`  
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? NX/;+{  
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: 3+G@g#MY  
8$ma;U d  
template < class Action > (s7;^)}zx  
class picker : public Action ( 2n>A D_  
  { 75T7+:p  
public : pk3<|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6u`)QUmItg  
  // all the operator overloaded }= 6'MjF]  
} ; 0VGPEKRh  
zOqn<Y@  
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。 j  S?xk  
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: KOp162X>r  
'F _8j;  
template < typename Right > X(\fN[;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~YRDyQ:%T  
  { Mc%Nf$XQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OZTPOz.  
} l#H#+*F  
]) rrG/3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'iGzkf}j  
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。 $;/}?QY(  
HaYE9/xS  
template < typename T >   struct picker_maker 2#<xAR  
  { %QKRFPYhS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k-HCeZ  
} ; 1}:bqI.<W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _:-ha?W$;y  
  { =}v}my3y"  
typedef picker < T > result; sM?MLB\Za  
} ; %T)oCjM[\  
Okm{Xx  
下面总的结构就有了: 5K<5kHpvJ{  
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。 ni6{pK4Wqm  
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。 MwR 0@S}*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?I [8'  
至此链式操作完美实现。 NyVnA  
ywb4LKD  
^H2-RBE#  
七. 问题3 20iq2  
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。 :w<V  
spGB)k,^  
template < typename T1, typename T2 > |/2y-[;:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qd#sY.|1  
  { p"FW&Q=PN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <0QH<4  
} 5fm?Lxr&?  
kIGbG;"_  
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: niqN{  
`xywho%/Y  
template < typename T1, typename T2 > &%s8L\?  
struct result_2 '{J&M|<A  
  { ltgc:&=|@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n%k!vJ)]  
} ; %c [F;ug  
VsN pHQG]  
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? a_ `[Lj  
这个差事就留给了holder自己。 mFSw@CC  
    H]$)Eg%6  
gx&Tt  
template < int Order > #%D_Y33;  
class holder; d8m6B6 CW  
template <> ` bdZ/*E  
class holder < 1 > .hba*dV  
  { u6MzRC  
public : X83 w@-$}  
template < typename T > +\|Iu;w  
  struct result_1 ;Y; qg  
  { 59!Fkd3  
  typedef T & result; ooV3gj4  
} ; 5Pd"h S  
template < typename T1, typename T2 > .9"Y_/0   
  struct result_2 Ty<L8+B|  
  { ]6{*^4kX  
  typedef T1 & result; W3;#fa:[L  
} ; |6(ZD^w  
template < typename T > B"v.* %"&/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uFLx  
  { d ,Y#H0`  
  return (T & )r; &CIVL#];e  
} BWM YpZom  
template < typename T1, typename T2 > ^.hoLwp.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kf;/c}}  
  { Q^q1 ns;r  
  return (T1 & )r1; [<{Kw=X__2  
} Tzn tO9P+  
} ; 0%Z]h?EYy|  
}>'PT -  
template <> K"0PTWt  
class holder < 2 > >NKe'q<)3  
  { q-`RI*1]  
public : LK;k'IJ  
template < typename T > ]b=P=  
  struct result_1 g"L|n7_b  
  { GQl$yZaK{  
  typedef T & result; +8#_59;x  
} ; ;?6No(/  
template < typename T1, typename T2 > l%`F&8K  
  struct result_2 XO9M_*Va  
  { S_T1y  
  typedef T2 & result; 8-lOB  
} ; 5 gv/Pq&  
template < typename T > WJ d%2pO]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s-RQMK}H  
  { w,Lvt }  
  return (T & )r; OKP9CLg9  
} &E4 0* (C  
template < typename T1, typename T2 > 8>.J1C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P{5-Mx!{&  
  { 6}(J6T46M[  
  return (T2 & )r2; \2(SB  
} W0C@9&pn6  
} ; 4WN3=B  
dTL5-@  
R-RDT9&<  
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> >。 :mS# h@l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3"kd jOB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9Li%KOY  
9XHz-+bQ  
return l(i, j) = r(i, j); Mze;k3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =;3fq-  
<97d[/7i  
  return ( int & )i; :KKa4=5L  
  return ( int & )j; 3 AHY|  
最后执行i = j; +R\vgE68  
可见,参数被正确的选择了。 sT/c_^y  
RC^9HuR&  
5|I[>Su  
q\q=PB6r  
Bcjx>#3?L  
八. 中期总结 /c$\X<b);  
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: r&2~~_d3y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D!oc>K$B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 U^.4Hy&D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )OLq_':^ @  
TP}h~8 /;  
Hh4 n  
Ic{F*nnM  
`g_"GE  
2o9$4{}rG  
九. 简化 S8l1"/?aHE  
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。 4:sjH.u<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HeK h>  
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: 6SC,;p=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .p ls!  
