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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +3zQ"lLD^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VvP: }yJ  
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, <v'[Wl@hq  
4<UAT|L^`  
ySiZ@i4  
Z>y6[o  
  class filler `G: 1  
  { 4V,p\$;  
public : H6K8.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qP;1LAX  
} ; QbHX.:C  
P~!,"rY  
H"w;~;h  
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: Oj%5FUP~[%  
x5PM ]~"p  
\l3z <\  
S`  U,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c9jS !uDMK  
}[!=O+g O  
4,:I{P_>6B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q#8\BOTP |  
,!^c`_Q\>@  
;?iu@h  
xa]yq%  
二. 战前分析 ~QUNR?h  
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。 W-r^ME  
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 5$:9nPAH  
->;2CcpHB  
qk^/ &j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,37<F XX,  
  /* --------------------------------------------- */ havmhS)O  
vector < int *> vp( 10 ); _(:$ :*@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -:r<sv$  
/* --------------------------------------------- */ ]57Ef'N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); c}S<<LR  
/* --------------------------------------------- */ lq3D!+ m  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); cg]Gt1SU  
  /* --------------------------------------------- */ qo \9,<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HWFTI /]  
/* --------------------------------------------- */ 6/g 82kqpk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z 369<  
@C=gMn.E  
R64f0N K.  
TT3GGHR  
看了之后,我们可以思考一些问题: FY)]yz  
1._1, _2是什么? gWjr|m<  
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。 ^@=4HtA  
2._1 = 1是在做什么? DS@Yto  
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。 tG9C(D`G  
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。 1Lje.%(E.  
as/PM"  
"G*$#  
三. 动工 47{5{/B-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Qqj9o2  
:,$"Gk  
F+BCzsm7$  
O+< +yQl  
template < typename T > ='1hvv/  
class assignment :?ZrD,D  
  { vy={ziJ  
T value; )OQ<H.X  
public : [x=(:soEqC  
assignment( const T & v) : value(v) {} y.8nzlkE{  
template < typename T2 > (5+g:mSfr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /f oI.S  
} ; WLVkrTvX  
PX23M|$!  
^ )!eiM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %8Y+Df;ax  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <ycR/X  
k5Q1.;fW76  
7cB{Iq0+  
Tw*p^rU  
  class holder &~B8~U4%  
  { DMp@B]>  
public : ywyg(8>zE  
template < typename T > # SJJ@SM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W 9}xfy09  
  { s!MD8i a  
  return assignment < T > (t); 'q}f3u>  
} H~Uy/22aQy  
} ; fsnZHL}=n  
`pDTjJ  
8s[1-l  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: a{JO8<dlm  
PVljb=8F  
  static holder _1; xA-?pLt "G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tgl 4pAc  
SwO$UqYU=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  <|82)hO  
而不用手动写一个函数对象。 W|n$H`;R  
9pS:#hg  
~MYE8xrId  
R4k+.hR  
四. 问题分析 vMJ(Ll7/  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 gnxD'1_  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 UH\{:@GjNO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^si[L52BZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )z4eRs F|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #&L7FBJ"*v  
9!Xp+<  
五. 问题1:一致性 L?&&4%%  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {&B0kjf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !g=b=YK  
m9&%A0  
struct holder mDD96y  
  { ]Ge>S?u  
  // S0r+Y0J]<  
  template < typename T > `Gl[e4U  
T &   operator ()( const T & r) const  +`ov1h  
  { a+a6P5kJ  
  return (T & )r; kDM?`(r  
} ~kDJ-V  
} ; =9 ^}>u  
d'3"A"9R7-  
这样的话assignment也必须相应改动: JV'aqnb.8\  
mieyL9*n7  
template < typename Left, typename Right > #qD[dC$[t  
class assignment C|3cQ{  
  { $MfRw  
Left l; }Ujgd2(U  
Right r; UTN[! 0[  
public : Ck"db30.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >lzXyT6x8  
template < typename T2 > KT>Y^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zpeCT3Q5O  
} ; Fpeokr"i  
DQ c\[Gq&  
同时,holder的operator=也需要改动: a) P r&9I  
GU/-L<g  
template < typename T > 6iF&!Fd>J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const NuUiW*|`7  
  { [/VpvQ'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); HJ0;BD.]  
