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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda u\s mQhQGE  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <$,i Yx   
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 8t9sdqM/C  
\`|,wLgH  
ax7u b  
ft:/-$&H  
  class filler \'BKI;  
  { G'}%m;-mt  
public : |;9OvR> A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2!{CNt.-  
} ; ^=.|\ YM  
LvhF@%(9J  
nLdI>c9R  
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: @fbvu_-].  
r{p?aG  
{K_YW  
/0Zwgxt4?7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j$N`JiKM  
|44CD3A%  
}5zH3MPQH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cf@:rHB}  
h#;fBQ]   
7-6_`Q2}Y  
$?wX*  
二. 战前分析 #^xiv/ sV  
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。 ~wh8)rm  
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 Ca?pK_Y  
AO>K 6{  
C0KP,JS&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /`:5#O  
  /* --------------------------------------------- */ O:p~L`o>>  
vector < int *> vp( 10 ); s:wLEj+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cg$7`/U  
/* --------------------------------------------- */ #HM0s~^w&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]5rEwPB  
/* --------------------------------------------- */ DV{Qbe#In  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B7N?"'$i  
  /* --------------------------------------------- */ sL+/Eeb` c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l$)pCo  
/* --------------------------------------------- */ f0MHh5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R"=G?d)  
@qg=lt|(F  
1fEV^5I  
aHwrFkn  
看了之后,我们可以思考一些问题: lZ/Yp~2S  
1._1, _2是什么? G)'cd D1  
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。 E83{4A4  
2._1 = 1是在做什么? wU?2aXY  
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。 RHVMlMX  
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。 W#-M|  
#sAEIk/  
%|l*=v  
三. 动工 &ATjDbW*(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }g>&l.2X  
]>*Z 1g;  
_g$6vx&  
{9_CH<$W%U  
template < typename T > 4`!(M]u=  
class assignment +4B>gS[ F  
  { AR/`]"'  
T value; g0_8:Gs}^  
public : jNrGsIY$  
assignment( const T & v) : value(v) {} DFqXZfjm  
template < typename T2 > cp[4$lu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } H }</a%y  
} ; iMJjWkk  
d&.)Dw  
Y 1LE.{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 T9N /;3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0u)]1  
 $p}7CP  
>|uZIcs 6  
m|=/|Hm  
  class holder a?\ Au  
  { V4ayewVX  
public : U*[/F)!  
template < typename T > kAf2g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )6IO)P/Q~  
  { }$81FSKh  
  return assignment < T > (t); mA3C)V  
} S%g` X   
} ; ~H)bvN^  
NqlG=pu  
DkQy.  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: pPeS4$Y  
F4Z+)'oDr,  
  static holder _1; LUw0MW(Moi  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \BUr2]  
L[Tr"BW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !XzRV?Ih;  
而不用手动写一个函数对象。 R9fM9  
%'k^aq FL  
oy#Qj3M8=  
vKol@7%N  
四. 问题分析 AdR}{:ia  
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。 BEifUgCh  
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。 z/6eP`jj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #RZW)Br  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V\X.AGc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 R279=sO,J  
d,+d8X  
五. 问题1:一致性 W[w8@OCNf  
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?| 5A:b \  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1r|'n aiZ  
oT%~)g  
struct holder F0+u#/#  
  { ]"{K5s7  
  // PgxD?Oi8  
  template < typename T > 5?%(j!p5  
T &   operator ()( const T & r) const iI&J_Y{1a_  
  { ^'6!)y#  
  return (T & )r; WPCaxA+l  
} ~.yt  
} ; /&cb`^"U^  
r Fdq \BSi  
这样的话assignment也必须相应改动: Rb|\!  
1+.(N:) +  
template < typename Left, typename Right > "qR qEpD%  
class assignment Ej8EQ% P  
  { >&Y8VLcK  
Left l; (lTM^3 }  
Right r; 7`|$uIM`  
public : s?7g3H5#0k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f9X*bEl9;`  
template < typename T2 > Nt'(JAZ;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } G8Ns?  
