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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ziy~~J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 HWGlC <  
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, ?z60b=f8  
^IM;D)X&:  
_"F(w"|  
rC<m6  
  class filler QTK{JZf  
  { =N n0)l  
public : y?aOk-TaRA  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} R m *"SG  
} ; `h Y:F(  
U]ouBG8/  
+Mv0X%(N  
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: Xf9VW}`*8  
2Sb~tTGz79  
W?/7PVGv5h  
&ze'V , :  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mnXaf)"  
H, =??wN  
"$:nz}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^ tm,gh  
R{6.O+j`  
Tj*zlb4  
-D.6@@%Kc}  
二. 战前分析 JT<Ia  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 >1mCjP  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 o,Ew7~u  
XUUS N  
Khw!+!(H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IEeh)aj[  
  /* --------------------------------------------- */ Q:kpaMA1P  
vector < int *> vp( 10 ); %r~TMU2"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G m<t2Csn  
/* --------------------------------------------- */ Ra_6}k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0/(YH  
/* --------------------------------------------- */ o*I-~k  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {q8V  
  /* --------------------------------------------- */ R`>E_SY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [N#2uo  
/* --------------------------------------------- */ Cg21-G .  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qdj,Qz9ly  
9[6*FAFJPP  
rxCu V  
^X0<ZI  
看了之后,我们可以思考一些问题: lcIX l&  
1._1, _2是什么? 59T:{d;~  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 jB?Tua$,s  
2._1 = 1是在做什么? 2J|Yc^b6  
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。 uu=e~K  
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。 |n67!1  
AytHnp\H  
6eK18*j%H  
三. 动工 Fv5@-&y$W  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: XF{}St~(  
31YzTbl[H  
)Cyrs~  
}QG6KJh_%  
template < typename T > U4zyhj  
class assignment T92k"fBY  
  { ZZFa<AK4  
T value; D,1S-<  
public : ]eP&r?B  
assignment( const T & v) : value(v) {} S4`uNB#Ht  
template < typename T2 > q^goi 1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ; >.>vLF  
} ; =}U`q3k  
M.!U;U<?  
kY4riZnm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kV6T#RVob  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *]O[ZjyOY  
H-0A&oG  
Cq/*/jBM  
0rA&_K[#-<  
  class holder s'fHh G6  
  { }r*t V)  
public : {o5E#<)  
template < typename T > (+bk +0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _i6G)u&N  
  { xC!,v 0&  
  return assignment < T > (t); 8TC%]SvYim  
} FrB}2  
} ; 0D:J d6\  
86@"BNnTh  
)aOg_*~  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: srJ,Jr(  
;wgm 'jr  
  static holder _1; "DfvoQP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `gD'q5.z;3  
_~=X/I R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); , S}[48$  
而不用手动写一个函数对象。 # TC x8]F  
do7 [Nj  
&D>e>]E|P  
|z Gwt Z  
四. 问题分析 70a7}C\/o  
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。 "+r8izB  
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。 7oh6G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lySeq^y?Q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l)HF4#Bs  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .P9ALJP(b  
y7ijT='8  
五. 问题1:一致性 mn?< Zz  
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?| M8:gHjwsx  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5A Vo#}&\  
AAxY{Z-4  
struct holder S;MS,R  
  { s==gjA e:  
  //  [9~Bau  
  template < typename T > }*hY#jo1  
T &   operator ()( const T & r) const @T|mHfQ8  
  { ?msx  
  return (T & )r; 'h.{fKG]ME  
} "<t/*$42  
} ; yx4B!U  
$F`jM/B6  
这样的话assignment也必须相应改动: =sPY+~<o  
3 =KfNz_  
template < typename Left, typename Right > q[ ] "`?  
class assignment pZuYmMP  
  { Txj%o5G  
Left l; }>6=(!  
Right r; kNMhMEez  
public : Se%FqI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j^"Z^TEBT  
template < typename T2 > mBhG"0:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ="P 3TP  
} ; e 9U\48  
*Ny^XQ_X  
同时,holder的operator=也需要改动: KFkKr>S :  
"$;=8O5O  
template < typename T > 5qGRz"\p~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const W> s@fN9  
  { KtA0 8?B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w6'o<=  
} nMNAn}~*M  
sF C&DTb?  