} i1m>|[@k  
Fa v++z  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 NJ-Ji> w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gFu,q`Vf*  
vNl)ltzJF  
return l(rhs) = r; cs9h\]ZA  
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。 =NI?Jk*iAq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5;^1Ab0  
V3r)u\ o'  
template < typename Tp > M+HhTW;I=  
class constant_t T JZ~Rpq  
  { ;BT7pyu%[  
  const Tp t; "19#{yX4  
public : [{)Z^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Rt&5s)O'  
template < typename T > WVOj ;c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const CYwV]lq :s  
  { 748:* (O  
  return t; ' ]+!i a  
} yg* #~,  
} ; "Y&   
M"/Jn[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |O oczYf  
下面就可以修改holder的operator=了 "e8EA!Ipte  
/4c`[  
template < typename T > bM:4i1Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Nq8 3 6HL  
  { <*dcl2xS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R9 #ar{  
} ?~t5>PEonv  
I9>vm]  
同时也要修改assignment的operator() 7iwck.*  
j%-Ems*H  
template < typename T2 > M<*Tp^Y'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } YGLq ~A  
现在代码看起来就很一致了。 [MwL=9;!H  
@SiV3k  
六. 问题2:链式操作 F~ \ONO5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <jF&+[*iT  
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。 z uW4gJ  
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。 ipp`99  
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。 V6HZvuXV!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ly0L)L]\  
C,W_0= !e  
template < typename T > n_RZ:<Gr  
struct result_1 e7{6<[k3+$  
  { f'(F'TE  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qCfEv4  
} ; eF.nNu  
F1-"yX1B  
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: ~/-SKGzo-  
 ] ?D$n  
template < typename T > ~K3Lbd| r  
struct   ref ,&=7ir14>R  
  { U,v`md@PX  
typedef T & reference; YtSYe%  
} ; h'=)dFw7  
template < typename T > uj.$GAtO)  
struct   ref < T &> 5 0-7L,  
  { m[2[9 bQ0  
typedef T & reference; VV/T)qEe7>  
} ; OEjX(F3=  
#I0FWZ>W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  =5B5  
6O6B8  
template < typename T > S}U_uZ$b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !h7:rv/  
  { (UjaL@G  
  return l(t) = r(t); U= f9b]Y  
} 1 Vt,5o5  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 36+/MvIT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^$O(oE(D  
jFe8s@7  
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 Bl6I@w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: u;rmqo1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 T3 ie-G@<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _$@fCo0  
最后的布局是: JJWP te/  
                Add {-me;ayk  
              /   \ k`N*_/(|n  
            Divide   5 VpHwc!APq  
            /   \ ~< UYJc  
          _1     3 Wc+(xk  
似乎一切都解决了?不。 W? 4:sLC#3  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 2D"my]FnF  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 UF5_be,D  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: R,PN?aj  
oz{X"jfu  
template < typename Right > L,#YP#O,j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 44P [P{y  
Right & rt) const sB *dv06b0  
  { H'YKj'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .Er+*j;&w  
} > _sSni  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 P8dMfD*"E  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ,.*D f)+  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 '\8YH+%It  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ]O:8o<0  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 )#\3c,<Y  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 2RNee@!JJP  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: L9Zz-Dr s  
5TuwXz1v  
template < class Action > 9x4z m  
class picker : public Action x<!]#**;  
  { -wC}JVVcK  
public : Wll0mtv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <$A/ ('  
  // all the operator overloaded R#~l[S8u^  
} ; (_}q>3  
!+@70|gFF  
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。 =2GKv7q$x,  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: D}!YF~  
,|\\C6s  
template < typename Right > 3)=ix. wW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A ?V-Sz#  
  { Ucy=I$"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o ?05bv  
} UJL'4 t/  
 }+/Vk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v:74iB$i/C  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 V!]|u ^4I  
0$Mxu7 /  
template < typename T >   struct picker_maker R|qNyNXo[  
  { 85|u;Fxf  
typedef picker < constant_t < T >   > result; N6_1iIM  
} ; 5 8;OTDR!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F)eP55C6  
  { J7{D6@yLS  
typedef picker < T > result; S\I+UeFkf  
} ; ^5~x*=_  
g6DIWMoO=h  
下面总的结构就有了: #huh!Mn  
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。 NF |[j=?  
