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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K/=|8+IDL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 zfA GtT <  
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, IZ/m4~  
-n80 &  
*{ {b~$  
#OO>rm$  
  class filler 457\&  
  { 06q(aI^Ch@  
public : QX4ai3v  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @.Ic z  
} ; (QoI<j""  
EJ@p-}I!  
hrGM|_BE  
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: -i yyn ^|  
aFz5leD  
R_XR4)(<  
%w7u]-tR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {(U %i\F\  
PYbVy<xc  
fC,:{}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Od4E x;F  
InXn%9]p]  
ydRC1~f0  
AV9m_hZ t  
二. 战前分析 +t5U.No  
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。 mGp.3{j  
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 }by;F9&B  
6KpHnSW  
)E@A0W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $hivlI-7Ko  
  /* --------------------------------------------- */ &wD;SMr<  
vector < int *> vp( 10 ); h$4Hw+Yxs]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S;$-''o?9  
/* --------------------------------------------- */ =|3fs7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fF b_J`'ue  
/* --------------------------------------------- */ h4q|lA6!k8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); S S2FTb-m  
  /* --------------------------------------------- */ &|f@$ff  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0 stc9_O  
/* --------------------------------------------- */ .C8PitS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); nqInb:  
!O`(JSoG  
C(00<~JC  
H&:jcgV*P  
看了之后,我们可以思考一些问题: VeW>[08  
1._1, _2是什么? ?b(=1S\E'^  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ZosP(Tdq  
2._1 = 1是在做什么? bbrXgQ`s+w  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 x>Zn?YR,"  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 -r-k_6QP  
"?V0$-DR  
spt6]"Ni  
三. 动工 Ney/[3 A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q@[Qj Gj@  
Kx>qz.wwI?  
V5UF3'3;}  
a(l29>  
template < typename T > ;M)QwF1  
class assignment +j< p \Kn>  
  { eA E`# t  
T value; u6AA4(  
public : DGS$Ukz&T  
assignment( const T & v) : value(v) {} Qk:Y2mL  
template < typename T2 > 03q 5e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LDPUD'  
} ; -*1J f&  
wB.&}p9p  
` @`CG[-9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H{Wu]C<@p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SLa>7`<Q  
U~:-roQ(\  
4 o Fel.o  
Gefne[  
  class holder =vX/{C  
  { 'uBu6G  
public : h2G$@8t}I  
template < typename T > PvPOU"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .(K)?r-g5  
  { [_k1jHr48N  
  return assignment < T > (t); e"|efE  
} `sn^ysp  
} ; '=b/6@&  
Z?h~{Mg  
IxY|>5z  
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: r>>%2Z-P  
=;Au<|  
  static holder _1; Te"ioU?.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -|$@-fY;  
9jM}~XvV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G<65H+)M\  
而不用手动写一个函数对象。 m| n  
d; boIP`M;  
!fE`4<|?  
m*&]!mM"0G  
四. 问题分析 01t1Z}!y  
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。 |d{PA.@33  
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。 $V -~Bu-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5_GYrR2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rV` #[d  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 11 Q1AN  
~Y^+M*   
五. 问题1:一致性 fK>L!=Q  
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?| xQ7l~O b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 'OITI TM  
,LHn90S  
struct holder !|S(Ms  
  { P) Jgs  
  //  dm\F  
  template < typename T > q+yQwX{  
T &   operator ()( const T & r) const 6AAz  
  { XWBA^|-N  
  return (T & )r; )1?y 8_B  
} B6MB48#0gs  
} ; g];!&R-  
W=~~5jFX  
这样的话assignment也必须相应改动: $0W|26;  
d[iQ` YW5  
template < typename Left, typename Right > 8I=2lK  
class assignment ` 'DmDg  
  { p*XANGA  
Left l; pC#E_*49  
Right r; ; 5*&xz  
public : IPS4C[v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8SMxw~9$  
template < typename T2 > s:n6rG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L^1NY3=$  
} ; P\E<9*V  
LQ@"Xe]5  
同时,holder的operator=也需要改动: #|uCgdi  
y6g&Y.:o  
template < typename T > g_;\iqxL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j * %  
  { d-oMQGOklb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /T"+KU*  
} Sj3+l7S?  