} ; Et4gRS)\  
NuLQkf)  
同时,holder的operator=也需要改动: 28>gAz.#  
Y!Wz7 C  
template < typename T > Mw*R~OX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /mo4Q?^  
  { bAGQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7M=`Z{=9  
} )&;?|X+p  
9JJ(KY  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 =| %:d:r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 o!gl :izb  
=K- B I  
return l(rhs) = r; BC 9rsb  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 7%&#V2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8{(;s$H~  
p\WW~qD  
template < typename Tp > yL7a*C&  
class constant_t 0!eZ&.h?4  
  { NYm2fFPc  
  const Tp t; BD\xUjd?)Q  
public : TmvI+AY/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q6%jCt2'  
template < typename T > D42Bm&JocO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0 ua.aL'  
  { zdlysr#  
  return t; k8Qm +r<p  
} )apqL{u:=  
} ; -;Y*;xe  
1I<D `H%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D[-V1K&g  
下面就可以修改holder的operator=了 ^} %Oq P  
))K3pKyb  
template < typename T > ^uD r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /608P:U  
  { nNSq6 Cj  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); soRt<83  
} _%?}e|epy  
'+hiCX-_  
同时也要修改assignment的operator() qfd/t<?|D  
Cb%?s  
template < typename T2 > oe=^CeW"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3<88j&9  
现在代码看起来就很一致了。 "M3R}<Vt  
uosFpa  
六. 问题2:链式操作 \25Rq/&w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T<=Ci?C v  
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。 )+'FTz` c  
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。 @{ _[bKg  
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。 -R?~Yysd7K  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +[<|TT  
7q&Ru|T33  
template < typename T > .z^ePZ|mV  
struct result_1 zYvf}L&]h  
  { Uf}s6#   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U3}r.9/  
} ; u]lf~EE  
Ghs{B8  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: C!6?.\U/:c  
P:eY>~m<;  
template < typename T > q"7rd?r52  
struct   ref 66NJ&ac  
  { U p=J&^.  
typedef T & reference; O8%+5l`T!  
} ; =;#+8w=^  
template < typename T > 3xj ?}o  
struct   ref < T &> I kv@}^p 7  
  { dO =fbmK  
typedef T & reference; ?W:YS82  
} ; hsr,a{B%$  
A>8"8=C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vq-Tq>  
2Z;wU]  
template < typename T > _Q_"_*e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xE`uFHuS}  
  { 2I(b ad  
  return l(t) = r(t); |75>8;  
} =~}\g;K1Q  
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。 KSe `G;{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P1tc*2Z  
;.>CDt-E]  
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 r%\(5H f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $ lz\t e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #usi1UWB#Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :y^0]In  
最后的布局是: $9k7A 8K  
                Add XUTI0  
              /   \ yxP(|  
            Divide   5 kcGs2Y_*&  
            /   \ \ <b-I  
          _1     3 Gw%P5 r}Y  
似乎一切都解决了?不。 >={?H?C  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 s$Z zS2d  
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。 xXkP(^ Y  
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: +0) s {?  