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。 j,8*Z~\5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WXp=>P[  
dMp7 ,{FhF  
return l(rhs) = r; g(7htWr4  
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。 XD<7d")I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cwlXb!S$  
O{,Uge2n,  
template < typename Tp > _~d C>`K  
class constant_t 0e^j:~*  
  { x;# OM  
  const Tp t; & %ej=O  
public : xV:.)Dq9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} G9<p Yt{:  
template < typename T > tYC`?HT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const - (VV  
  { `Yn^ -W  
  return t; p^Kp= z  
} vtc} )s\  
} ; U#gHc:$  
Pwt4e-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x#|=.T  
下面就可以修改holder的operator=了 gEcVQPD@  
(9CB&LZ(+E  
template < typename T > '""qMRCm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .;u(uB;J6  
  { 43W>4fsc  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R4"["T+L`  
}  (d |  
$h0]  
同时也要修改assignment的operator() OY*BVJ^  
 L,!Z  
template < typename T2 > a\$PqOB!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +[V[{n  
现在代码看起来就很一致了。 iNZ'qMH22  
!u.{<51b  
六. 问题2:链式操作 zO<EbqNe!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $NJ]2P9L  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 iOm~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 L}ud+Wfox  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 p#HPWW"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E j@M\  
s1<_=sfnT  
template < typename T > y%Ui)UMnw]  
struct result_1 s03 DL  
  { 7uFM)b@.P  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; RXkE"H{  
} ; [aU#"k)M  
8XD9fB^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Z'6 o$Xv  
N+rLbK*  
template < typename T > ^2[0cne  
struct   ref U5jY/e_  
  { 6*Qn9Q%p-  
typedef T & reference; 1b+ B  
} ; yL^1s\<ddW  
template < typename T > 0|9(oP/:  
struct   ref < T &> ELeR5xT  
  { <1.].A@b*  
typedef T & reference; ])!|b2:s3  
} ; u`$,S& Er  
%?J\P@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2/RK pl &  
e<dFvMO  
template < typename T > G'q7@d {'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]^Z7w`=%5  
  { \K9XG/XIx  
  return l(t) = r(t); L;I .6<K.  
} _j-k*:  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 >^ 0JlL`XG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c Bb!7?6(  
e2*0NT^R  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 &_HSrU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: W}EI gVHs  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r.** z j  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 UTc$zc7  
最后的布局是:  HUr;ysw  
                Add 64z9Yr@  
              /   \ L.$9ernVY  
            Divide   5 M.zS +  
            /   \ ;'!U/N;-  
          _1     3 2x{@19w)C  
似乎一切都解决了?不。 17tph;  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 .qi$X!0  
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。 aCcBmc  
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: .+]e9mV  
1el?f>  
template < typename Right > Q4{%)}2$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const daE/v.a4|  
Right & rt) const aDb@u3X@  
  { -`n>q^A7e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); quN7'5ZC[  
} .21%~"dxJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >Bq;Z}EV  
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。 90|p]I%  
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。 YYr &Jc j  
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。 d*,% -Io  
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*ov23aQ  
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? 7)O?jc  
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: vnMt>]w-}  
oD4NQR  
template < class Action > [@U8&W  
class picker : public Action F8Z<JcOI  
  { h#@l'Cye  
public : B~^MhX +j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y GT"k,a  
  // all the operator overloaded )|@b GEk  
} ; A@bWlwfl  
x9xb4ZW  
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。 &{9'ylv-B)  
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'JQGl5  
7Gnslp?[U  
template < typename Right > %eGxQDIXg  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1 >jG*tr  
  { `I,A7b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O*d&H;;  
} ~QFD ^SoK  
C$){H"#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hhlQ!WV2  
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。 /|t vGC.#  
BF<7.<,  
template < typename T >   struct picker_maker *yKsgH  
  { R?qVFMQ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0&=2+=[c  
} ; >F8&wh'BjY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _s><>LH~  
  { D@uw[;Xb5  
typedef picker < T > result; `Gx"3ZUn  
} ; j|FGb:  
+P/"bwv0  
下面总的结构就有了: D;Fvd:  
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。 .{k(4_Q?I  
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。 N#@xo)-H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8A"[n>931  
至此链式操作完美实现。 DBAJkBs  
ih.UzPg  
z{d],M  
七. 问题3 T?!^-PD9*  
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。 ehtiu!Vk  
RKdf1C  
template < typename T1, typename T2 > 3:<+9X  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $5GvF1  
  { E}lU?U5i  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?Pw# !t  
} V[wEn9   
H1| -f]!  