z0 d.J1VW  
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。 wo3d#=   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =O~_Q-  
j`EXlc~  
return l(rhs) = r; z}.e]|b^H  
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。  0HZ{Y9]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  CT&|QH{  
Pd8![Z3  
template < typename Tp > 4j-Xi  
class constant_t 9=s<Ld  
  { zrvF]|1UP  
  const Tp t; YX!iL6?~  
public : v_yw@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @ JGP,445  
template < typename T > ___~D dq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |NlO7aQ>2H  
  { _?nL+\'V  
  return t; A@`}c,G  
} n3WlZ!$  
} ; Lw1Yvtn  
<3n Mx^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [DuttFX^x  
下面就可以修改holder的operator=了 rm7ANMB:  
Zj(AJ*r  
template < typename T > b 1c y$I  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5%"V[lDx@  
  { H8=N@l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /l3V3B7  
} e[1hz_v  
KR} ?H#%  
同时也要修改assignment的operator() fuW\bo3  
6bg ;q(*7  
template < typename T2 > ~g91Pr   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !aUs>1i  
现在代码看起来就很一致了。 &$+AXzn  
wLIMv3;k  
六. 问题2:链式操作 4Z3su^XR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2Ah#<k-gC;  
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。 %UrueMEO  
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。  m!!/Za  
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。 J0WxR&%a)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 70?\ugxA  
hPkp;a #  
template < typename T > G[PtkPSJ  
struct result_1 b/K PaNv  
  { gT. sj d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |"}FXa O  
} ; aqZi:icFa  
yZY\MB/  
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: ]h`&&Bqt  
kt#fMd$  
template < typename T > _;S-x  
struct   ref ),%%$G\  
  { ;nfdGB  
typedef T & reference; LVM%"sd?  
} ; |l^uEtG  
template < typename T > r8?gD&c}  
struct   ref < T &> ^LnTOdAE  
  { K!%+0)A  
typedef T & reference; ?>:g?.+  
} ; ,<_A2t 2  
b~P`qj[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y-b%T|p9  
rBzuKQK}J  
template < typename T > HVCe;eI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x;KOqfawv  
  { J1U/.`Oy  
  return l(t) = r(t); !PlEO 2at  
} p<FzJ   
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。 $99n&t$Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }"H,h)T  
m])y.T  
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 ?4}h&/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @i_FTN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~vhE|f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _.Nbt(mz  
最后的布局是: y14;%aQN  
                Add eQm1cgMdz  
              /   \ 76Cl\rV  
            Divide   5 NiEUW.0  
            /   \ ?!:ha;n  
          _1     3 +o{R _  
似乎一切都解决了?不。 r +i($ jMs  
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。 NNR`!Pty  
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。 )EuvRLo{S7  
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: ~W'{p  
L#{S!P,"  
template < typename Right > {4}yKjW%z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `AtBtjs RV  
Right & rt) const [!uG1GJ>  
  { 0S_~\t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rU:`*b<  
} 'F3f+YD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /SR*W5#s  
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。 /9*B)m"  
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。 7>0o&  
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。 %lhEM}Sm  
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。 [PM 2\#K  
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? `2WFk8) F  
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: 6I4\q.^qw  
.GXBc  
template < class Action > GW@;}m(  
class picker : public Action zT.7  
  { @f~RdO3  
public : 8 +/rlHp  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mHTXni<!  
