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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s;1h-Oq (  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )=^w3y  
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, Q+$Tt7/  
+j[oEI`e  
Z|* !y]We  
Ph,- sR  
  class filler cQUC.TZ_  
  { i7Z=|&  
public : \2kPq>hu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^g>1U5c  
} ; ~?Omy8#  
r\M9_s8  
N "Wqy  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Hs(D/&6%  
.v\\Tq&"|  
~;#MpG;e  
"!UVs+)]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Es'Um,ku  
XFqJ 'R  
=A!S/;z>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [L~@uAMw:  
K%j&/T j1  
O'DW5hBL0  
uCP>y6I  
二. 战前分析 rrBAQY|.  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 KMK`F{  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 7^:4A'  
E]} n(  
A74920X`W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,|T7hTn=  
  /* --------------------------------------------- */ BavO\{J#|0  
vector < int *> vp( 10 ); nU z7|y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NgZUnh3{  
/* --------------------------------------------- */ !<\Br  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v"Jgw;3  
/* --------------------------------------------- */ 5OP`c<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); lWZuXb,G  
  /* --------------------------------------------- */ #D%ygh=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qE7R4>5xjO  
/* --------------------------------------------- */ u{f* M,k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^U  q  
oFC)  
\5><3*\  
8v92N g7  
看了之后,我们可以思考一些问题: &tI#T)SSs  
1._1, _2是什么? ,?-\ x6  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 0ZI(/r  
2._1 = 1是在做什么? !~iGu\y  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 7C,T&g 1:  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 IB5BO7J  
;N=G=X|}  
n!ok?=(kQ  
三. 动工 SZ!=`a]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [`_io>*g  
cma*Dc  
-$a>f4]  
0@=MOGQb  
template < typename T > W{"XJt_  
class assignment )g1a'G  
  { UWXm?v2j  
T value; 7"v$- Wy  
public : -w 6 "?  
assignment( const T & v) : value(v) {} mDMt5(.   
template < typename T2 > 4&X*pL2;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } g /+oZU  
} ; 4dh+  
Ca>&  
)NW6?Pu"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]<w:V`(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5\4g>5PD  
GH4iuPh]  
!.X.tc  
m}Y0xV9  
  class holder ` $5UHa2/  
  { \FzM4-  
public : <G3&z#]#4  
template < typename T > uOi&G:=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8g/F)~s^F  
  { V64L,u#`l  
  return assignment < T > (t); UVu DQ  
} )mcEQ-!b  
} ; Q5+_u/  
<,%:   
`iG,H[t+j  
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: VM=+afY5M  
^CT&0  
  static holder _1; yX/";Oe  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 NY B[Zyp  
)LHj+B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '3(l-nPiG^  
而不用手动写一个函数对象。 \ZXLX'-  
,TC;{ $O5  
x8#ODuH  
rP=sG;d  
四. 问题分析 f"5g>[ 1  
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。 +Ezgn/bS&  
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。 JWO=!^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =P77"Dd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 QBJ3iQs1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j6}R7 $JR  
ZU&"73   
五. 问题1:一致性 fZWGn6$   
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?| 90N`CXas  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mj,fp2D;%  
Wsj=!Obc  
struct holder C*70;:b  
  { dKhA$f~  
  // 9h,u6e  
  template < typename T > 5_o$<\I\  
T &   operator ()( const T & r) const ./-JbW  
  { h1"zV6U  
  return (T & )r; J{"kw1Lu  
} )h$NS2B`  
} ; Vd9@Dy  
<eN R8(P  
这样的话assignment也必须相应改动: ;e8V +h  
ik,lSTBD  
template < typename Left, typename Right > UHO_Z  
class assignment ] gb=  
  { S[:xqzyDg  
Left l; irBDGT~  
Right r; Ze^jG-SL$9  
public : q }C+tn"\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rw%l*xgX  
template < typename T2 > !$qKb_#nC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i, nD5 @#  
} ; 6)gd^{  
q!,zq  
同时,holder的operator=也需要改动: T)CzK<LbR  
^(x^6d  
template < typename T > `cB_.&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 748CD{KxW  
  { uZ6d35MJ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); mz7l'4']+  
} ww d'0P`/  
S5=Udd"  
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。 4N? v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,Fqz e/  
pb;")Q'  
return l(rhs) = r; {y^3> 7  
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。 =d;Vk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !cEG}(|h  
y>VcgLIB  
template < typename Tp > F_;tT%ywfx  
class constant_t "E!mva*NU  
  { N1EezC'^  
  const Tp t; |PVt}*0"  
