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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda IDwneFO  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ns&SZO  
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, +d Ig&}Tr  
Q<Utwk?nL  
}&EPH}V2n  
8CwgV  
  class filler m<TKy_C`  
  { 6fQQKM@a|  
public : m!w(Q+*j  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o'r?^ *W  
} ; D0tI  
*7DQ#bD  
IQY\L@"  
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: aElEV e3  
"J7=3$CA  
^%*%=LJm  
mI9~\k&9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `3\5&Bf  
VbJGyjx  
8T7[/"hi\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~ B1)!5Z  
(4x`/  
sDw&U?gUv  
1kvBQ1+  
二. 战前分析 O-5H7Kd-  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ~S#Le  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 )Q&:$]  
0P&rTtU6  
3zv_q&+8b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -h8A<  
  /* --------------------------------------------- */ ( *UMpdj  
vector < int *> vp( 10 ); 6# ,2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); UC\CCDV#^  
/* --------------------------------------------- */ ?0Z?Z3)%w4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fPa FL}&  
/* --------------------------------------------- */ Q4}2-}|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :a nUr<  
  /* --------------------------------------------- */ Z^>{bW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =P-kb^s  
/* --------------------------------------------- */ Z2j M.[hq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~UEft  
Nz\=M|@(#  
gb( a`  
9}:%CpD^~I  
看了之后,我们可以思考一些问题: +*mi%)I  
1._1, _2是什么? %9uLxC;  
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。 ,J!G-?:@n  
2._1 = 1是在做什么? Y Dq5%N`  
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。 I?EtU/AD  
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。 Pur~Rz\ \  
OZB(4{vnyC  
+MvcW.W~  
三. 动工 Qis[j-?:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u @?n3l  
oZQ% P  
LlrUJ-uC7  
2dFC{US'  
template < typename T > 48Vmz  
class assignment )t0Y-),vA  
  { H?m9HBDpn  
T value; 4&Y{kNF  
public : OB.TAoH:  
assignment( const T & v) : value(v) {} \U\ W Q  
template < typename T2 > T/X[q7O~~4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T;-&3  
} ; eR$qw#%c*  
2I3MV:5  
]O,;t>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^M0e0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment EuOrwmdj  
xRuAt/aC  
DZ<q)EpC  
mG*[5?=r  
  class holder F\^9=}b_i  
  { :D\M.A  
public : xKi: 2  
template < typename T > q@1b{q#C5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const rF'_YYpr>  
  { AvfSR p  
  return assignment < T > (t); S8(Y+jgk;a  
} g\[?U9qN  
} ; ABuK`(f.  
U%.OH?;f  
*UJ.cQ}  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: r#M0X^4A  
Y@)/iwq  
  static holder _1; 0hVw=KDO9:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }1kT0*'L  
VEj-%"\   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b1>zGC^|  
而不用手动写一个函数对象。 *~YU0o  
yr8 b?m.x  
(S3\O `5  
HRS^91aK  
四. 问题分析 He @d~9M  
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。 #&u9z5ywM  
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。 ~4IkQ|,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o/I'Qi$v-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2uujA* ^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [Q9#44@{S;  
Cak `}J 2  
五. 问题1:一致性 U.g7'`Z<  
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?| _Vul9=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C^oj/} ^  
lR3`4bHA  
struct holder r {R879  
  { {"k}C2K'r  
  // rWsUWA T*  
  template < typename T > %xv }  
T &   operator ()( const T & r) const j N":9+F  
  { V9  Z  
  return (T & )r; W/e6O??O  
} ~U"puEftbs  
} ; G(joamfM  
O1]L4V1iH  
这样的话assignment也必须相应改动: jiw5>RNt  
moz*=a  
template < typename Left, typename Right > `#J0@ -  
class assignment sa6/$  
  { 4OX|pa  
Left l; 7-S?\:J  
Right r; b{4@ ~>i  
public : %QYW0lE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y]MB/\gj  
template < typename T2 > d7(g=JK<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W@S>#3,  
} ; pe%$(%@v  
,cj531.  