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。 c%b|+4 }x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m$_l{|4z  
至此链式操作完美实现。 \A\?7#9\  
A-myY30  
>{Mv+  
七. 问题3 h|'|n/F  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 G){+.X4g3  
Snmv  
template < typename T1, typename T2 > !JDuVqW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @Bkg<  
  { Bo ywgL|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); UL~~J[1r  
} ~n0Exw(  
<Mo{o2F=  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: L?8OWLjRy  
M!gu`@@}F  
template < typename T1, typename T2 > S%?>Mh?g  
struct result_2 ;cL+= !  
  { W!9~bBF',  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }>,%El/  
} ; !]mo.zDSW5  
(C`nBiL<  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 3ErV" R4"$  
这个差事就留给了holder自己。 d=vD Pf  
    Z5wQhhH  
?0z/i^I  
template < int Order > zh?B-"O=5  
class holder; 2.{<C.BK{  
template <> $j(4FyH\  
class holder < 1 > l_2l/ff9  
  { rniL+/-uU  
public : wax^iL!  
template < typename T > Ft:_6T%  
  struct result_1 Ew{N 2  
  { /d }5R@Oy  
  typedef T & result; I%j]pY4  
} ; \b)P4aL  
template < typename T1, typename T2 > /@&uaw  
  struct result_2 #^-'q`)  
  { {JKG-0)z?  
  typedef T1 & result; f R2,NKM@  
} ; /<O9^hA|  
template < typename T > l<"B[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >A6PH*x  
  { QqeF   
  return (T & )r; _\,4h2(  
} [a^<2V!vMn  
template < typename T1, typename T2 > dj6Lf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ecp0 hG`%  
  { 9/#b1NGv  
  return (T1 & )r1; 6,R<8a;Wn  
} +}-cvM/*  
} ; j_zy"8Y{  
jM'Fb.>~  
template <> 2|M,#2E-  
class holder < 2 > '@QK<!%,  
  { 4 T/ ~erc  
public : O=1 #KNS  
template < typename T > _B}QS"A  
  struct result_1 9*?YES'6  
  { B,4GxoX`  
  typedef T & result; qNkX:|j  
} ; <%`z:G3  
template < typename T1, typename T2 > R*vfp?x  
  struct result_2 _9/Af1 X  
  { k@9q5lu;T  
  typedef T2 & result; ;/^O7KM-  
} ; z`8>$9  
template < typename T > 3ZYrNul"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 23zR0z(L  
  { 6y@o[=m  
  return (T & )r; Vf(n  
} 8O*O 5   
template < typename T1, typename T2 > KH[Oqd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YdAC<,e&A  
  { g aXF3v*j  
  return (T2 & )r2; O<0-`=W,a  
} Bq85g5Dc  
} ; r*ry8QA  
q +c~Bd  
?kc,}/4  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 -EU~ %/=m+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Qhn>aeW,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G9> 0w)r  
M5LqZyY  
return l(i, j) = r(i, j); *>Zq79TG  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) of.=n  
(Yc}V  
  return ( int & )i; fAeq(tI=  
  return ( int & )j; _57 68G`P  
最后执行i = j; 9KZLlEk5O  
可见,参数被正确的选择了。 ZCkwK  
zeHs5P8}r  
()@+QE$  
:WN*wd  
y8O<_VOO}"  
八. 中期总结 locf6%2g~  
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: j&=!F3[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~FZ=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H52] Zm  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E.rfS$<1  
9m_Hm')VG  
p%y|w  
B976{;QvXV  
1x4{~g\  
p\/;^c`7  
九. 简化 `Jon^&^;|  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 9.$k^|~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w#`E;fN'  
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: 3 +$~l5LY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `zOQ*Y&  
  +-*/&|^等 n8>( m,  
2. 返回引用。 *H%Jgz,  
  =,各种复合赋值等 TW?A/GoXI  
3. 返回固定类型。 &p#.m"Oon  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) SdBo sB3v>  
4. 原样返回。 iOzY8M+N(  
  operator, '}NQ`\k  
5. 返回解引用的类型。 V,)bw  
  operator*(单目) P_ x9:3  
6. 返回地址。 VKp4FiI6  
  operator&(单目) x0_$,Tz@  
7. 下表访问返回类型。 t#6@~49  
  operator[] oefhJM!y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  \>*B  
  operator<<和operator>> =E''$b?Em  
zQQ=8#]  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 E)w^odwMU  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Mm+kG'Z!S  
9My |G)M6  
template < typename Left > qkN{l88  
struct value_return {  'Db  
  { (},TZ+u  
template < typename T > )a%kAUNj  