\ t4:(Jp 3  
template < typename Right > nQbF~   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "5:^aC]  
Right & rt) const b{q-o <Q  
  { v0W w~4|],  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g$$i WC!S<  
} M#ED49Dh>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D_mdX9-~  
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。 8s^CE[TA  
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。 l-4+{6lz  
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。 qYjR  
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。 GF]V$5.ps  
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? QlT{8uw )  
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: |-t>_+. J'  
1o5n1 A  
template < class Action > av|r^zc  
class picker : public Action 2wCTd:e:  
  { %N``EnF2  
public : 6xI9 %YDy  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2UqLV^ZY  
  // all the operator overloaded EMK>7 aks  
} ; $d\]s]}`  
^I2+$  
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。 mY!os91KoO  
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: #2AKO/  
XL SYE   
template < typename Right > W:s`;8iM$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Fb8~2N"3  
  { wNQhz.>y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sv}k_6XgY  
} 6jS:_[p  
#Xdj:T<*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A6-K~z^  
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。  M18<d1*  
L>:YGM"sL  
template < typename T >   struct picker_maker pHO,][VZ  
  { pYXusS7S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^&^~LKl~  
} ; _4~'K?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;.dyuKlI  
  { KYe@2 6   
typedef picker < T > result; r5#8V zr  
} ; ?4QX;s7  
m3Ma2jLWC  
下面总的结构就有了: DNYJR]>  
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。 h zv4+1Wd[  
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。 "}/$xOl"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :<Z>?x  
至此链式操作完美实现。 :`U@b 6  
,e]|[,r#5  
YC,s]~[[   
七. 问题3 (tY0/s  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 .r=F'i}-j*  
b9 Gq';o  
template < typename T1, typename T2 > 0Z{;sW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |/!3N  
  { c-s A?q#|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^)wTCkH&y  
} ON r}{T%@/  
8Qm%T7]UFb  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: k+nfW]UNF  
?7?hDw_Nk  
template < typename T1, typename T2 > IhRWa|{I  
struct result_2 I;u1mywd  
  { xJ=@xfr$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9| ('*  
} ; wgETL|3-  
"~:AsZ"7  
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? o=%pR|  
这个差事就留给了holder自己。 3k U4?D]  
    VgBZ@*z(x  
4xYW?s(  
template < int Order > Dej_(Dz_S  
class holder; !t.*xT4W  
template <> d<,'9/a>  
class holder < 1 > = ^NTHc^*  
  { 16pk4f8  
public : ; fOkR+  
template < typename T > >^odV ;^  
  struct result_1 =uG}pgh0  
  { BNj@~uC{  
  typedef T & result; 4ju=5D];   
} ; 7~f"8\  
template < typename T1, typename T2 > ,\]`X7r  
  struct result_2 WciL zx/  
  { )fGIe rS  
  typedef T1 & result; 3 *g>kRMJ  
} ; [p:mja.6y  
template < typename T > !Au@\/}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7k<6oM1  
  { BSyl!>G6n8  
  return (T & )r; 45 \W%8  
} igGg[I1?  
template < typename T1, typename T2 > %k+G-oT5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W08rGY  
  { RkMs!M   
  return (T1 & )r1; ,JU3 w  
} Q"(*SA+-|  
} ; QGq8r>  
O~udlVn<6  
template <> LtK= nK  
class holder < 2 > m ?)k&{I  
  { @,\J\ rb  
public : ?D?l dg  
template < typename T > Ow3t2G  
  struct result_1 O_S%PX  
  { |qAU\m"Pc  
  typedef T & result; 1 x'H #  
} ; (p?7-~6|:  
template < typename T1, typename T2 > 3_ P<0%  
  struct result_2 Yvn*evO4  
  { Dr oa1_FX  
  typedef T2 & result; `|2p1Ei  
} ; zKllwIf i  
template < typename T > 9!>Ks8'.d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \GP0FdpV  
  { .{8?eze[m  
  return (T & )r; XusTU  
} T=W;k<P\k  
template < typename T1, typename T2 > s` $YY_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r`OC5IoQ  
  { ~c\iBk  
  return (T2 & )r2; 3!*qB-d  
} L8{4>,  
} ; .Xcf *$.;s  
RF|r@/S  
%s;=H)8  
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> >。 wV{jJyRl  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;i>(r;ZM  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :|z.F+-/  
=cwdl7N&I  
return l(i, j) = r(i, j); ~:xR0dqx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `=.A]) >  
k>V~ iA  
  return ( int & )i; .Z9{\tj  
  return ( int & )j; 0Z&ua  
最后执行i = j; j0.E!8Ae{  
可见,参数被正确的选择了。 G^W'mV$xl  
t4H*&U  
Co^^rd@  
%Mxc"% w  
m2x=Qv][@c  
八. 中期总结 $*S&i(z  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: nYE' 'g+x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F5s`AjU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;/R\!E   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C.(<IcSG  
zEMZz$Y  
\T:*tgU  
<KEVA?0>  
1Pp2wpD4iC  
" Z2D@l  
九. 简化 Gl]z@ZXWIw  
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。 gnWEsA\!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G]k+0&X  
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: 6Z>G%yK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `Re{j{~s  
  +-*/&|^等 dhCrcYn  
2. 返回引用。 m> YjV>5  
  =,各种复合赋值等 /$=<RUE  
3. 返回固定类型。 qo!6)Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) RemjiCE0'  
4. 原样返回。 "*HVL  
  operator, -A(]U"@n  
5. 返回解引用的类型。 ('oA{,#L  
  operator*(单目) 4DV@-  
6. 返回地址。 qbq.r&F&  
  operator&(单目) "x4}FQ  
7. 下表访问返回类型。 T%TfkQ__d  
  operator[] l<8+>W`_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -Crm#Ib~  
  operator<<和operator>> `s|^  
~(P\'H&(h  
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。 \]Y=*+{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Qk?J4 B  
n>L24rL  
template < typename Left > z:)z]6  
struct value_return =DsFR9IB  
  { ohlCuH 3  
template < typename T > xDO1gnH%  
  struct result_1 w%uM=YmuT  
  { m2>$)\-;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )>r sX)  
} ; X ApSKJ  
D&|HS!  