  // all the operator overloaded .t-4o<7 3  
} ; )p0^zv{  
]i)c{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。 'RR~7h  
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: -H@:*  
Wx}8T[A}  
template < typename Right > LVfF[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Lc,Pom  
  { \;3~a9q%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gQg"j)  
} o Q2Fjj  
F?*-4I-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q7\w+ANf0  
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。 $E~`\o%Ev  
<n];mfh1  
template < typename T >   struct picker_maker nZyX|SPk  
  { nI-w}NQ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "Mn6U-  
} ; @7]yl&LZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y/cvQY0pU  
  { !4RWYMV "  
typedef picker < T > result; - q1?? u  
} ; ,X-bJA@(  
C.yQ=\U2  
下面总的结构就有了: xp)sBM7A  
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。 jyUjlYAAv`  
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。 _Xc8Yg }`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 rk2j#>l$4  
至此链式操作完美实现。 ,{u yG:  
V)HG(k  
wPd3F.<$  
七. 问题3 mb TEp*H  
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。 QL&ZjSN  
Ys!82M$g  
template < typename T1, typename T2 > vXf!G`D  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @s;;O\  
  { HZC"nb}r4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v!6  c0a  
} v\gLWq'  
8B K(4?gC  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 5h=}j  
u<tbbKM  
template < typename T1, typename T2 > iAEbu&XG  
struct result_2 p Z|V 3  
  { 9k '7832u  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .\ULbN3Z  
} ; TOB-aAO  
yiXSYD  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? pk$l+sNZ=  
这个差事就留给了holder自己。 eCDev}  
    7hD>As7`/  
1QcNp (MO  
template < int Order > X; \+<LE  
class holder; 3=P]x ;[ba  
template <> b.JuI  
class holder < 1 > w7.V6S$Ga  
  { 58tARLDr  
public : ~?Qe?hB  
template < typename T > JW83Tp8[8  
  struct result_1 8yR.uMI$/  
  { Q^9_' t}X  
  typedef T & result; ,i?nWlh+  
} ; 17%,7P9pg  
template < typename T1, typename T2 > ^B.5GK)!  
  struct result_2 VX0 %a@ur  
  { Y1W1=Uc uk  
  typedef T1 & result; 36&e.3/#  
} ; B:yGS*.tu  
template < typename T > In"ZIKaC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hc(#{]].  
  { I#Y22&G1  
  return (T & )r; KI iO  
} 7?!d^$B  
template < typename T1, typename T2 > ]KKS"0a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5FPM`hLT  
  { .,|G7DGH]  
  return (T1 & )r1; Af~$TyX  
}  twHVv  
} ; A7Cm5>Y_S  
\$~|ZwV{  
template <> Wq D4YGN  
class holder < 2 > K^)Eb(4  
  { D :4[ ~A  
public : hn7# L  
template < typename T > W s3)gvpPA  
  struct result_1 V# }!-Xj  
  { Fo (fWvz  
  typedef T & result; 38Mv25N  
} ; <Uk}o8E  
template < typename T1, typename T2 > n:I,PS0H<  
  struct result_2 :".ARCg  
  { r..iko]T  
  typedef T2 & result; g{]0sn#  
} ; D# 9m\o_  
template < typename T > /Iu 1L#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A_"w^E{P  
  { r Xt}6[S  
  return (T & )r; #X+JHl  
} 60^`JVGWH  
template < typename T1, typename T2 > ^lnK$i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4B8 oO  
  { U#7#aeI  
  return (T2 & )r2; y;m|  
} Z\bmW%av  
} ; D=A&+6B@-  
1sy[ @Q2b  
9R!atPz9  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 *?@?f&E/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `f,/`''R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^2:p|:Bz!l  
d~])K#oJ  
return l(i, j) = r(i, j); nmee 'oEw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ueogaifvB  
k&M;,e3v6  
  return ( int & )i; M><yGaaX/  
  return ( int & )j; r5S[-`s;  
最后执行i = j; xWH.^o,"  
可见,参数被正确的选择了。 j.[.1G*("  
}`@vF|2L  
^`i#$  
KWbI'}_z  
do hA0  
八. 中期总结 1;bh^WMJ  
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: IV~>I-rd  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 RT4x\&q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O0x,lq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J/`<!$<c  
J'6PmPzY|  
(!u~CZ;  
q~F|  
olB.*#gA  
BiLY(1,  
九. 简化 5+4IN5o]=  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ZoW?nxY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vQG5*pR*w  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: RF$eQzW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V;VHv=9`o  
  +-*/&|^等 88O8wJN  
2. 返回引用。 Lz}OwKl  
  =,各种复合赋值等 KJUH(]>F  
3. 返回固定类型。 W\$`w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ys9[5@7  
4. 原样返回。 4HXo>0  
  operator, IxN9&xa  
5. 返回解引用的类型。 ;3coP{  
  operator*(单目) {GT*ZU*  
6. 返回地址。 W &W5lArr  
  operator&(单目) IZ-1c1   
7. 下表访问返回类型。 Jl8H|<g~/  
  operator[] dh\'<|\K  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8P\G }  
  operator<<和operator>> F@jZ ho  
fCn^=8KOZ  
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。 |-67 \p]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: MTh<|$   
u(.e8~s8  
template < typename Left > )gUR@V>e2  
struct value_return %)8}X>xq  
  { \~mT] '5  
template < typename T > :K,i\  
  struct result_1 .k%72ez  
  { 9MJG;+B~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; z6\UGSL  
} ; /)>3Nq4Zx  
<?.&^|kS  
template < typename T1, typename T2 > ?pmHFlx  
  struct result_2 V#$RR!X'  
  { `UyG_;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; OU_gdp  
} ; >Eto( y"q  
} ; f|c{5$N!  