public : M@UVpQwgv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  :S %lv  
template < typename T > -f(/B9}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9L eNe}9v  
  { #TJk-1XM*q  
  return t; LX+5|u  
} ;-mdi/*g  
} ; 1'w:`/_  
!|wzf+V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 eOl KbJU  
下面就可以修改holder的operator=了 |?m` xO  
tOdT[&  
template < typename T > qztV,R T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const > 6CV4 L  
  { E;\M1(\u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WV<tyx9Z  
} 8s}J!/2  
tl8O6`<Z  
同时也要修改assignment的operator() +RZ~LA \+  
y f1CXldi  
template < typename T2 > ,lN5,zI=S  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } / l>.mK()  
现在代码看起来就很一致了。 i\}:hU-U  
iAO5"(>}?  
六. 问题2:链式操作 `|e!Kq?#Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 IfdI|ya  
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。 d 4{FDqto  
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。 h=VqxGC&  
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。 dXvt6kF  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?^!,vh  
yOXO)u1n  
template < typename T > Y Z}cB  
struct result_1 K\! #4>yd  
  { C*Vd-U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Q%ad q-B  
} ; 5OLQw(E  
$ACx*e%  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: "l~Ci7& !a  
T`YwJ6N  
template < typename T > ]Tp U"JD  
struct   ref U\<-mXv  
  { =C7 khE  
typedef T & reference; pgc3jP!  
} ; U5ZX78>a  
template < typename T > qc-,+sn(  
struct   ref < T &> GY!C|7kN  
  { h^|5|l  
typedef T & reference; Wsz0yHD[`  
} ;  .jg0a  
t=wXTK5"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: D> ef  
2OBfHO~D  
template < typename T > /="HqBI#i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (RL>Hn;.  
  { uGtV}-t:  
  return l(t) = r(t); H?rg5TI0  
} <-C!;Ce{  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 BNm4k7 ]M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7ET jn)%bs  
h BMH)aU  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 eQN.sl5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .-I|DVHe  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Q s(Bnb;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9(1rh9`=  
最后的布局是: #*$p-I=  
                Add D@54QJ<  
              /   \ J\co1kO9/  
            Divide   5 n@>wwp  
            /   \ f[~1<;|-  
          _1     3 -E>)j\{PX7  
似乎一切都解决了?不。 HOW7cV'X  
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。 o \L!(hm  
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。 wrv5V M}  
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:s@L#-  
**;p (CI  
template < typename Right > P_4DGW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L ubrn"128  
Right & rt) const cnNOZ$)  
  { UPh=+s #Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4iX-(ir,  
} je%M AgW`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 649 !=  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 7k8n@39?  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 j~av\SCU*  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 :b#%C pR  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 i.a _C'<$  
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? 7nE"F!d+0  
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: `u'dh{,gE  
IM( u<c$  
template < class Action > e<+<lj "  
class picker : public Action !c(QSf502  
  { d,#.E@Po  
public : b5`KB75sbo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} c.K =(y*  
  // all the operator overloaded FvImX  
} ; W4(?HTWZ  
C8b''9t.  
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。 [1Dm<G u@  
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: MWwJzVL8  
3(_!`0#F%  
template < typename Right > _ n O.-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2<W&\D o@  
  { HkjEiU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'p}`i/  
} $Xf(^K  
G2Qjoe`Uc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !k&)EWP?  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~l4f{uOD>]  
p8>%Mflf  
template < typename T >   struct picker_maker kn  Hv?#  
  { [#b2%G1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =4NqjSH  
} ; ;bjnL>eW  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .]t5q%}j  
  { /=T"=bP#/  
typedef picker < T > result; L]-w;ll-  
} ; 4<gJ2a3  
f\o R:%  
下面总的结构就有了: /&s}<BMHU  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Y`li> .\  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 rG6\ ynBX%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Jq1 n0O  
至此链式操作完美实现。 >{&A%b4JF  
VWa|Y@Dc]  
`iYc<N`  
七. 问题3 :t$A8+A+0  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 'EX4.h a5  
tY_5Pz(@  
template < typename T1, typename T2 > UzQ$B>f  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;h=S7M9.  