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: :{h,0w'd  
$ ;>,  
template < typename T1, typename T2 > J9)wt ?%j  
struct result_2 ]/p0j$Tq$  
  { M$1+,[^f  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }U7>_b2  
} ; qnW5I_]  
l<PGUm:_  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Fly@"W4a  
这个差事就留给了holder自己。 '&Q_5\Tn  
    YH)U nql  
|.=Ee+HZ  
template < int Order > ($E(^p% O  
class holder; FRF3V>  
template <> )~_!u}+:(  
class holder < 1 > WEqHL,Uh]  
  { $qD8vu )|j  
public : q?[{fcNh$  
template < typename T > d%1S6eYa'  
  struct result_1 G(JvAe]r  
  { Q}^ n  
  typedef T & result; u9:;ft{}N  
} ; 'Vy$d<@s[  
template < typename T1, typename T2 > reM%GU  
  struct result_2 fbB(W E+  
  { |4-c/@D.~  
  typedef T1 & result; 4en&EWUr  
} ; UL; d H  
template < typename T > @_Aqk{3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kOVx]=  
  { C+P}R]cT"  
  return (T & )r; VPys  
} ZgtW  
template < typename T1, typename T2 > $LAaG65V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2c5>0f  
  { TMKemci  
  return (T1 & )r1; ^*A/92!yF  
} TnL%_!V!  
} ; MgHyKn'rL  
WaWT 5|A  
template <> { YJ.BWr  
class holder < 2 > [H0jDbN  
  { tFwQ /  
public : \b.2f+;3  
template < typename T > eQcy'GA06  
  struct result_1 Lr)h>j6\  
  { L]9!-E  
  typedef T & result; m4 E 6L  
} ; hrZ~7 0r  
template < typename T1, typename T2 > <$UMMA  
  struct result_2 cIl^5eE^Pq  
  { `!qWHm6I*  
  typedef T2 & result; ?-#w [J'6  
} ; j0 =`Jf  
template < typename T > wa<@bub  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~S|Vd  
  { 8f,jC+(  
  return (T & )r; gD=s~DgN)  
} bT[Q:#GL  
template < typename T1, typename T2 > @ )<uQ S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Zdh4CNEeFP  
  { kC|tv{g#>  
  return (T2 & )r2; xw%?R=&L  
} yu#Jw  
} ; ~rpYZLH/:0  
XZd !c Ff  
F!pUfF,&  
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> >。 {zbH.V[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: WHbvb3'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?aSL'GI  
Lrq+0dI 65  
return l(i, j) = r(i, j); jt3s;U*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &9o @x]) @  
AKa{C f  
  return ( int & )i; #A:I|Q1$g  
  return ( int & )j; GgA =EdJn  
最后执行i = j; (4M#(I~cE  
可见,参数被正确的选择了。 JB+pd_>5  
bn<&Xe  
deHBY4@  
(d#?\  
8"oS1W  
八. 中期总结 w$Dp m.0(  
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:  V}8J&(\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >/e#Z h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4yRT!k}o  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ba`]Sm=  
qf)]!w U9  
9!bD|-6y  
((.PPOdJV  
WpTC,~-  
%*|XN*iXC  
九. 简化 yc%AkhX*  
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。 _ esFx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 aMv  
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: 'd(}bYr)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 cB -XmX/  
  +-*/&|^等 EVb'x Zr  
2. 返回引用。 f$2lq4P{  
  =,各种复合赋值等 ZR..>=  
3. 返回固定类型。 OE4 2{?)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ANT^&NjJ7  
4. 原样返回。 s<<vHzm  
  operator, z W+wtYV4  
5. 返回解引用的类型。 k9}im  
  operator*(单目) tp5]n`3rD  
6. 返回地址。 "DRp4;  
  operator&(单目) F<'g6 f  
7. 下表访问返回类型。 )x( *T  
  operator[] 9oc[}k-M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'J!P:.=a>  
  operator<<和operator>> jS R:ltd  
ShCAkaj_  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 yD(/y"P,9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3kKXzIh  
N66jFRA;x  
template < typename Left > x!I7vs~~zW  
struct value_return  |2n2  
  { >{m>&u;Cc  
template < typename T > {tWfLfzU  
  struct result_1 /eIwv 31  
  { l l&iMj]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; WU=Os8gR  
} ; h!d#=.R  
_ e`b^_  
template < typename T1, typename T2 > bE0S) b)  
  struct result_2 :$P < e~z'  
  { g@nE7H1V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c?IIaj !  