%3-y[f  
WIxy}3_to  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e{K 215  
1N-\j0au  
下面我们来剥离functor中的operator() ]y '>=a|T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &i6mW8l  
%p=M;  
return l(t) op r(t) OX!tsARC@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Cctu|^V  
return op l(t) F^BS/Yag  
return op l(t1, t2) !9r$e99R  
return l(t) op 8qTys8  
return l(t1, t2) op 5c0 ZRV#  
return l(t)[r(t)] E6ElNgL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *vxk@ `K~  
b5vC'B-!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: q"J]%zO  
单目: return f(l(t), r(t)); 2r?G6D|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jhhb7uU+  
双目: return f(l(t)); 1};Stai'  
return f(l(t1, t2)); ,T$U'&;  
下面就是f的实现,以operator/为例 xF'EiX~  
$ @`V  
struct meta_divide ]72`};  
  { vMH  
template < typename T1, typename T2 > <uw9DU7G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k"iOB-@B+  
  { _op}1   
  return t1 / t2; q"8e a/  
} ;))+>%SGCt  
} ; 97C]+2R%^  
!ons]^km  
这个工作可以让宏来做: |FZ/[9*  
@,7GaK\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hRCJv#]HC  
template < typename T1, typename T2 > \ 9 -a0:bP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; nT$SfGFj8  
以后可以直接用 1 bU,$4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !``,gExH  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ^%{7}g&$u  
(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。。。) plstZ,#j  
0-Ku7<a  
^A&1^B  
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 $Sip$\+*  
>tV{Pd1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PB*&aYLU  
class unary_op : public Rettype %XQ(fj>  
  { z,p~z*4  
    Left l; Y)2,PES=  
public : AH7}/Rc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2-EIE4ds  
rw JIx|(  
template < typename T > wJo}!{bN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;$wVu|&  
      { >SHhAEF  
      return FuncType::execute(l(t)); 3bH'H*2  
    } u `6:5k  
?NsW|w_  
    template < typename T1, typename T2 > d/kv|$XW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _A9AEi'.  
      { -C]5>& W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &B1WtW  
    } _)m]_eS._  
} ; f r6 fj  
h3 }OX{k  
VjZ|$k  
同样还可以申明一个binary_op "@0]G<H  
?IT*: A] E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B[?Ng}<g`  
class binary_op : public Rettype 7~.9=I'A  
  { `+:`_4  
    Left l; ]Q)OL  
Right r; v`Oc,  
public : <R=Zs[9M1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R!gEwTk  
h J)h\  
template < typename T > fuf"Ae  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r52gn(,  
      { A#iV=76_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _F|Ek;y%  
    } [/41% B2  
.Vvx,>>D  
    template < typename T1, typename T2 > d|Lj~x|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~dTrf>R8M  
      { z5*'{t)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); H8}oIA"b  
    } LBDjIpR6  
} ; '!~)?C<  
i2SR{e8:GF  
>@ .  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Ry6@VQ"NLb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >e5 qv(y]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wgGl[_)  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 )R1<N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! DT&@^$?  