  { (_8#YyW#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sBjXE>_#)  
} 0X"\ a'M_  
I,P!@  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: J W"  
zixE Mi[8  
template < typename T1, typename T2 > L#j/0IHD  
struct result_2 dr]&kqm  
  { &HF]\`RNr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; h|W%4|]R)  
} ; TVkcDS  
2VYvO=KA  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? UKs$W`  
这个差事就留给了holder自己。 g [L  
    PrnrXl S  
n`<S&KP|  
template < int Order > .ZX2^)`XD  
class holder; xZ ;bMxZ  
template <> #93}E Y  
class holder < 1 > 9k `~x1Y)  
  { K` (#K#n  
public : ^KH%mSX>  
template < typename T > u4"r>e6 _B  
  struct result_1 <Jwo?[a  
  { E+{5-[Zc*$  
  typedef T & result; *zQOJsg"e  
} ; l,bZG3,6  
template < typename T1, typename T2 > >d%VDjk .  
  struct result_2 Gpu_=9vzv  
  { l%PnB )F  
  typedef T1 & result; %$9:e J?  
} ; o;;,iHu*  
template < typename T > (,tHL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VkXn8J  
  { ~CFMIQ et  
  return (T & )r; p7[(z  
} (j N]OE^  
template < typename T1, typename T2 > Wem?{kx0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2PBepgQyPU  
  { z93nYY$`Y  
  return (T1 & )r1; s=/^lOOO  
} 6ZgNHARS  
} ; p#<nK+6.8  
Q \WXi  
template <> VM;g +RRq  
class holder < 2 > e6m1NH4,  
  { f\'G`4e  
public : `.8-cz  
template < typename T > t|=n1\=?  
  struct result_1 2Iz fP;V?  
  { $jcz?vH  
  typedef T & result; k~|ZO/X@l%  
} ; cG(0q[  
template < typename T1, typename T2 > |_I[1%&`N  
  struct result_2 |Gc&1*$  
  { 9:\A7 =  
  typedef T2 & result; D pNX66O  
} ; O3xz|&xY&  
template < typename T > m)k-uWc$C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I}%mfojC  
  { }K;iJ~kD1  
  return (T & )r; -x?Hj/  
} D(@SnI+  
template < typename T1, typename T2 > kA,4$ 2_o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JP%RTGu  
  { jrcc  
  return (T2 & )r2; @Yarz1  
} ZIy(<0  
} ; 40+fGRyOL  
2%]t3\XW  
Xv&%2-V;  
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> >。 w3d\0ub  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j]Ua\|t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]!-R<[b 6  
f~iML5lG  
return l(i, j) = r(i, j); 1O4D+0@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Vy r] x  
w'XSb.\)_m  
  return ( int & )i; x{j+}'9  
  return ( int & )j; ++gPv}:$X  
最后执行i = j; 2_I+mQ  
可见,参数被正确的选择了。 -G!6U2*#  
`|JI\&z  
I*9Gb$]=  
BiE$mM  
#4lHaFq  
八. 中期总结 P;>!wU~*  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8nf4Jk8r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \`&xprqAw  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %cd]xQpCp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ltl]j*yei  
_rG-#BKW8L  
3U>S]#5}  
wH!}qz /  
H! #5!m&  
A` =]RJ  
九. 简化 4a1BGNI%SW  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 v$Dh.y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^X$ I=ro  
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: wNbTM.@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 P2|}*h5(  
  +-*/&|^等 g\qX7nIH?  
2. 返回引用。 jigbeHRy  
  =,各种复合赋值等 FfjC M7?  