} ; c!kbHZ<Z  
} ; i~K~Czmok+  
X_%78$N-a`  
 #lJF$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P_b00",S  
D.?KgOZ  
下面我们来剥离functor中的operator() \;P Bx &  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o<C~67o_  
dX+DE(y  
return l(t) op r(t) Q@d X2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3FNj~=N  
return op l(t) jq}5(*k  
return op l(t1, t2) ={zYcVI  
return l(t) op -sc@SoS  
return l(t1, t2) op [$] JvF  
return l(t)[r(t)] C #TS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] N k^#Sa?  
u!g<y  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: VK$+Nm)  
单目: return f(l(t), r(t)); zH|!O!3"4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); JY>]u*=  
双目: return f(l(t)); V2.MZ9  
return f(l(t1, t2)); { 0Leua  
下面就是f的实现,以operator/为例 DM>j@(uWF  
XqJ@NgsY  
struct meta_divide :k(aH Ua  
  { ["@K~my~D*  
template < typename T1, typename T2 > lHP[WO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8.9S91]=  
  { "J[Crm  
  return t1 / t2; Gia_B6*Y[  
} ?]sj!7   
} ; x>Q#Bvy  
r--"JO%2  
这个工作可以让宏来做: \&W~nYXq"  
MNJ$/l)h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?[VS0IBS  
template < typename T1, typename T2 > \ >TtkG|/U-T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wt)tLMEv  
以后可以直接用 m\jp$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) meIY00   
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 L {\B9b2  
(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。。。) $=H\#e)]Ug  
(<3'LhFII  
{){i ONd  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 8[zP2L!-  
]1p&*xX:Bj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }hl# e[$  
class unary_op : public Rettype !@*Ac$J>$  
  { ]LP&v3  
    Left l; QF\NHV  
public : rGq~e|.O3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} KeXQ'.x5O  
0! !pNK%(  
template < typename T > )8e_<^M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'VO^H68  
      { PW.W.<CL  
      return FuncType::execute(l(t)); Fdvex$r&  
    } <4(rY9   
30F&FTW  
    template < typename T1, typename T2 > V-I_SvWv\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w"A'uFXLc  
      { 5N ' QG<jE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c: #1Aym  
    } xJZbax[  
} ; x~Pv  
^WM)UZEBC  
% ]  
同样还可以申明一个binary_op N5oao'7|A  
}vc C4 =t/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KZ<zsHX8H  
class binary_op : public Rettype +]*?J1 Y8Z  
  { rEZa%)XJ  
    Left l; HM--`RJ  
Right r; $7PFos%@  
public : f3*u_LO  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *S{%+1F  
RQ|!?\a=  
template < typename T > 6)DYQ^4y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c< \:lhl  
      { I_eYTy-a`1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b/ur!2yr  
    } Ku&0bXP  
6C) G  
    template < typename T1, typename T2 > +h[$\_y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )LH nDx  
      { 3!ulBiMh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); eK3J9 ;X  
    } !XgkK k  
} ; hv7!x=?8  
cH"M8gP#  
spn1Ji  
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 I[&z#foN=w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 l<^#@SH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .F}ZP0THnZ  
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。 3Jk;+<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }&;0:hw%  
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。。。 >*Y~I0>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,?i#NN5p  
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) `EV[uj&1S  
下面是修改过的unary_op k(hes3JV  
N6yqA)z?;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > J;'?(xO3\  
class unary_op sx(yG9  
  { %VSST?aUvX  
Left l; !]5F2~"v  
  voV=}.(p  
public : ;>|:I(l;  
ILTd*f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I)DLnnQQ  
q4(&.Al\@  
template < typename T > bg[q8IBCd  