同时,holder的operator=也需要改动: '$nm~z,V  
5jMI33D  
template < typename T > @s7ZfV??  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :qlcN@_  
  { < KB V  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wN}@%D-[v  
} lJlyfN  
}[2  
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。 %# M=qP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 LKC^Y) 6o  
$?`-} wY  
return l(rhs) = r; }K F f  
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。 Hst]}g' .  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d-k`DJ!  
)DG>omCY  
template < typename Tp > naOCa  
class constant_t yn`P:[v  
  { 7# !RX3  
  const Tp t; Ov<EOK+^  
public : '\g-z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I!-"SuBy4J  
template < typename T > ut/3?E1 Z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Yf&P|Iiw  
  { kz30! L  
  return t; ' v)@K0P  
} #LU<v  
} ; "|k 4<"]  
NAg9EaWja{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 HgY [Q}7s  
下面就可以修改holder的operator=了 8_*31Y   
tRC*@>I$  
template < typename T > Dt]N&E#\D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A  [c1E[  
  { `PoFKtVX M  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -6KNMk   
} r%=}e++^%  
T5<851rH  
同时也要修改assignment的operator() ,y>Sq +  
u$M,&Om  
template < typename T2 > qnc?&f  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } F x 4s)(  
现在代码看起来就很一致了。 (i2R1HCa  
]wxjd l  
六. 问题2:链式操作 _ZMAlC*$G  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >(.GIR  
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。 AX{X:L8Ut2  
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。 GBg~NkC7.  
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。 f$y`tT %o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 70Z#Ej  
/BN_K8nb`  
template < typename T > `>1XL2  
struct result_1 \img   
  { Ga$J7 R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; NB^+Hcb$  
} ; =Ts5\1sc>  
yw@kh^L  
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: Q# Yba  
aTWCX${~b  
template < typename T > w! kWG,{C  
struct   ref x9!3i{_  
  { {r>iUgg  
typedef T & reference; j0wpaIp  
} ; z?3t^UPW  
template < typename T > :HiAjaA1pg  
struct   ref < T &> 9\ulS2d  
  { cfZ$V^xM  
typedef T & reference; 2j=i\B  
} ; iVSN>APe  
3QF/{$65!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %a\L^w)Xn  
I%<LLkQ  
template < typename T > oE.59dx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a #`Y(R'  
  { G2y`yg  
  return l(t) = r(t); ? h |&kRq  
} Kj{(jT  
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。 Hy~+|hLvh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Rt+ak}  
@,^c?v  
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 V1-URC24vd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N|5fkx<d^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $o%:ST4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 % |^V)  
最后的布局是: pf8M0,AY  
                Add (ebC80M  
              /   \ E#zLm  
            Divide   5 eHl)/='  
            /   \ U_KCN09  
          _1     3 <y2HzBC  
似乎一切都解决了?不。 +5i~}Q!  
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。 q@=3`yQ  
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。 e0:[,aF`  
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: %o  
<p5?yF  
template < typename Right > 4K(oOxc9.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +ktubJ@Qgj  
Right & rt) const )R^&u`k  
  { $<da<}b  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `k.0d`3(  
} I83 _x|$FZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r oM!%hb  
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。 : *8t,f~s^  
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?%ecCN  
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。 w.o>G2u  
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。 K6EG"Vv!  
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? @#QaaR;4  
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: `e[>S  
<Toy8-kj  
template < class Action > 6>NK2} `  
class picker : public Action ){I!orQ  
  { ~ ?JN I8  
public : Dq[Z0"8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [pxC3{|d$  
  // all the operator overloaded N?s`a;Q[=  
} ; ua!43Bp  
$W;f9k@C!  