3. 返回固定类型。 O2$!'!hz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _3I3AG0e  
4. 原样返回。 @X|ok*v`  
  operator, <BQ%8}  
5. 返回解引用的类型。 (+@faP   
  operator*(单目) Lq%[A*`^  
6. 返回地址。 65uZ LsQ  
  operator&(单目) -z&9 DWH  
7. 下表访问返回类型。 83B\+]{hD  
  operator[] v  F]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s~/57S  
  operator<<和operator>> +6uOg,;  
}@3$)L%n_u  
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。 :^K~t!@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %odw+PhO  
2k%Bl+I  
template < typename Left > ^NcTWbs-T  
struct value_return l;XUh9RF`A  
  { FU^Y{sbDg  
template < typename T > "[Yip5  
  struct result_1 1o(+rR<h9  
  { ,I("x2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Qb@BV&^y&  
} ; #3YdjU3w  
XL=2wh  
template < typename T1, typename T2 > O^y$8OKEi,  
  struct result_2 0qOM78rE  
  { b$IY2W<Ln  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; UnJi& ~O  
} ; CzK%x?~]  
} ; :u,2" ]  
-DA;KWYS  
HW^{;'kH~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (2n3exx  
>3v0yh_3  
下面我们来剥离functor中的operator() gX/|aG$a!U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [''=><  
Mf!owpW T  
return l(t) op r(t) ,^Ex}Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ))c*_n  
return op l(t) :Xb*m85y  
return op l(t1, t2) :/ ~):tM  
return l(t) op v\J!yz  
return l(t1, t2) op =#7s+d-  
return l(t)[r(t)] C,V|TF.i2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h<t<]i'  
T@2f&Un^  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: /M5=tW#e  
单目: return f(l(t), r(t)); y[TaM9<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); F I80vV7  
双目: return f(l(t)); 4KN0i  
return f(l(t1, t2)); A;K{&x  
下面就是f的实现,以operator/为例 ':5U&  
tW'qO:y+  
struct meta_divide IO?~b XP  
  { ,"4X&>_f  
template < typename T1, typename T2 > bfcD5:q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u0<d2Y  
  { 0]f?Dx/8  
  return t1 / t2; rjq -ZrC%  
} w;yar=n  
} ; :/n ?4K^  
0tn7Rkiw  
这个工作可以让宏来做: A0'tCq]?0  
cuJ / Vc  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,Gf+U7'K  
template < typename T1, typename T2 > \ I$rW[l2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "i;*\+x  
以后可以直接用 &e5^v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hg)!m\g  
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 n:%'{}Jw  
(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。。。) aTmX!!  
Zb5T90s%  
%t,1_c0w  
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 %a%+!wX0x  
I_{9eG1w?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }[YcilU_  
class unary_op : public Rettype Cf8R2(-4  
  { ?#');`  
    Left l; oZ|{J  
public : Xmw2$MCB  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} J~PTVR  
0ll,V  
template < typename T > NpjsZcA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Br?++\  
      { G>?x-!9qcH  
      return FuncType::execute(l(t));  F<XD^sO  
    } 0hEF$d6U  
-M(58/y  
    template < typename T1, typename T2 > @DjG? yLK$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YQlpk@X`2  
      { )[a?J,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M $E8:  
    } *;~{_Disz  
} ; k;9#4^4(  
O;.d4pO(tC  
I+-Rs2wb  
同样还可以申明一个binary_op IrVM|8vT3  
vwSX$OZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fp* &os  
class binary_op : public Rettype lSKv*  
  { QQ2OZy> W  
    Left l; #EwRb<'Em  
Right r; @idp8J [td  
public : O>{t}6o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8DmX4*  
Lt ZWs0l0  
template < typename T > 7i%P&oB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m''iE  
      { )Q N=>J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); DXw9@b  
    } }sm56}_  
3n=cw2FG  
    template < typename T1, typename T2 > et7T)(k0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6 I>xd  
      { G=0}IPfp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n Y.Umj  
    } pNk,jeo  
} ; ^U|CNB%.  