template < typename T1, typename T2 > v:zKn[;o  
  struct result_2 mBON>Z [4.  
  { ^"GDaMF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~@%#eg  
} ; G"|c_qX  
} ; -40s  
::k cV'*  
y*vg9`$k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Y5R|)x  
rvRIKc|}l  
下面我们来剥离functor中的operator() wfq}NK;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /=gU  
,c6c=di  
return l(t) op r(t) ;9)A+bD]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j%ux,0Y  
return op l(t) z *~rd2  
return op l(t1, t2)  +OeoA{-W  
return l(t) op C%q]o  
return l(t1, t2) op 4O>0gK{w  
return l(t)[r(t)] Z,:}H6Mj9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #]}]ZE  
B]wfDUG  
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: dz,4);Mg  
单目: return f(l(t), r(t)); |TRl >1rv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ur JR[$p  
双目: return f(l(t)); VX,@Gp_'m  
return f(l(t1, t2)); Sp./*h\}  
下面就是f的实现,以operator/为例 "Ax#x  
p.RSH$]  
struct meta_divide aSH =|Jnc  
  { @tVl8]y  
template < typename T1, typename T2 > o)sX?IiC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3bZ:*6W.6  
  { :IRQouTf:,  
  return t1 / t2; TLT6z[  
} ]>oI3&6s  
} ; v])R6-T-  
JVq`v#8  
这个工作可以让宏来做: XEb+Z7L1  
m=qyPY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d'!abnF[d  
template < typename T1, typename T2 > \ <I.{meDg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3 adF) mh  
以后可以直接用 %Zi}sm1t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3&5AbIZ  
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 [9,34/i  
(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。。。) my*E7[  
#/o1D^  
G&@vTcF  
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 P.'$L\  
naiy] oY"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aB)G!Rm&  
class unary_op : public Rettype z18<rj  
  { sV-UY!   
    Left l; !WNO!S0/j  
public : |6T"T P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} A}MF>.!}C  
KDu~,P]  
template < typename T > *# ;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F:'>zB]-}  
      { R:Tv'I1-L  
      return FuncType::execute(l(t)); R0bWI`$Z  
    } ^9`~-w  
:8l#jU `y  
    template < typename T1, typename T2 > ]:Sb#=,!&!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g]m}@b6(h  
      { Mk|*=#e;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yCZ[z A  
    } Vh8RVFi;c  
} ; ](SqLTB+?  
]tc Cr;  
~vstuRRST  
同样还可以申明一个binary_op 41^ $  
VCc57 Bo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iuHs.k<z  
class binary_op : public Rettype ?jH u,  
  { v.{I^=  
    Left l; uV\~2#o$_  
Right r; f\c%G=y  
public : b_GAK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '[Z.\   
b*dEX%H8sf  
template < typename T > Lo uYY: Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *@[N~:z/  
      { p0@l581  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {^6<Ohe4j  
    } _v +At;Y  
a.B<W9$`  
    template < typename T1, typename T2 > {!37w[s~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ctpc]lJ}  
      { u#`'|ko \9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qY|NA)E)Bp  
    } "<1-9CMl  
} ; Vo(V<2lw}  
_NB8>v  
28=L9q   
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 >|_B=<!99W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4 k y/a1y-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Fu"@)xw/-q  
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。 C.Re*;EI,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a 8.Xy])!  