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。 jB"IJ$cD  
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: %7hf6Xo=  
,<s/K  
template < typename Right > ( yK@(euG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const t2LX@Q"  
  { d+WNg2#v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [x{Ai( /T^  
} M(U<H;Csk  
4DgH/Yo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]o?r( 1  
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。 f=hT o!i  
VOSq%hB  
template < typename T >   struct picker_maker eq(1'?7]`G  
  { uGpLh0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F*-+5nJ&@  
} ; b6NGhkr'\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Y[0mTL4IO  
  { 0[ZB^  
typedef picker < T > result; puAjAvIax  
} ; Oq*;GR(Q  
Oy_%U*  
下面总的结构就有了: \7PC2IsT3  
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。 -&EU#Wqh  
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。 7{lWg x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 : "^/?Sd  
至此链式操作完美实现。 kx,3[qe'S  
%v4*$E!f  
DX_?-jw})f  
七. 问题3 i`}!<{k  
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。 WBWIHv{j  
1hY%Zsj C  
template < typename T1, typename T2 > _0|@B8!J?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &LYH >  
  { ~e _  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); H=*lj.x  
} ` >loleI  
FQ"ED:lks  
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: = N^Ec[u(l  
4rLc] >  
template < typename T1, typename T2 > #T=e p0  
struct result_2 `96MXP  
  { Dkg^B@5Xr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; M%Zh{  
} ; A|( !\J0  
39~te%;C7  
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? BtrMv6  
这个差事就留给了holder自己。 K;ocs?rk/  
    H8kB.D[7Q  
O%f{\Fr  
template < int Order > vNHvuw K  
class holder; 3el/,v|qj  
template <> !l5@L\   
class holder < 1 > P@5}}vwS  
  { ! u@JH`  
public : ZypK''&oc  
template < typename T > \M;cF "e-S  
  struct result_1 E/<n"'0ek  
  { O^n\lik  
  typedef T & result; OX7a72z  
} ; 67Ev$a_d"  
template < typename T1, typename T2 > D?FmlDTr[  
  struct result_2 pVM1%n:#  
  { ITy/h]0  
  typedef T1 & result; ?pWda<&  
} ; zY2x_}#Q\"  
template < typename T > i|rCGa0}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \D1@UyE  
  { DzIV5FG  
  return (T & )r; 1)3'Y2N*  
} Wuk!\<T{  
template < typename T1, typename T2 > E`Br#"/Bl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .kTOG'K\e  
  { ;ojJXH~$}  
  return (T1 & )r1; r4ljA@L  
} u2OrH3E4E3  
} ; 26p_fKY  
y@SI)&D  
template <> klMpiy  
class holder < 2 > KGGnypx`  
  { 6tGF  
public : yg6o#;  
template < typename T > kjDmwa+91T  
  struct result_1 Nza@6nI"  
  { oIniy{  
  typedef T & result; d@tf+_Ih  
} ; "ZL_  
template < typename T1, typename T2 > p,tkVedR  
  struct result_2 \E'z+0  
  { ?zf3AZ9  
  typedef T2 & result; uPC(|U%  
} ; }:Y)DH% u  
template < typename T > b4f3ef  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -q(*)N5.2  
  { 2St<m-&  
  return (T & )r; ;U3K@_  
} 1p$*N  
template < typename T1, typename T2 > /l+"aKW 2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :2V|(:^ '  
  { sm{/S*3  
  return (T2 & )r2; 7'gk=MQc  
} I%b5a`7  
} ; $3g M P+  
"<Yxt"Z4  
<g&.UW4  
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> >。 ,g4T>7`&U%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: mi1^hl'2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $KhD>4^ jL  
RY3=UeoF  
return l(i, j) = r(i, j); +~|Jn_:A f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) G.$KP  
fQ1Dp  
  return ( int & )i; e}n(mq  
  return ( int & )j; mmG]|Cl@  
最后执行i = j; F8#MI G   
可见,参数被正确的选择了。 Vvp{y  
^Nu j/  
8Zy*#[-  
hgbf"J6V8  
\6bvk _  
八. 中期总结 }|&^Sg%95  
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: ^*+j7A.n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^/cqE[V~,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,Vl2U"   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @ 'c(q=K;  
2jlz#Sk  
;$8ptB.  