  +-*/&|^等 cNKUu~C+  
2. 返回引用。 Y9=(zOqv  
  =,各种复合赋值等 M@(^AK{mU  
3. 返回固定类型。 KYkS9_yF  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o%4Gd~  
4. 原样返回。 5I,gBT|B  
  operator, z*a8sr  
5. 返回解引用的类型。 $v`afd y  
  operator*(单目) O Lc}_  
6. 返回地址。 ';G1A  
  operator&(单目) zi'Jr)n  
7. 下表访问返回类型。 a|BcnYN  
  operator[] $x#FgD(iI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^Q{Bq  
  operator<<和operator>> H3H_u4_?SE  
/R LI,.%  
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。 NJ MJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e8EfQ1 Ar  
gUAxyV  
template < typename Left > `$604+G  
struct value_return 8*SP~q  
  { 3^ StIw{X  
template < typename T > : 5U"XY x@  
  struct result_1 ;D.h 65rr  
  { +"ueq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; cM&2SRBZ  
} ; Q*YYTmZ  
`Ci4YDaz;k  
template < typename T1, typename T2 > fRvAKz|rL  
  struct result_2 DOQc"+  
  { A;J MV+2N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >m'x8xB=  
} ; 7$k8%lI;>  
} ; Pz_NDI  
tQ~WEC  
\]Dt4o*yZ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait o:Zd1"Z  
d vOJW".  
下面我们来剥离functor中的operator() i1oKrRv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M0c 9pE  
o+?r I p  
return l(t) op r(t) f&hwi:t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C*I(|.i@  
return op l(t) -#29xRPk  
return op l(t1, t2) w# * 1/N  
return l(t) op %@R~DBS  
return l(t1, t2) op XMRNuEU  
return l(t)[r(t)] Z?^"\u-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @ 2_<,;$  
aj ~bt-cE  
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: ]bgY6@M  
单目: return f(l(t), r(t)); j}+5vB|0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [WB{T3j  
双目: return f(l(t)); 33~qgK1>  
return f(l(t1, t2)); "Jy~PcJZ1  
下面就是f的实现,以operator/为例 n(lk dw  
lM#A3/=K  
struct meta_divide O}#yijU3e  
  { &s)0z)mR8&  
template < typename T1, typename T2 > ]Y.deVw3i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fA! 6sB  
  { q6wr=OWD  
  return t1 / t2; G_Ay   
} m= b~i^@  
} ; eeUp 1g  
R: aYL~  
这个工作可以让宏来做: ^+R:MBK  
*mBJ? { !  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x7RdZC  
template < typename T1, typename T2 > \ hxC!+ArVe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; M0-,M/]l  
以后可以直接用 (\dK4JJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2D([Z-<i  
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 BN@,/m9OQ%  
(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。。。) mEQ!-p   
{$^SP7qV#>  
!Zbesp KZ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 >sj bK%  
U&y`-@A4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "L3Xd][  
class unary_op : public Rettype TRKgBK$,  
  { %HSl)zEo>C  
    Left l; u{bL-a8}  
public : L"rcv:QWZa  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [}3cDR  
V+w u  
template < typename T > hkW{88  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qSQ@p\O~  
      { HP a|uDVv  
      return FuncType::execute(l(t)); 9DEh*%q  
    } jxy1  
2W3W/> 2 h  
    template < typename T1, typename T2 > dALK0U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4VIg>EL*  
      { b Dg9P^<n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ZM~`Gd9K0E  
    } el'j&I  
} ; 98*x 'Wp  
H_X?dj15  
Dw |3Z  
同样还可以申明一个binary_op \]Z&P,}w  
7nz!0I^   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hXX1<~k  
class binary_op : public Rettype 64D%_8#m  
  { NygI67  
    Left l; >IR$e=5$  
Right r; <{019Oa  
public : fQQ |gwVki  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e`sw*m5  
Y&,rTa  
template < typename T > m{&w{3pQk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -NDi5i\  
      { $o^e:Y , a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lEfBe)7+  
    } \>)f5 gV@  
KtMbze  
    template < typename T1, typename T2 > Ko}2%4on  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :pd&dg!5  
      { Bp0bY9xLg_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k!doIMj  
    } h#{T}[  
} ; 93I'cWN  
55hyV{L%  
GOW"o"S  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 p`GWhI?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xeB4r/6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ZPF7m{S  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Lht[g9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Tiprdvm<  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 /{DaPqRa  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C|6{fd4?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ;i9>}]6  
下面是修改过的unary_op >Me]m<$E;  
B~_Spp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > j@ C0af  
class unary_op dYyW]nZ&  
  { ~Oh=   
Left l; g+9v$[!  