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。。。 [*v- i%U}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nCPIpw,]M  
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)  q a}=p  
下面是修改过的unary_op ~)%DiGW&  
t0+D~F(g  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @j+X>TD  
class unary_op 'Z`fZ5q  
  { _VI3b$  
Left l; ~=9]M.$  
  CQ^I;[=d  
public : kf2e-)uUs  
x(bM   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (5&l<u"K~  
&E$:^a4d  
template < typename T > p^i]{"sjbU  
  struct result_1 *kKdL  
  { jWJ/gv~ $  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u,),kj<  
} ; k=JT%  
73tWeZ8rvx  
template < typename T1, typename T2 > (*dJ   
  struct result_2 *tL1t\jY  
  { +<W8kb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]_&pIBp  
} ; tqT-9sEXX.  
bZi;jl  
template < typename T1, typename T2 > `)_11ywZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iYl$25k/1  
  { @d_;p<\l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (h>+ivf|  
} -[-Ry6G  
&$hT27A>k  
template < typename T > C 8q VYrw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H\ONv=}7I  
  { 'w!8`LPu  
  return OpClass::execute(lt(t)); &{(8EvuDd  
} ~7"6Y ]  
~#V1Gunq  
} ; BRGTCR  
0q:g Dc6z  
>W?7a:#,  
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 9Qhk~^ngg  
好啦,现在才真正完美了。 /S\y-M9  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8WRxM%gsH  
NzuH&o][  
template < typename Right > :h)A/k_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @AAkEWo)_  
  { 1PdxoRa4=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o;M-M(EZQ6  
} )uIH onXU  
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。 c0W4<(  
dI|`"jl#  
vV+>JM6<K  
'ktWKW$ D  
O4w:BWVsn  
十. bind ; #^Jy#)  
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。 7{:g|dX  
先来分析一下一段例子 5N4[hQrVJ  
w-(^w9_e  
d( +E0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &+>)H$5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 20p/p~<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gw`}eA$  
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。 <6)  w  
我们来写个简单的。 'hw_ew   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: l#G }j^Q  
对于函数对象类的版本: #3o]Qo[Sc  
13:0%IO  
template < typename Func > 1F_ 1bAh$  
struct functor_trait zPT!Fa`  
  { %xWscA%^u  
typedef typename Func::result_type result_type; !%_H1jk  
} ; ua!g}m~  
对于无参数函数的版本: h2C1'+Q{9  
0kB!EJ<OdG  
template < typename Ret > ,-[dr|.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "3Z<V8xB  
  { 6X.lncE@p  
typedef Ret result_type; !rMl" Y[  
} ; 4$<-3IP,  
对于单参数函数的版本: ^>fjURR  
WxF rqUz  
template < typename Ret, typename V1 > %aeQL;# V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r` T(xJ!)  
  { ET7(n0*P}]  
typedef Ret result_type; 4?a!6  
} ; 2 !^[x~t  
对于双参数函数的版本: `X7ns?  
M1f ^Lx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > StuDtY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \PB~ 6  
  { H21\6 GY  
typedef Ret result_type; 4f?Y'+>Z,  
} ; +=bGrn>h  
等等。。。 fjAJys)Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Oy!j`  
HLy}ta\  
template < typename Func > (gl/NH!  
struct func_return @BZ6{@*  
  { Q`]E l<$  
template < typename T > kFG>Km(y}  
  struct result_1 hp E?  
  { vZns,K#4H\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uUczD 8y  
} ; 6QOdd 6_d  
y'<juaw  
template < typename T1, typename T2 > 3=r8kh7,  
  struct result_2 n_n0Q}du  
  { J0U9zI4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +{j? +4(B  
} ; [[PUK{P0  
} ; Eqg(U0k0  
@:~O  
f*g>~!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t?0D*!D  
rwlV\BU  
template < typename Func, typename aPicker > {t$ vsR  
class binder_1 Odr@9MJ  
  { Upr:sB  
Func fn; 6 1Nj&1Ze  
aPicker pk; :I5]|pt  
public :  OT9\K_  
{q1&4U~'>O  
template < typename T > S4]xxc  
  struct result_1 gq6C6   
  { [Pdm1]":(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r'p;Nj.  