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。。。 'c$+sp ?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ZyFjFHe+  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) m G YoM  
下面是修改过的unary_op &`2)V;t  
)oPBa  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > di )L[<$DY  
class unary_op JYHl,HH#z  
  { 3eQ&F~S  
Left l; l}K37f  
  hZt!/?dc  
public : _u QOHwn  
>(t6.=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WOL:IZX%  
aWF655Fs*  
template < typename T > Se =`N  
  struct result_1 "oO%`:pb  
  { T{[=oH+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $*=<Yw4  
} ; ^.QzQ1=D  
GC}==^1  
template < typename T1, typename T2 > draN0v f  
  struct result_2 f9{Rb/l!BQ  
  { svH !1 b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *u;Iw{.{  
} ; /h|#J  
P71Lqy)5}A  
template < typename T1, typename T2 > I51@QJX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r3UUlR/Do  
  { TAW/zpps$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); I9ep`X6Y  
} #?:lb1  
f(MO_Sj]  
template < typename T > O6^]=/wd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -6B4sZpzD  
  { ,Ko!$29[  
  return OpClass::execute(lt(t)); JIq=* '  
} Wvf ^N(  
l2Rb\4  
} ; $*fMR,~t&  
BnasI;yWb  
3)ywX&4"L  
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 1p=]hC  
好啦,现在才真正完美了。 ?gGHj-HYJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: )\$|X}uny&  
R8'RA%O9J  
template < typename Right > $qj2w"'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pFjK}J OF  
  { brUF6rQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (SAs-  
} fI|Nc  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 P~X2^bw  
[/8%3  
e$rZ5X  
{"KMs[M  
92oFlEJ  
十. bind \,0oX!<YY  
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。 --BW9]FW  
先来分析一下一段例子 NK H@+,+V  
X!EP$!  
fe_5LC"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6.yu-xm  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 om:VFs\U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 AFwdJte9e  
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。 + v:SM 9  
我们来写个简单的。 KoT%Mfu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4{|"7/PE1  
对于函数对象类的版本: SXP]%{@ R/  
7s^'d,P  
template < typename Func > [ub e6  
struct functor_trait DkDmE  
  { $6R-5oQ  
typedef typename Func::result_type result_type; /Lr.e%  
} ; NC6&x=!3  
对于无参数函数的版本: PLBr P  
(X*^dO  
template < typename Ret > kb!%-k  
struct functor_trait < Ret ( * )() > QQc -Ya!v  
  { Z6MO^_m2  
typedef Ret result_type; F#5~M<`.o  
} ; &s>Jb?_5Mx  
对于单参数函数的版本: h^P#{W!e\  
tw)mepwB  
template < typename Ret, typename V1 > &s!@29DXR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]JQULE)  
  { deh*Ib:(S  
typedef Ret result_type; +k R4E23:  
} ; -"9  
对于双参数函数的版本: :e+jU5;]3  
C~exi[3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9_h[bBx-'Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~6md !o%i  
  { &_8 947  
typedef Ret result_type; {R{=+2K!|k  
} ; 6j|{`Zd)G  
等等。。。 =:U`k0rn!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Bk{]g=DO  
#fM`}Ij.A  
template < typename Func > pT6$DB#  
struct func_return :\_ 5oVb  
  { Zx>=tx}  
template < typename T > m+$VVn3Z}  
  struct result_1 '$+ogBS  
  { sV*H`N')S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #,'kXj  
} ; )D%~` ,#pQ  
[dVL&k<P  
template < typename T1, typename T2 > )fAUum  
  struct result_2 YuwI&)l  
  { `uTmw^pZX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >=w)x,0yX  
} ; >/6 _ ^  
} ; b| (: [nB  
%!#azI  
KqP#6^ _  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;qV>L=a  
bcz:q/f}@  
template < typename Func, typename aPicker > M D#jj3y  
class binder_1 "$vRMpW:  
  { b\,+f n  
Func fn; U #0Cx-E  
aPicker pk; \z)%$#I  
public : =-Ck4e *T  
a,o*=r  
template < typename T > gnHbb-<i,  