  !BRcq~-.  
public : @*_ZoO7{  
& zgPN8u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} q2!'==h2i  
dwp: iM  
template < typename T > )nnCCR S6  
  struct result_1 L*O>IQh2  
  { qG^_c;l6a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k6J\Kkk(  
} ; +=, u jO:  
OMd# ^z  
template < typename T1, typename T2 > =yh3Nd:u  
  struct result_2 3G&0Ciet  
  { ~@YQ,\Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \[T{M!s  
} ; .Qfnd#  
tzNaw %\  
template < typename T1, typename T2 > t{=i=K 3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M@~ o6^  
  { V5X i '=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =z-5  
}  0dh#/  
A|C_np^z2  
template < typename T > M*H< n*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E&9!1!B  
  { leIy|K>\m  
  return OpClass::execute(lt(t)); a hwy_\  
} ^5>du~d  
" <*nZ~nE)  
} ; 8;8YA1@w  
{,F/KL^u  
+',^((o  
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 `x4E;Wjv  
好啦,现在才真正完美了。 |1i]L@&  
现在在picker里面就可以这么添加了: |>@ -grs  
mo*'"/  
template < typename Right > `+^sW#ki  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4 iKR{P6  
  { @%H8"A  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5&G 5eA  
} .d e  
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。 IW]*i?L  
YJc%h@_=]  
'&)D>@g  
QnP{$rT  
I)rGOda{  
十. bind 3XGB+$]C  
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。 blmmm(|~|  
先来分析一下一段例子 9H[/Tj-;  
)"F5lOA6  
:4iU^6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Hy;901( %  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -HN%B?}. x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '5V^}/  
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。 w`0)x5 TGR  
我们来写个简单的。 ]DU61Z"v?b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: S{ey@ X(  
对于函数对象类的版本: :Dt\:`(r'  
RZe#|k+ 8  
template < typename Func > HrDTn&/  
struct functor_trait . Jb?]n  
  { CvP`2S\  
typedef typename Func::result_type result_type; O!yakU+  
} ; r/^tzH's  
对于无参数函数的版本: 0w'|d@*wV  
}ymc5-  
template < typename Ret > ;fj9 n-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > rWqkdi1  
  { 2 mSD"[%  
typedef Ret result_type; 7:h<`_HT(X  
} ; #TIX_RXh  
对于单参数函数的版本: 2k+= kt  
R|$[U  
template < typename Ret, typename V1 > xHm/^C&px  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0FTRm2(  
  { (GnVwJ<v9V  
typedef Ret result_type; [\88@B=jXP  
} ; w/O<.8+  
对于双参数函数的版本: erXy>H[;  
Esb ?U|F4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y%2%^wF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a6k(9ZF  
  { 6EZ1YG}  
typedef Ret result_type; yV8-  
} ; D>ojW|@}  
等等。。。 D9,e3.?p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7F=2t_2O  
w[e0wh`.  
template < typename Func > >/8ru*Oc  
struct func_return I'xC+nL@  
  { R04.K !  
template < typename T > c1PViko,>  
  struct result_1 XynU/Go,  
  { Zo'/^S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;x,+*%  
} ; )-)ss"\+Ju  
Fgskb"k/  
template < typename T1, typename T2 > g&q]@m  
  struct result_2 {3.*7gnY\L  
  { |OOXh[y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Td5bDO  
} ; ss/h[4h4h  
} ; DgC3 > yL  
3Ca \`m)l  
n}=rj7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vlAO z  
4}+xeGA$  
template < typename Func, typename aPicker > zjea4>!A2  
class binder_1 E!dz/.  