  struct result_1 SiyZq"  
  { 0R%R2p'wG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w(KB=lA2  
} ; B&E qd  
co$I htOv  
template < typename T1, typename T2 > MjW g  
  struct result_2 Oy^)lF/  
  { -mlBr63Bj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ht Z3n"2  
} ; pO.+hy  
} ; 2Po e-=  
!Z*2X ^  
 X)^kJ`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w{1DwCLKq  
P<@V  
下面我们来剥离functor中的operator() 7]w]i5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: I8C(z1(N  
? L A>5  
return l(t) op r(t) YVMwb@|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) i+)9ItZr  
return op l(t) :eIu<_,}  
return op l(t1, t2) V uqJ&U.-  
return l(t) op `czL$tN<P  
return l(t1, t2) op mBC?Pg  
return l(t)[r(t)] YM*{^BXp  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GoK[tjb  
_{fh/{b1  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: [nO\Q3c|@$  
单目: return f(l(t), r(t)); Vu3;U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); tw/~z2G  
双目: return f(l(t)); ^x8yW brE  
return f(l(t1, t2)); 2`XG"[@  
下面就是f的实现,以operator/为例 GS %ACk  
6^M!p4$hF  
struct meta_divide )zzK\I6/EQ  
  { }i7Gv K<[:  
template < typename T1, typename T2 > Gf(|?" H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XN@F6Gj  
  { &QaFX,N"  
  return t1 / t2; dvWQ?1l_  
} biJ"@dm 4  
} ; &R\t<X9 n  
dD Qx[  
这个工作可以让宏来做: @ j/UDM  
$wgHaSni  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5E|y5|8fb  
template < typename T1, typename T2 > \ dWhki|c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K'6dlwn).  
以后可以直接用 oDtgB O<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T) ZO+}  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 To_Y 8 G  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) r &<sSE;5  
Vz(O=w=  
8reis1]2S  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 \uT2)X( N  
n-/ {H4\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v1s.j2T  
class unary_op : public Rettype `Ap<xT0H  
  { D"x;/I  
    Left l; >5rb4  
public : s4RqY*VK  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} '<}N`PS#N  
f,Z* o  
template < typename T > i&%~:K*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;L <D-=  
      { 4'Svio  
      return FuncType::execute(l(t)); ;'E1yzX^  
    } O;bnyB$  
rD"$,-h  
    template < typename T1, typename T2 > cym<uh-Wg^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U3R;'80 f  
      { TuF;>{~}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); g4Y1*`}2f  
    } Oz3JMZe  
} ; WOw( -  
(gdi 2  
_>b=f  
同样还可以申明一个binary_op DZ-2Z@{PX  
_#9F@SCA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /2%646  
class binary_op : public Rettype %T~3xQ  
  { O)bc8DyI  
    Left l; Y@jO#6R  
Right r; |` N|S  
public : -rn%ASye  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aR- ?t14  
ZGa;'  
template < typename T > ?pBQaUl&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9oe=*#Ig1m  
      { @N tiT,3k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t<F*ODn  
    } S.4gfY  
xtWwz}^8]  
    template < typename T1, typename T2 > ,Y) 7M3I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >}"9heF  
      { W@b Z~Q9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ] I&l0Fx  
    } nzcXL =^r3  
} ; b.N$eJlQ&  
G!G]*p5  
H.Q648A"PF  
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 3Fu5,H EJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 MWl2;qi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xWiR7~E  
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。 ;4MC/Q/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tg R4C#a   
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。。。 D&dh>Pe1;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (D<_ iV  
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) TJO?BX_9  
下面是修改过的unary_op z^FJ  
0x Er`]]U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > j5Cf\*B4J  
class unary_op z]49dCN  
  { vWs#4JoG  
Left l; +jPJv[W  
  ~LfFLC  
public : =$w QA  
4#Bzq3,|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _w.H]`C!X  
x@p1(V.  