-d thY(8  
9g# 62oIg  
b~B'FD  
九. 简化 k!G{#(++&6  
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。 /q8B | (U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 C,%Dp0  
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: Anqt:(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5j\Kej  
  +-*/&|^等  E(wS6  
2. 返回引用。 H=w6  
  =,各种复合赋值等 SrGJ#K&%  
3. 返回固定类型。 L,!\PV|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >FS%-eI6  
4. 原样返回。 Ups0Xg&{  
  operator, /sn }Q-Zy2  
5. 返回解引用的类型。 mY[*Cj3WJ  
  operator*(单目) 6, |>;,U7  
6. 返回地址。 xAO\'#m  
  operator&(单目) df {\O* 6  
7. 下表访问返回类型。 -[&Z{1A4x4  
  operator[] =T#hd7O`V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K4H27SH  
  operator<<和operator>> ,1cpV|mAr  
s];0-65)  
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。 _00}O+GLM4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [mNum3e  
!vVW8hbp  
template < typename Left > $at\aJ  
struct value_return CIsX$W  
  { =[[I<[BZq  
template < typename T > \}%_FnP0ZU  
  struct result_1 I2pE}6q  
  { V|F/ynJfA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; etUfdZ  
} ; T XT<6(  
.gN ziDO  
template < typename T1, typename T2 > UtC<TBr  
  struct result_2 \ So)g)K  
  { P[$idRS&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }'86hnW  
} ; Z\]LG4N?  
} ; v~W ;&{  
qx9; "Ut  
c<~DYe;;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wAgV evE  
tk:nth  
下面我们来剥离functor中的operator() j^v<rCzc (  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]Nw ]po+  
gwsOw [;k  
return l(t) op r(t) O/$41mK+!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  >|gXE>  
return op l(t) 8r:T&)v  
return op l(t1, t2) <AiE~l| D  
return l(t) op ]&B/rSC  
return l(t1, t2) op Z-pZyDz  
return l(t)[r(t)] mey -Bn  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] YXmy-o >  
ttH Rc!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ~p:hqi1+<+  
单目: return f(l(t), r(t)); /VP #J<6L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); XMykUr e|  
双目: return f(l(t)); ~|"uuA1/#O  
return f(l(t1, t2)); 6i~<,;Cn  
下面就是f的实现,以operator/为例 PMX'vA`  
m(dW["8D  
struct meta_divide fZS'e{V  
  { R?,v:S&i7;  
template < typename T1, typename T2 > ew~uOG+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >WJQxL4  
  { }6 u)wF5  
  return t1 / t2; "vkM*HP  
} uZ@qlq8  
} ; @3 +   
q4'`qe  
这个工作可以让宏来做: ??|,wIRz  
A[`c+&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~(NFjCUY?  
template < typename T1, typename T2 > \ (&V)D?/hS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; AAuwE&Gg  
以后可以直接用 cVarvueS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) BeD>y@ it  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 s&CK  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) X+ybgB4(  
09 f;z  
MSp) Jc  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 F x$W3FIO]  
%s5( ''a.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > blP8"(U  
class unary_op : public Rettype NXz/1ut%  
  {  BPKrRex  
    Left l; >{A)d<  
public : D5xTuv9T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} iCGHcN^3  
%U .x9UL  
template < typename T > Jy[rA<x$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P1]F0fR  
      { $]W*;MTI}  
      return FuncType::execute(l(t)); "jq6FT)O  
    } o4j!:CI  
G=CP17&h6  
    template < typename T1, typename T2 > !c0x^,iE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .<YfnW5/K  
      { 3RD+;^}q 3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {A%&D^o)  
    } Xi+l1xe  
} ; 1Mx2%  
. S;o#Zw*R  
t:,lz8Y~  
同样还可以申明一个binary_op C.H(aX)7  
*+2BZ ZwT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _W,?_"[R=  
class binary_op : public Rettype rJtk4hOF  
  { P.=Dd"La  
    Left l; 4{ZVw/VP,-  
Right r; h CV(O2jL  
public : JE@3UXg  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zP@\rZ@4  
onS4ZE3B  
template < typename T > *13-)yfd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M0)ZJti  
      { 9I#a{%A:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %+#l{\z  
    } O`PQ4Q*F  
#"H<k(-Cz  
    template < typename T1, typename T2 > %RzkP}1>E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lm0q/d2|\X  
      { `d x.<R#,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qjf4G[]!  
