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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda c_kxjzA#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nR!qolh  
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, dWg$yH  
2j=3i@  
O8[dPm W  
Oa$ ew'  
  class filler IgLP=mqcWK  
  { gA`/t e  
public : ?F(t`0=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} MP w@O0QS  
} ; >Cb% `pe  
$_S^Aw?  
V. 1sb pI  
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: ~*LH[l>K  
R 7xV{o  
f]J?-ks  
c)rI[P7Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tCI8 \~  
]\+bx=  
mu=u!by.E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 f|m.v +7k  
HqcXP2  
KynQ <I/  
8W[QV  
二. 战前分析 :1hp_XfJb  
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。 O)\xElu  
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 [LjYLm%<  
(|(Y;%>-v  
`5O<U~'d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [B+ o4+K3  
  /* --------------------------------------------- */ G\*`EM4  
vector < int *> vp( 10 ); _@F4s   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /(W{`  
/* --------------------------------------------- */ 1Q#hanh_`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?9Fv0-g&n  
/* --------------------------------------------- */ 9P{5bG0o8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); K{x<zv&,  
  /* --------------------------------------------- */ U5dJ=G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y!blp>V6  
/* --------------------------------------------- */ CW*6 -q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  T~ /Bf  
*h@nAB\3  
<saS2.4  
)#xd]~ <  
看了之后,我们可以思考一些问题: dm8veKW'l  
1._1, _2是什么? : b $ 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。 ;yBq'_e3  
2._1 = 1是在做什么? Y 0$m~}j  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 wD22@uM#]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 rnmWw#  
H+zQz8zMC  
` *$^rQS  
三. 动工 y?_tSnDK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C]A*B  
N]KqSpPh  
l"CHI*  
7yeZ+lD  
template < typename T > iMk`t:!;#"  
class assignment k8Qv>z  
  { va~:oA  
T value; qW?^_  
public : yw#P<8{/[  
assignment( const T & v) : value(v) {} @#*B|lHE  
template < typename T2 > B&-;w_K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } D 67H56[  
} ; ?#,\,  
a9FlzR  
[GU!],Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 qe`W~a9x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment cvn,&G -`  
#)my)}o\p  
V [[B~Rs  
v*FCE 1HI  
  class holder SDA +XnmH  
  { hYb!RRGn  
public : /bt@HFL|`  
template < typename T > %QwMB`x  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @B7 ;  
  { D dt9`j  
  return assignment < T > (t); 2>ce(4Gky  
} ~4XJ" d3L  
} ; n)$ q*IN"  
@^k$`W;  
:L*CL 8m  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: l]oGhM;  
z#D@mn5\ a  
  static holder _1; J@!Sf7k42  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zh*NRN  
hh:0m\@<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _Xsn1  
而不用手动写一个函数对象。 i"Ct}7i  
"W\ #d  
&NHIX(b6  
D2>=^WP6+  
四. 问题分析 "84.qgYaG  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 w`F}3zm  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 top3o{ 4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8Ln:y'K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 MbY a6jrF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 iOj mj0  
rh$%*l  
五. 问题1:一致性 dYf Vox;  
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?| ]7h&ZF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 FjkE^o>  
>"zSW?  
struct holder 1ub03$pL;  
  { w y:USS?  
  // pBK[j ([  
  template < typename T > L_ 8C=MS  
T &   operator ()( const T & r) const 5#QB&A>  
  { 4V43(G  
  return (T & )r; 0BxO75m}o  
} xjR/K&[m  
} ; L|!9%X0.  
ZiVTc/b  
这样的话assignment也必须相应改动: Ddt(*z /  
f.rHX<%q9B  
template < typename Left, typename Right > OM}:1He  
class assignment <Ni]\-*  
  { }{j[  
Left l; ;M@ /AAZ  
Right r; 5:^dyF&sm{  
public : MFE~bU(h  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )7c^@I;7  
template < typename T2 > 6M612   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N-_2d*l3  
} ; ymr-kB  
G78rpp  
同时,holder的operator=也需要改动: b4oZ@gVR;  
F =d L#@^  
template < typename T > X1tAV>k5'L  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U{i9h6b"18  
  { h +N75  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c @2s!bs  
} l$zo3[  
LR-op?W  
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。 LL kAA?P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B1*%pjy  
"xnek8F  
return l(rhs) = r; a&PoUwG  
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。 (Ozb+W?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L7a+ #mGE  
H'Z[3e  
template < typename Tp > jr~76  
class constant_t 2\EMtR>.M'  
  { |iO2,99i  
  const Tp t; 8M(N   
public : 0~an\4nh  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gt}/C4|  
template < typename T > )Bd+jli|s  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const QJOP*<O  
  { G} }oeS  
  return t; >Pbd#*  
} (W*yF2r  
} ; o7]h;Zg5r  
w;>]L.n  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U/0NN>V  
下面就可以修改holder的operator=了 "QGP]F  
fv<($[0  
template < typename T > f8'&(-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9I^_n+E  
  { gy9!T(z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); pS0-<-\R  
} hvZW~ =75  
GW.s\8w  
同时也要修改assignment的operator() ) ,*&rd!  