  struct result_1 PZzMHK?hP  
  { I( Mm?9F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {K!)Ss  
} ; eszG0Wu  
IAyp2  
template < typename T1, typename T2 > !p/goqT~dY  
  struct result_2 u$`a7Lp,n  
  { Rk8P ax/JK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c+GG\:gM  
} ; ,/U6[P_C5  
@E8+C8'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YchH~m|  
3iU=c&P  
template < typename T > bN=P*hdf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h>bx}$q  
  { Y|/ 8up  
  return fn(pk(t)); UL9n-M =  
} J,6yYIq  
template < typename T1, typename T2 > q0 \6F^;M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P+HXn8@  
  { :2)/FPL6  
  return fn(pk(t1, t2)); EEL,^3KR  
} BLJj(-  
} ; ]{>,rK[So  
9Gz=lc[!7  
R/a*LSe@&  
一目了然不是么? %N_%JK\{@  
最后实现bind cl/_JQ&  
E<*xx#p  
6d~'$<5on  
template < typename Func, typename aPicker > Yz93'HDB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \lNN Msd&  
  { 2b8L\$1q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r,2g^ K)6  
} |sZHUf_  
>c}u>]D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9(<@O%YU  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 k~z Iy;AZ  
Qe(:|q _  
十一. phoenix XRQ4\bMA8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ygl0k \  
kg\ >k2h  
for_each(v.begin(), v.end(), E&:,oG2M  
( @`Su0W+.  
do_ {BU;$  
[ ~flV`wy$$1  
  cout << _1 <<   " , " bi;1s'Y<D  
] "5$B>S(Q  
.while_( -- _1), ;YL i{  
cout << var( " \n " ) #gw]'&{8D  
) he hFEyx  
); {H'Y `+  
y1L,0 ]  
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: K\c#ig   
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 3"\lu?-E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 FJ?IUy 6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a C)!T  
Wo=jskBrQ  
;i:d+!3XwC  
template < typename Cond, typename Actor > Aq7osU1B  
class do_while "g8M0[7e3  
  { +^T@sa`[I  
Cond cd; "C`Ub  
Actor act; H} g{Cr"Ex  
public : GWip-wI  
template < typename T > S|+o-[e8O  
  struct result_1 _zMW=nypdx  
  { m`r(p"  
  typedef int result_type; $* Kvc$D  
} ; =odFmF  
0:d_Yv,D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uu687|Pm  
x-3\Ls[I  
template < typename T > !g2+w$YVa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #Mw8^FST  
  { Pgea NK5Y  
  do H7:] ]j1  
    { VP]%Hni]  
  act(t); C;urBsC  
  } u;c?d!E  
  while (cd(t)); um0N)&iY  
  return   0 ; |$b}L7_  
} c!9nnTap  
} ; yz8jw:d^-  
V~5jfcd  
8X|-rM{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). | %Vh`HT  
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。 ?5 7Sk+  
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。 E^eVvP4uC@  
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。 Dm<A ^u8  
下面就是产生这个functor的类: lU8`F(Mn  
+; AZ+w]ZF  
9qG6Pb  
template < typename Actor > B&uz;L3  
class do_while_actor ?.;c$'  
  { )hfpwdQ  
Actor act; 6,{$J  
public : ~IN>3\j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W:L AP R  
<GaS36ZW  
template < typename Cond >  a!AA]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rh}J3S5vp  
} ; 6jLCU%^  
!d0kV,F:  
v^ V itLC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 w&T9;_/  
最后,是那个do_ A2jUmK.&  
:X (=z;B;N  
[K0(RDV)%  
class do_while_invoker SKsKPqz  
  { ,1o FPa{?  
public : DN57p!z  
template < typename Actor > ]-/VHh  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }Ud*TOo`  
  { Qn)a/w-  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y glmX"fLf  
} dVT$VQg  
} do_; ZX./P0  
4u})+2W  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _^%,x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q9r[$%G  
最后来说说怎么处理break和continue x-&@wMqkc  
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。 CdjI`  
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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