  struct result_1 R}Z"Y xx  
  { g24)GjDi  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fl+ [(x<  
} ; C6O1ype  
Z]oa+W+  
template < typename T1, typename T2 > (zye Ch  
  struct result_2 Y.jg }oV  
  { jw#'f%*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ToDN^qE+  
} ; b)'Ew27  
bIe>j*VPh@  
template < typename T1, typename T2 > ){R_o5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a*74FVZo.;  
  { `h :&H,N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >y%$]0F1  
} 0Q%'vBX\`  
j[) i>Qw  
template < typename T > z`5+BL,|ND  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I+8m1 *  
  { ,GZ(>|  
  return OpClass::execute(lt(t)); yq\)8Fe  
} %=\h=\wt  
L{'qZ#N[  
} ; >0:h(,?V  
<k/'mBDk  
&l{yEWA}g  
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 %^gT.DsX-  
好啦,现在才真正完美了。 %+FM$xyJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: 18V*Cu  
esbxx##\  
template < typename Right > +JBhw4et;.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0O"GI33Mg  
  { @5Ril9J[b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Mz+|~'R  
} rm(<?w%'?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;Z C18@  
GAtK1%nPD  
:#c?`>uV  
Wky~hm  
Vg6?a  
十. bind #=Q/<r.~G  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 26.iFt/:  
先来分析一下一段例子 Z(*n ZT,  
bHWy9-  
X#1So.}c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }B^s!y&b  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ZEUd?"gaR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :a#]"z0  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Y5cUOfYT  
我们来写个简单的。 4 lJ@qhV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: RAXqRP,iw  
对于函数对象类的版本: 6bo,x  
: gv[X  
template < typename Func > aW4tJN%!  
struct functor_trait o(C({]UO/  
  { -(Taj[;[  
typedef typename Func::result_type result_type; /2Y Nu*v  
} ; 1S0Hc5vw  
对于无参数函数的版本: J0mY=vX  
w0^(jMQe^  
template < typename Ret > *G>V`||RW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q gDjc '  
  { PFUb\AY  
typedef Ret result_type; ~ E>D0o  
} ; k;;?3)!  
对于单参数函数的版本: zUIh8cAoE  
Z UAWSJ,s  
template < typename Ret, typename V1 > sB-c'`,w`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0ydAdgD  
  { eey <:n/Z  
typedef Ret result_type; yTkYPx  
} ; +7N6]pK|"  
对于双参数函数的版本: ZCbxL.fFz  
m$pXe<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @\u)k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %jKR\f G  
  { @Eqc&v!O  
typedef Ret result_type; g%1!YvS3v  
} ; 91mXvQ:u  
等等。。。 #x)G2T'?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V{ra,a*  
H<X4R  
template < typename Func > P}DrUND  
struct func_return Uu>YE0/)  
  {  f==o  
template < typename T > [$8*(d"F'  
  struct result_1 Q:>;d-D|1  
  { zP rT0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JWlH(-U4|  
} ; Ud`V"X  
:4]&R9J>o  
template < typename T1, typename T2 > g^}X3NUn  
  struct result_2 }@SZ!-t%rD  
  { ~k|~Q\   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dH#S69>  
} ; 3vQ?vS|2  
} ; ZJ=-cE2n  
|K aXek  
<4C`^p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `$G7Ia_ $]  
XRJ<1w:  
template < typename Func, typename aPicker > k[A=:H1"  
class binder_1 R:0Fv9bwS  
  { "EWU:9\0  
Func fn; vb{&T<  
aPicker pk; PPPRO.y  
public : (<itE3P  
]/JE#  
template < typename T > A9p$5jt7  
  struct result_1 c c ,]  
  { :==kC672  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ] bhzB  
} ; 5 (2g*I  
I;uZ/cZ|/  
template < typename T1, typename T2 > e>uV8!u  
  struct result_2 &tLg}7?iB  
  { >pG]#Z g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u;h9Ra1  
} ; = Ky1v$<  
\P&'4y~PL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} EG7ki0  
y 9/27yWB  
template < typename T > az F"tke  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }\*dD2qNL}  
  { czdNqk.kh  
  return fn(pk(t)); 7:mM`0g!  