A+;]# 1y(D  
template < typename T2 > fwXk{P/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1c?,= ;>  
现在代码看起来就很一致了。 :q^g+Bu=  
>{npg2  
六. 问题2:链式操作 NTgk0cq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ZaXK=%z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 1T!_d&A1o  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 D[;6xJ  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 iK=H9j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .:_dS=ut  
F;`of  
template < typename T > qXP)R/~OZ  
struct result_1 &k : |  
  { ?G.9D`95  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wQ(ME7 t  
} ; t-_N|iW' 5  
dtm_~r7~  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: `I_%`15>  
~>s^/`|?  
template < typename T > < ~x5{p  
struct   ref FW[<;$  
  { 'fawpU|h  
typedef T & reference; Es[?yft2Q<  
} ; * C's7O{O  
template < typename T > LFV;Y.-(h  
struct   ref < T &> HHa7Kh|-H  
  { +(UrqK4Av  
typedef T & reference; [- vd]ob  
} ; <~X=6  
M8S4D&vpD4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: fs>0{  
lKH"PH7*_w  
template < typename T > u+th?KO`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |WubIj*\{  
  { ?ix0n,m  
  return l(t) = r(t); D.R5-  
} [9aaHf@'  
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。 l<z[)fE{uS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Kq6m5A]z  
-^\k+4;  
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 Jg;Hg[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i!YZF$|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +zz9u?2C`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >JCSOI  
最后的布局是: Odw SNG  
                Add +<bq@.x  
              /   \ McH*J j  
            Divide   5 D95$  
            /   \ .' D+De&y  
          _1     3 POUB{ba  
似乎一切都解决了?不。 ^D oJ='&  
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。 BFj@Z'7P  
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。 kDO6:sjR7  
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: fbo64$!hZ  
`acorfpi  
template < typename Right > :M|bw{P*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^b>E_u  
Right & rt) const pPG!{:YT  
  { fBw+Y4nCO7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _ [XEL+.  
} YVu8/D@ o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y%E R51+  
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。 (IJf2  
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。 f&^Ea-c  
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。 Y k~ i.p  
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。 _2f}WY3S  
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? 8a. |CgI#h  
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: T7cT4PAW  
\mWXr*;  
template < class Action > S)JZ b_  
class picker : public Action j cx/ZR  
  { >`,v?<>+  
public : t#Yyo$9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} iVXR=A\er  
  // all the operator overloaded \UtUP#Y{t  
} ; -b)p6>G-C  
>+,1@R  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 R&PQ[Xc  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: a7#Eyw^H{  
Hvor{o5|tB  
template < typename Right > \ov>?5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _eO+O=j_x  
  { ;J?^M!l2=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Zd~s5  
} l*%voKZG  
4Z]^v4vb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '*-X 3p  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 b;!ilBc  
S$muV9z2=  
template < typename T >   struct picker_maker mpr["C"l  
  { :GL|:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 36Wuc@<H  
} ; F)DL/';  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > H@aCo(#  
  { &\!-d%||)  
typedef picker < T > result; B*DH^";t  
} ; {6/%w,{,  
/xsa-F  
下面总的结构就有了: #docBsHX&s  
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。 Wuc,Cjm9(!  
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。 ]*zF#Voc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7M*+!al9  
至此链式操作完美实现。 YWq[)F@0G  
`4;<\VYCr  
jX+LI  
七. 问题3 BLMcvK\9  
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。 BKvF,f/g  
j#!J hi  
template < typename T1, typename T2 > s/ZOA[Yux  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %R&3v%$y*  
  { ZMx_J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?{{E/J:%  
} .iew5.eB+  
,FBF;zED  
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: f<kL}B+,Og  
|C-B=XE;3  
template < typename T1, typename T2 > O5k's  
struct result_2 ;?n*w+6<  
  { $T3/*xN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5-]%D(y  
} ; {MYlW0)~  
7*[>e7:A  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 6e~+@S  
这个差事就留给了holder自己。 j&8 ~X2?*  
    Oa@X! \  
dWm[#,Q?  