template < typename T > ~VKuRli|m  
  struct result_1 >53Hqzm&  
  { gb^<6BYUG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !>8/Xz~-  
} ; Gf->N `N  
` 'vNHY  
template < typename T1, typename T2 > HOr.(gL!  
  struct result_2 '44I}[cA/  
  { ?^by3\,VZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1)BIh~1{p  
} ; Oj F]K,$  
'3uN]-A>D  
template < typename T1, typename T2 > J5zKwt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  oB8LJZ;  
  { ) >H11o{&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (^~0%1  
} CxV$_J  
cl{kCSZo.z  
template < typename T > GTocN1,Z~a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S] R.:T_%  
  { b(Nxk2uv  
  return OpClass::execute(lt(t)); }I"k=>Ycns  
} ?58*#'r  
Fp(-&,L0fc  
} ; WX&0;Kr  
(o2.*x  
iI$;%uY3g  
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 y;VmA#k`  
好啦,现在才真正完美了。 6#;u6@+}yy  
现在在picker里面就可以这么添加了: ] ]lN[J  
7Ml OBPh  
template < typename Right > p7p6~;P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ayZWt| iHA  
  { ZPlY]e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1#lH5|XQ  
} D}/nE>*  
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。 j-k]|0ea}  
-1%AM40j  
[N_)V kpr  
&9 khIJI n  
)5ev4Qf  
十. bind qpX`Z Y^  
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。 vxk~( 3]<)  
先来分析一下一段例子 0I}c|V'P  
v9GfudTZR  
>@.:9}Z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $|o[l.q2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 gCZm7dgo  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M!O &\2Q  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 bI:cYn1  
我们来写个简单的。 yhxZ^ (I  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: **~1`_7~*  
对于函数对象类的版本: ;edt["Eu  
dG%{&W9  
template < typename Func > zC WN,K`  
struct functor_trait yC9~X='D  
  {  Wo,fHY  
typedef typename Func::result_type result_type; xeKfc}:&z  
} ; 7D=gAMPvJ  
对于无参数函数的版本: [w}KjV/yi  
xX\A& 9m  
template < typename Ret > VcORRUp  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (2'q~Z+>'  
  { jWGX :XB  
typedef Ret result_type; o(Q='kK  
} ; 7DB!s@"  
对于单参数函数的版本: BF(Kaf;<t.  
7s2e> 6Q[  
template < typename Ret, typename V1 > #QKgY7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~uweBp~O  
  { vU!<-T#  
typedef Ret result_type; ! 345  
} ; r&O:Bt}x  
对于双参数函数的版本: )B5(V5-!|  
jHM}({)-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > j?s+#t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DTM xfQdk  
  { ez^b{s`  
typedef Ret result_type; Qh,Dcg2ZM"  
} ; rtk1 8U-  
等等。。。 @^K_>s9B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xXNL UP  
1" #W1im  
template < typename Func > Q=.j>aM+_  
struct func_return _|KeB(W  
  { a+p_47 xa  
template < typename T > FW!1 0K?  
  struct result_1 !_LRuqQ?"  