    } O -p^S  
} ; V4W(> g  
WS1Y maV  
V.yDZ"  
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 nn">   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `Cy;/95m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) - s{&_]A~  
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。 |y?W#xb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1p SEr6  
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。。。  ZLf(m35  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >{rD3X"d  
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) r-[YJzf@P  
下面是修改过的unary_op z_y@4B6>}  
'k<~HQr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YPw=iF]  
class unary_op %T;VS-f  
  { |+<o(Q(  
Left l; k4^!"~<+0  
  S6_dmTV*  
public : 0nR_I^  
<4;L& 3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8lCo\T5"  
' (3|hh)Tl  
template < typename T > cz$*6P<9J  
  struct result_1 <#T #+uO  
  { 0Yr-Q;O<f  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; OPv~1h<[  
} ; e4.G9(  
:<1PCX2  
template < typename T1, typename T2 > =RlAOgJ  
  struct result_2 >k~3W> D  
  { )S@TYzdAN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SK,UW6h  
} ; ,twm)%caU  
G49`a*Jn  
template < typename T1, typename T2 > !4$o*{9Lx:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "T>;wyGW  
  { }\W^$e-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0F &(}`V  
} `2HNQiK'@  
>kDkvg1"  
template < typename T > i/,IG+4vI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N'%l/  
  { $n::w c  
  return OpClass::execute(lt(t)); &>}f\ch/  
} zogl2e+  
E/>kvs%  
} ; 5d)\Z0s  
 ` EVy  
{iTA=\q2O  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug L@G~9{U>  
好啦,现在才真正完美了。 M,DwBEF?  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4zqO!nk  
u#$sO;8s  
template < typename Right > ]"\sd"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Cs^'g'  
  { g6.Tx]?b$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (.g?|c  
} OX{2@+f#  
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。 ^4a|gc  
h)X"<a++N  
X`k#/~+0  
OkQtM nq  
qu/b:P  
十. bind 8fb<hq<  
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。 kAAD&t;w  
先来分析一下一段例子 kY~o3p<  
6CNxb  
IvB)d}p  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5VE9DTE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 A_|X54}w&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Twk,R. O  
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。 \U HI%1^  
我们来写个简单的。 xG,L*3c{o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: OH`|aqN  
对于函数对象类的版本: zj#8@gbh+  
-1]8f  
template < typename Func > U#(#U0s*-  
struct functor_trait jg(cpo d  
  { ;:w0%>X^  
typedef typename Func::result_type result_type; *<ww~^a  
} ; -Dr)+Y  
对于无参数函数的版本: aq.Lnbi/X  
Iv>4o~t  
template < typename Ret > 1&utf0TX6q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .J2tm2]"EZ  
  { lXu6=r  
typedef Ret result_type; :v8~'cZ  
} ; $`|\aXd[C*  
对于单参数函数的版本: >8w=Vlp  
GFYHt!&[\  
template < typename Ret, typename V1 > c+G%o8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sN@=Ri?\  
  { ko`KAU<T_  
typedef Ret result_type; SfGl*2  
} ; ?w>-ya  
对于双参数函数的版本: /jd.<r=_I  
4cJka~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'a=QCO 0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xdrs!GV:  
  { Kq zQLu  
typedef Ret result_type; T7ICXpe@  
} ; ~x g#6%<=  
等等。。。 f9?f!k  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =(p]L  
dC 8,  
template < typename Func > ,<]~/5-f  
struct func_return =~'{2gsB  
  { A=\:b^\  
template < typename T > C dTE~O<)  
  struct result_1 &u9@FFBT8  
  { n~?n+\.&a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Aiqn6BX{  
} ; G!5~`v  
Tu}?Q. pKo  
template < typename T1, typename T2 > &K-0ld(;  
  struct result_2 G[a&r  
  { [> LL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sx@ %3j  
} ; FYX" q-Z  
} ; c"`CvQO64  
_|s'0F/t  
fz W!-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9wpV} .(  
U$wD'v3pw  