  { /SbSID_a  
Func fn; {ms,q_Zr  
aPicker pk; @k_Jl>X  
public :  V+peO  
Xg,0/P~  
template < typename T > U?JiVxE^  
  struct result_1 s Ke,  
  { ? 7/W>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  \C!%IR  
} ; G(:s-x ig6  
-l\~p4U  
template < typename T1, typename T2 > g[m3IJzq  
  struct result_2 -,FK{[h]ka  
  { 6#-6Bh)>4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oSN8Xn*qr  
} ; 8mk}nex  
T"n>h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} TNyK@~#m  
f#'8"ff*1  
template < typename T > |sA4:Aq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oK#\HD4U  
  { LKIW*M  
  return fn(pk(t)); C(EYM$  
} z\e>DdS  
template < typename T1, typename T2 > XyvZ&d6(d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j|&{e91,?  
  { Vxp$#3 ;S  
  return fn(pk(t1, t2)); O|HIO&M  
} <sgZ3*,A  
} ; \_lG#p|  
|P^]@om  
BjH~Ml2  
一目了然不是么? =Dh$yC-Zr  
最后实现bind M4zX*&w.T  
44'=;/  
"Q3PC!7X:5  
template < typename Func, typename aPicker > 1y},9ym  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ->#y(}  
  { c_@XQ&DC`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3DxZ#/!  
} eFt\D\XOW  
Z[a O_6L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8T8pAs0 p  
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。 A)hq0FPp  
8FxcI!A@  
十一. phoenix z0T`5N G@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @PT`CK}  
qgwv=5|  
for_each(v.begin(), v.end(), T r SN00  
( J!=](s5|  
do_ !T<z'zZU  
[ zWF 5m )-  
  cout << _1 <<   " , " B@ZqJw9J[  
] `V]egdO  
.while_( -- _1), =nJOaXR0  
cout << var( " \n " ) ,"P5D&,_  
) .'l.7t  
); Zk~nB}Xw  
1bV2  
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: T [T6  
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 @J~ lV\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 k)N2 +/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6Y;Y}E  
S 23S.]r  
X)`(nj  
template < typename Cond, typename Actor > xDPQG`6  
class do_while /Oq1q._9F  
  { hg[l{)Q  
Cond cd; 1$:{{%  
Actor act; XX]5T`D  
public : DePV,.  
template < typename T > MILIu;[{#r  
  struct result_1 z5x ,fQw6O  
  { AzHIp^  
  typedef int result_type; P`\m9"7  
} ; S/@dkHI'  
q`/amI0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1VhoJGH;C  
IUh5r(d 68  
template < typename T > S[W9G)KWp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LP5eFl`|T  
  { o~i]W.SI(  
  do 8gVxiFjo  
    { 5?V?  
  act(t); lH#@^i|G  
  } jw:4fb  
  while (cd(t)); h]J&A  
  return   0 ; #,f}lV,&  
} * kX3sG$8  
} ; w?V[[$  
p/\$P=  
JLy)}8I  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7h9fQ&y  
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。 v$gMLu=  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 c8k6(#\  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &+E'1h10  
下面就是产生这个functor的类: !.;xt L   
AmT| %j&3  
Hj5WJ{p.  
template < typename Actor > &rl]$Mtt  
class do_while_actor E1Ru)k{B  
  { uPv;y!Lsa@  
Actor act; 9#Aipu\  
public : aBqe+FXp4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s T :tFK\  
!wLH&X$XT  
template < typename Cond > '(3Nopl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; EzD -1sJ  
} ; H6%!v1 u  
R,d70w (_  
%=NM_5a}]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ooLnJ Y#  
最后,是那个do_ j61BP8E  
M `9orq<  
>D`fp  
class do_while_invoker f_re"d 3u  
  { 5{R#h :  
public : d I#8CO  
template < typename Actor > e' /  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z30z<d,j  
  { $L<_uqSk  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5`{|[J_[  
} an$ ]IN  
} do_; G*vpf~q?  
p:[`%<j0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YA^wUx  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <FcPxZ  
最后来说说怎么处理break和continue *f0.=?  
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。 IS0HV$OI  
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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