  { ?G$X 4KY6`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m|cT)-  
} ; z9P;HGuZ  
etLA F  
template < typename T1, typename T2 > e(;nhU3a*,  
  struct result_2 zoO9N oUHW  
  { 2a[_^v $v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7Jvb6V<R  
} ; ]QK@zb}x  
} ; 4XsKOv  
,K[}Bz  
% .n 7+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A]CO Ysc  
nLv"ON~  
template < typename Func, typename aPicker > bx8|_K*^  
class binder_1 VS_xC $X!S  
  { >XiTl;UU  
Func fn; Y]!{ n W  
aPicker pk; K/+w6d  
public : D_4UM#Tw  
}Qo:;&"3  
template < typename T > +x"cWOg  
  struct result_1 tr $~INe  
  { ,6FmU$ Kn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; SUQk0 (M  
} ; STH?X] /  
tlz)V1L  
template < typename T1, typename T2 > _& qM^  
  struct result_2 M<x W)R  
  { , ,=7deR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 60u}iiC@  
} ; @(_M\>!%M  
4,pSC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]Y@ia]x&P  
]jL`*tI\S  
template < typename T > EO[UezuU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dJ0qg_ U&  
  { umD[4aP~;  
  return fn(pk(t)); zxt&oT0Q  
} :Sj r  
template < typename T1, typename T2 > /K./k!'z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *l-(tp5  
  { $2j?Z.yEG  
  return fn(pk(t1, t2)); l*Iy:j(B  
} e~,/Z\i  
} ; (YJ]}J^  
4vk^=  
}m6j6uAR6)  
一目了然不是么? CdN,R"V0$@  
最后实现bind 1li1&  
:RnFRAcr  
68^5X"OGF  
template < typename Func, typename aPicker > !hJ% :^ xL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t,2Q~ied=  
  { ,^_aqH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;uC +5g`  
} 1JU1XQi  
}m~2[5q%/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |H)WJ/`  
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。 LK^t ](F  
lilKYrUmG  
十一. phoenix 9x~qcH%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DfCo=  
UJ'}p&E  
for_each(v.begin(), v.end(), / !*gH1 s  
( I oz rZ  
do_ kOfu7Zj  
[ Ij_VO{]G'l  
  cout << _1 <<   " , " Us ]Uy|j  
] bD[6) ITg  
.while_( -- _1), &&w7-  
cout << var( " \n " )  'S f  
) S:UtmS+K  
); 3huT T"G  
3f{%IU(z  
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: ZcXqH7`r  
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 'CDRb3w}B  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?^F#}>C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a/.O, &3  
G}tq'#]E{z  
"-N)TIzLX  
template < typename Cond, typename Actor > ~67L  
class do_while (YjY=F  
  { 6N4/p=lE  
Cond cd; h-1eDxK6  
Actor act; i6[,m*q~2x  
public : EiY i<Z_S  
template < typename T > -IR9^)  
  struct result_1 %$ ^yot  
  { ^Slwg|t*~P  
  typedef int result_type; j.GpJDq  
} ; ~>@Dn40  
K5Fzmo a  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Kfc(GL?  
;APpgt4  
template < typename T > !U$ %Jz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7 :s6W%W1*  
  { .E_`*[ 5=  
  do G! uQ|<(  
    { c@{,&,vsj  
  act(t); $-VW)~Sl  
  } Vkex&?>v$  
  while (cd(t)); #(@dN+  
  return   0 ; VGBL<X  
} ushQWP)  
} ; `xkJ.,#Io  
(jCE&'?}  
=o=)EU{~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +MOUO$;fGt  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 U %Aj~K^b  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Zx<s-J4o=w  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 knypSgk_  
下面就是产生这个functor的类: x>5#@SX J  
SDV} bN  
A 20_a;V  
template < typename Actor > |mrAvm}  
class do_while_actor qO>BF/)a(  
  { 2P9hx5PiV  
Actor act; G:' -|h  
public : D6_16PJE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Y&k'4Y%  
\VPU)  
template < typename Cond > =Ze~6vS,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cX1"<fD o  
} ; TA}gCXE e  
vK#xA+W  
z -(dT  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _}`iLA!$I  
最后,是那个do_ ? _[gs/i}  
WJe  
Aye!@RjM8  
class do_while_invoker I2|iqbX40Q  
  { s<z{(a  
public : rtf>\j+  
template < typename Actor > u&bo32fc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z\i@Qa+r  
  { ~|Gtm[9Ru  
  return do_while_actor < Actor > (act); N+!{Bt*  
} )e9(&y*o  
} do_; |? ?uVA)\X  
|/ZpZ7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? b)$<aFl  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `6 lc]r  
最后来说说怎么处理break和continue v.\1-Q?  
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。 !K(0)~u  
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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