template < typename Func, typename aPicker > t}f,j^`e  
class binder_1 QK(w2`  
  { vALH!Kh  
Func fn; x\'95qU  
aPicker pk; #A9rI;"XI  
public : oO&R3zA1d  
*QP+p,L*  
template < typename T > jLF,R7t  
  struct result_1 ,?`Zrxe[  
  { :a'[ 4w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )]3_o!o  
} ; ,p9>/)l  
R}HNi(%"  
template < typename T1, typename T2 > dNT<![X\  
  struct result_2 G"nGaFT~  
  { 9?4:},FRmE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,w$:=;i  
} ; 9]PMti  
T<K/bzB3z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t-VU&.Y  
whh#J (  
template < typename T > )5/,B-+O"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cX4I+Mf  
  { )6:1`&6  
  return fn(pk(t)); Gq0`VHAn  
} ]@hN&W(+x  
template < typename T1, typename T2 > 7~m[:Eg6[s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v)%0`%nSR  
  { tDn:B$*}W,  
  return fn(pk(t1, t2)); 1Y(NxC0P=g  
} 4)NbQ[  
} ; ,<!v!~Iy  
Vl%UT@D|  
(u-eL#@  
一目了然不是么? V[ 'lB.&t  
最后实现bind eizni\  
eR>|1s%^  
V&Q_i E  
template < typename Func, typename aPicker > nIf~ds&TT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) U~q2j#pJ  
  { /uJ(&#87  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ms`U,  
} 9|qzFmE#  
rIQ%X`Y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 D/bF  
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。 ,qT+Vqpr{  
hK 1 H'~c  
十一. phoenix K2!GpGZu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qw6i|JM%  
't3&,:Y  
for_each(v.begin(), v.end(), [K""6D  
( pI1IDu*_Z  
do_ fHiS'R  
[ 1Ms_2  
  cout << _1 <<   " , " 8M8Odz\3 q  
] X|dlVNL8p  
.while_( -- _1), NY"+Qw@$  
cout << var( " \n " ) 6\vaR#  
) yz^4TqJ  
); *~Sv\L  
SGK 5  
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: ^50\c$  
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 AS/z1M_U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g<g$c<sm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =+w!fy  
(Q}ByX  
usR+ZQaA  
template < typename Cond, typename Actor > c;.jo?RR2  
class do_while "2z&9`VIY  
  { a7n`(}?Y  
Cond cd; 7[ZoUWx  
Actor act; n.OsmCRN;  
public : 9NeHN@D)  
template < typename T > Y@ X>ejk"  
  struct result_1 !24PJ\~I  
  { /Csk"IfuO  
  typedef int result_type; S9%ZeM +  
} ; @K1'Q!S *  
PC3?eS}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YT}ZLx  
ToM1#]4  
template < typename T > g9@H4y6fe=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pch8A0JAl)  
  { <kKuis6h  
  do pMd!Jl#(N  
    { X"g`hT"i  
  act(t); }h1y^fuGi  
  } !3`X Gg  
  while (cd(t)); W#kd[Wi  
  return   0 ; @]7s`?  
} $g_|U:,  
} ; .S*VYt%K7  
<FfmDR  
0( q:K6zI}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )3.=)?XW  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 [xo-ZDIoG  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 {Kz!)uaC  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ZC"a#rQ   
下面就是产生这个functor的类: Q[)3r ,D  
.S[M: <<*  
,0f^>3&n>e  
template < typename Actor > W/<Lp+p  
class do_while_actor 9D]bCi\  
  { S4VM(~,o  
Actor act; l'7' G$v  
public : ^ddC a  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} eh}|Wd7J  
B*:W`}G]_c  
template < typename Cond > ?-JW2 E"uT  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q7-'5s   
} ; OmlM9cXm^4  
BvP++,a&Sa  
-?w3j9kk>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |f1RhB  
最后,是那个do_ i?861Hu  
Ffig0K+ `  
(L`IL e*  
class do_while_invoker UJ><B"  
  { o:`^1  
public : `=%G&_3_<  
template < typename Actor > PLq]\y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o)+C4f[G4  
  { AnoA5H  
  return do_while_actor < Actor > (act); $B`ETI9g-N  
} Vg}+w Nt5  
} do_; cN`P5xP'  
VFq7nV/O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? IV~5Y{(l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E: Ul_m8  
最后来说说怎么处理break和continue e5(c,,/  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 .|0$?w  
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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