} ib/&8)Y+J  
template < typename T1, typename T2 > 5p U(A6RtS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O0WzDD  
  { &nZ=w#_  
  return fn(pk(t1, t2)); F3,hx  
} Ndx.SOj  
} ; M\e%GJ0  
.F'Fk=N  
rZ w&[ G  
一目了然不是么? Ij@YOt  
最后实现bind ~" }t8`vP1  
uAK-%Uu?  
_S2QY7/  
template < typename Func, typename aPicker > p?0 a"5Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Lo7R^>  
  { /LPSI^l!m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sBZKf8@/  
} :*A6Ba  
~Jmn?9 3  
2个以上参数的bind可以同理实现。  UZmz k  
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。 py P5^Qv  
!_l W#feR  
十一. phoenix  ]c[80F-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O'$0K0k3  
g2:^Z==  
for_each(v.begin(), v.end(), hb_YdnG  
( /_26D0}UuF  
do_ Eq~&d.j  
[ 4K[U*-\"  
  cout << _1 <<   " , " ,Z&"@g  
] ,)S|%tDW  
.while_( -- _1), \W??`?Idh  
cout << var( " \n " ) Hd2Sou4-j  
) ~iEH?J%i1r  
); $ LFzpg  
@"'1"$  
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: y?CEV-3+  
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 C1)TEkc"C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'JKFEUzM  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #*}4=  
l4L&hY^  
w<-CKM3qe  
template < typename Cond, typename Actor > BU<A+Pe>  
class do_while i^Ep[3  
  { v)okVyv  
Cond cd; wEQV"I  
Actor act; Co[  rhs  
public : B07(15y]  
template < typename T > gqyQ Zew  
  struct result_1 %I&Hx<H j  
  { 0)yvyQ5  
  typedef int result_type; h+t{z"Ic=  
} ; #f\U3p  
vZhN% DfY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nFX8:fZ$>  
D0lgKQ  
template < typename T > `:-{8Vo7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L*D-RYW  
  { FTtYzKX(bv  
  do ?9OiF-:n  
    { 0Evmq3,9  
  act(t); {-7];e  
  } +>44'M^Z|(  
  while (cd(t)); T% Kj >-  
  return   0 ; @m1vB!  
} x AkM_<  
} ; R`!x<J  
QVb @/  
6EGh8H f  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zw7=:<z=  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 _\"7  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 \&Mipf7a  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 \m*?5]m ;  
下面就是产生这个functor的类: B9>3xxp(by  
z )a8 ^]`  
]y2(ZTNTs  
template < typename Actor > R1 hb-  
class do_while_actor 7t0\}e  
  { R1{ "  
Actor act; sn}U4=u  
public : -KCm#!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bo0m/hVU  
>e>Q'g{  
template < typename Cond > /V$ [M  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; UStZ3A'  
} ; PfF7*}P  
UyEyk$6SU  
N6Vn/7I5%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6AUXYbK,  
最后,是那个do_ XB50>??NE  
iVFHr<zk  
o'D{ql  
class do_while_invoker ,*bI0mFZ  
  { T&tCXi  
public : Tm.(gK  
template < typename Actor > .B6$U>>NS^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4%KNHeaN  
  { 5owUQg,W  
  return do_while_actor < Actor > (act); |9?67-  
} ,CA,7Mu:  
} do_; OzA"i y  
U~s&}M\n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V`l.F"<L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v,KH2 (N  
最后来说说怎么处理break和continue M9 fAv  
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。 rPv+eM" >  
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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