} ; ,0#5kc*X  
26E"Ui5q  
template < typename T1, typename T2 > .d5|Fs~B  
  struct result_2 FV/X&u8~  
  { N2VF_[l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +OF(CcA^  
} ; zJ#e3o .  
7"r7F#D=G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -P5VE0  
S #X$QD  
template < typename T > k})Ag7c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'A,&9E{%1  
  { R.R(|!w>  
  return fn(pk(t)); fz W%(.tc\  
} ?r QMOJR  
template < typename T1, typename T2 > ,sk;|OAI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '?5=j1  
  { *0y+=,"QU  
  return fn(pk(t1, t2)); I~qS6#%r  
} A>$VkGo  
} ; ML0o :8Bd\  
e:V(kzAY;  
A^JeB<, 5a  
一目了然不是么? <>f  
最后实现bind M%:ACLYP  
' %OQd?MhL  
}VE[W  
template < typename Func, typename aPicker > O!z H5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e+=Ojo#  
  { >#R<*?*D}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~\K+)(\SNp  
} "gdm RE{x  
ASAz<H$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 d'Z|+lq:  
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。 Z\xR+3  
Nora<  
十一. phoenix / MSz{ %v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {t[j>_MYw  
?N#mD  
for_each(v.begin(), v.end(), !a3cEzs3  
( ]}F_nc2L  
do_ Tn/ 3`j {  
[ K 3?7Hndf2  
  cout << _1 <<   " , " QQ97BP7W  
] >  K,Q`sS  
.while_( -- _1), K(Otgp+zb  
cout << var( " \n " ) C$)#s{*  
) !l_ 1r$  
); anA>'63  
Y-n* K'  
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: GS~jNZx  
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 %Md;=,a:6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Cdiu*#f  
那么我们就照着这个思路来实现吧: m$A|Sx&sG$  
f6^H Q1SSt  
(I,PC*:  
template < typename Cond, typename Actor > br<,?  
class do_while ? YX2CJ6N  
  { g!D?Yj4  
Cond cd; Bfaj4i ;_  
Actor act; uI-te~]  
public : "sf8~P9qy  
template < typename T > rO 6oVz#x  
  struct result_1 ;04doub  
  { sxl29y^*  
  typedef int result_type; `#2}[D   
} ; 2#ha Icm"  
rayC1#f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }9>W41  
9pStArF?F0  
template < typename T > =4/lJm``  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I9ubVcV8  
  { 2@1A,  
  do &K)c*' l  
    { {Rjj  
  act(t); s{KwO+UW  
  } RMmDcvM"k  
  while (cd(t)); # o)a`,f  
  return   0 ; [Pby  d  
} pb}QP  
} ; e!ar:>T  
!u~( \ Rb;  
Yc/rjEn7O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #G|iEC0C  
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。 <y\>[7Y  
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。 L$l'wz  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 G*mk 19Z  
下面就是产生这个functor的类: [$]vi`c2  
d;9 X1`"  
QOEcp% 6I}  
template < typename Actor > xg/3*rL  
class do_while_actor ?W9$=  
  { `K~300-hOb  
Actor act; ;->(hFJt  
public : 5sEq`P}5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %gJf&A  
zm9>"(H  
template < typename Cond > GTNN4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nv*q N\i'  
} ; QW|,_u5j  
vEvVT]g[V  
l^%Ez?-:s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /'u-Fr(Q+  
最后,是那个do_ W'-B)li   
@.a[2,o_  
<E|i3\[p  
class do_while_invoker :o&qJ%  
  { GG5wiN*2S  
public : #<S+E7uTs  
template < typename Actor > Aj;Z &  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .4Jea#M&x  
  { `Ou\:Iz0u  
  return do_while_actor < Actor > (act); ZTVX5"#Q  
} 4W*52*'F,  
} do_; 8{8J(~  
,mhO\P96ik  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? OSK 3X Qc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #O/ihRoaO  
最后来说说怎么处理break和continue s}uOht} o  
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。 /d&zE|!  
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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