^Ypb"Wx8  
_@}MGWlAPt  
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 ff2.| 20  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kgib$t_7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aF_ZV bS  
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。 y0Q/B|&[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! xHR+((  
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。。。 $T@xnZ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :+X2>Lu$FA  
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`f;-  
下面是修改过的unary_op %)!~t8To  
1+y6W1m^R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &Cn9 k3E\R  
class unary_op )y [[Se  
  { EKI+Dq,  
Left l; qhHRR/p  
  ag*Hs<gi  
public : ztt%l #  
k}owEBsn}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uR[PKLh  
GqF.T#|  
template < typename T > -p]`(S%  
  struct result_1 AfbA.-  
  { R2Fh^x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; clU3#8P!=  
} ; 9jJ/ RXp  
JCMEhI6d*  
template < typename T1, typename T2 > E6d8z=X(  
  struct result_2 ^#6%*(D  
  { =Z$=-\<x0.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kA9 X!)2w  
} ; \Q BpgMi(  
g{f>j d  
template < typename T1, typename T2 > Z[A|SyZp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M#gGD-  
  { `E1_S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "Z1&z-   
} >ehWjL`8  
}sN9QgE  
template < typename T > %0M^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T"0)%k8lJ  
  { oKqFZ,m[  
  return OpClass::execute(lt(t)); `EW_pwZPA  
} {83He@  
1*Fvx-U'  
} ; QR-R5XNT[  
s%?p%2&RA  
9Z_OLai  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug q@!H^hd}  
好啦,现在才真正完美了。 =;?PVAdu%#  
现在在picker里面就可以这么添加了: 38.J:?Q  
c#-97"_8  
template < typename Right > d"$oV~>P|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W1,L>Az^Ts  
  { |$-d, ] V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -JW6@L@  
} .j$bCKXGx  
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。 o[+|n[aT)3  
V5^b6$R@  
OU964vv  
b.u8w2(  
jm!C^5!  
十. bind 7)8}8tY^{  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 1H@rNam&  
先来分析一下一段例子 Ej3hdi)  
HC`3AQ12!&  
ZN]c>w[ )I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &@Gu~)^(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (6y3"cbe  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 wk 7_(gT`0  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 >+LgJo R  
我们来写个简单的。 = 8e8!8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :[rKSA]@  
对于函数对象类的版本: uT t:/gm  
Xr6 !b:UX  
template < typename Func > .*ovIU8  
struct functor_trait J^a"1|  
  { 0mi[|~x=  
typedef typename Func::result_type result_type; 2%yJo7f$[  
} ; h*LL(ow5  
对于无参数函数的版本: -"tgEC\tD  
PKs%-Uk  
template < typename Ret > e{+{,g{iu  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @BW8`Ky1  
  { =}KbE4D+8  
typedef Ret result_type; ~F6gF7]z  
} ; 4gNRln-  
对于单参数函数的版本: tLXw&hFk`g  
4'=N{.TtO  
template < typename Ret, typename V1 > "8 mulE,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @{a-IW 3  
  { _Cs}&Bic_  
typedef Ret result_type; T/6=A$4 #  
} ; "{xv|C<*n  
对于双参数函数的版本:  ;I@L  
YfU#kvE'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~ J{{n_G{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H?^#zj`Ex+  
  { V-r<v1}M  
typedef Ret result_type; Z69 IHA[  
} ; bbkI}d%(Ng  
等等。。。 >U/g*[>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy TAoR6aE  
z$5C(!)  
template < typename Func > sYP@>tHC  
struct func_return xA E@cwg  
  { EZfa0jJD  
template < typename T > B\&Ka<r  
  struct result_1 u\?u4  
  { eV%bJkt.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .4(f0RG  
} ; *03/ :q^(  
v('d H"Y  
template < typename T1, typename T2 > W>nb9Isp  
  struct result_2 gD =5M\  
  {  nGd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I@M^Wu]wW  
} ; mcG$V0D <{  
} ; ]*U')  
r,KK%B  
-y.AJ~T  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9v2 ;  
-;-"i J0  
template < typename Func, typename aPicker > B '/ >Ax&  
class binder_1 0.0!5D[  
  { 1hS~!r'qqv  
Func fn; T+D]bfjr&&  
aPicker pk; <~+  
public : N+75wtLy&  
&/?jMyD@  
template < typename T > !l^AKn|  
  struct result_1 ~m U_ `o  
  { kR(=VM JU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; O3Mv"Py%  
} ; wCmv/m  
jtY~- @*  
template < typename T1, typename T2 > VAt9JE;#  
  struct result_2 H12@12v  
  { 8E[`H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D:EF@il  
} ; V~Lq, oth  
sR .j~R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .&xNJdsY  
8m<<tv.  
template < typename T > +cH(nZ*f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sdD[`#  
  { = h( n+y<  
  return fn(pk(t)); Ti'kn{ Zv  
} Y sV  
template < typename T1, typename T2 > D.`\ ^a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <DS6-y  
  { AgJ~6tK  
  return fn(pk(t1, t2)); %T\x~)  
} n<*]`do,w  
} ; %Ege^4PE  
J7vpCw2ni  
3fTI&2:  
一目了然不是么? $(=1A>40  
最后实现bind ]H2aYi$  
$t}1|q|  
$:wM'&M  
template < typename Func, typename aPicker > ![^h<Om  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Jo<6M'  
  { !g"9P7p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c"1d#8J  
} p\ S3A(  
K6 7? d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 eUlb6{!y?  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 W<o0Z OO  
qH"a!  
十一. phoenix -+|[0hpw  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v1)6")8o+  
Bn q\Gg  
for_each(v.begin(), v.end(), K/cK6Yr  
( nUHVPuQ/'T  
do_ O%e.u>=4%  
[ C|LQYz-{  
  cout << _1 <<   " , " EQC  
] P.DWC'IBN  
.while_( -- _1), ?F{xDfqw  
cout << var( " \n " ) 'O9=*L) X  
) f34&:xz2U  
); G|_aU8b|t  
G.TX1  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: "@$STptkc  
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 ?UDO%`X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )A=g# D#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _<Yo2,1^  
faX#KRpfd  
MX,0gap  
template < typename Cond, typename Actor > [bJnl>A  
class do_while G[j79o  
  { BwD1}1jp  
Cond cd; ^/vWK\-  
Actor act; sb.SpF>   
public : |>GIPfVT  
template < typename T > ^#se4qQ  
  struct result_1 -74T C  
  { >/bK?yT<  
  typedef int result_type; DjvgKy=Jr_  
} ; B)8Hj).@B  
vI}S6-"<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k]pD3.QJ  
;jI"|v{vnS  
template < typename T > 'U$VO q?!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W=]",<  
  { z-gG(  
  do ZNeqsN{  
    { \;gt&*$-  
  act(t); pUGfm  
  } P@`"MNS  
  while (cd(t)); *?Ef}:]  
  return   0 ; N)WG~=Gi  
} L-{r*ccIW  
} ; 1G.gPx[  
?ovGYzUZ  
1:UC\WW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). JZxF)] ^  
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。 (`? snMc  
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。 |9Ks13?Ck  
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。 dvF48,kr  
下面就是产生这个functor的类: n ]}2O 4j  
Uy|=A7Ad c  
q|l|mO  
template < typename Actor > UyKG$6F?3  
class do_while_actor  j)6B^!  
  { [:@?,?V\N  
Actor act; $IZZ`Z]B  
public : 6 <S&~q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [;YBX] t  
>I~z7 JS  
template < typename Cond > ^QR'yt3e  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }px]   
} ; Kg-X]yu*0  
i9U_r._qj;  
G<6grd5PP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $50"3g!Y  
最后,是那个do_ _5 tqO5'  
z}2e;d 7  
m@yVG|eP#  
class do_while_invoker _k.bGYldk  
  { _x1[$A,GuB  
public : Al=? j#J6p  
template < typename Actor > ,!u@:UBT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i9k]Q(o  
  { }_l -'t  
  return do_while_actor < Actor > (act); bMOM`At>z  
} zb}+ m#q  
} do_; w?W e|x3  
:P~& b P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H<7DcwXv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9|A-oS  
最后来说说怎么处理break和continue &ntP~!w  
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。 | 8Egw-f  
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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