template < int Order > !4oYQB  
class holder; #axRg=d?K  
template <> {bc<0  
class holder < 1 > .v;2Q7X  
  { h)A+5^:^  
public : A]=?fyPh{'  
template < typename T > |ZRl.C/e  
  struct result_1 hj4A&`2  
  { 9 lA YCsX  
  typedef T & result; ?hDEFW9&^x  
} ; Ud{-H_m+  
template < typename T1, typename T2 > luC',QJB  
  struct result_2 8,kbGlSD  
  { #+_Oy Z*  
  typedef T1 & result; OQ[>s(`*{  
} ; (<%i8xu 2  
template < typename T > SAo"+%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y{p *$  
  { AA05wpu8  
  return (T & )r; \uanQ|Nu  
} F7"Ihb^l  
template < typename T1, typename T2 > Gl1`Nx0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J`"1DlH  
  { dYr#  
  return (T1 & )r1; lfI[r|  
} -@J;FjrXmP  
} ; 9"V27"s  
8E0Rg/DnT  
template <> W/?D}#e<4  
class holder < 2 > D=dY4WwG  
  { $X\BO&  
public : Ke 'bH  
template < typename T > C2Y&qX,  
  struct result_1 Wm3H6o*  
  { {z.}u5N  
  typedef T & result; 4 6e;UUf!d  
} ; j|? bva\  
template < typename T1, typename T2 > \sRRLDj%  
  struct result_2 <F=j6U7   
  { b0KorUr  
  typedef T2 & result; ^k-H$]  
} ; yyA/x,  
template < typename T > ~CM{?{z;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ff:&MsA|,  
  { 8{d`N|k  
  return (T & )r; T-5T`awf  
} >StvP=our  
template < typename T1, typename T2 > 1eb1Lvn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =,0E3:X^  
  { ,#"AWQ  
  return (T2 & )r2; JBWiTUk  
} ZFdQ Z=.'  
} ; gV`:eNo*  
sO(Kpo9jq  
s;5PHweWf  
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> >。 JL(*peeu3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {1SxM /  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: oY0*T9vv+  
H%%#^rb^  
return l(i, j) = r(i, j); }"cb^3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2%@j<yS  
uF^+}Y ZT  
  return ( int & )i; Cch1"j<k$  
  return ( int & )j; U7ajDw  
最后执行i = j; B8TI 5mZ4  
可见,参数被正确的选择了。 iK.MC%8?  
Dt +"E  
g~V{Ca;}  
CMF1<A4]  
r/{VL3}F_e  
八. 中期总结 )8Q|y  
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: .upcUS8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fqZ!Bi  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?>AhC{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K=B[MT#V{2  
6,c,i;J_  
v-Br)lLv  
i_=P!%,  
FS@SC`~(  
*y0`P0V|8  
九. 简化 8a05`ZdP  
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。 \<PX'mnO  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |]`+@K,S  
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: {fGi:b\[ 8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R=9j+74U  
  +-*/&|^等 Jl9T[QAJn1  
2. 返回引用。 zJx<]=]  
  =,各种复合赋值等 -l,ib=ne  
3. 返回固定类型。 ,-{j.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) u_ Q3v9  
4. 原样返回。 I;xT yhUd  
  operator, %3C,jg  
5. 返回解引用的类型。 >c1mwZS ;  
  operator*(单目) 6l>G>)  
6. 返回地址。 4wBCs0NIm  
  operator&(单目) `9wz:s QtP  
7. 下表访问返回类型。 MWB uMF  
  operator[] }$UuYO/i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <4! w2vxG  
  operator<<和operator>> @FbzKHdV/  
]T*{M  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 \ _i`=dx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %ZQl.''ISa  
gbInSp`4  
template < typename Left > Qe4  
struct value_return RCmPZ  
  { wZOO#&X#r  
template < typename T > 10 p+e_@  
  struct result_1 7'&Xg_  
  {  !c*^:0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {?j|]j  
} ; F\]rxl4(L  
;nC+K z:  
template < typename T1, typename T2 > J%[K;WjrZJ  
  struct result_2 WUHx0I  
  { DvhK0L*Qr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P!vBS "S  
} ; .<j8>1  
} ; I5bi^!i  
0CDTj,eK  
t>25IJG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $OUa3!U_!  
<&x_e-;b'  
下面我们来剥离functor中的operator() QOP*vH >J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tq*Q|9j7VG  
HSUr  
return l(t) op r(t) qGh rJ6R!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2R5]UR S  
return op l(t) v)pdm\P  
return op l(t1, t2) ae^xuM?7  
return l(t) op c{852R  
return l(t1, t2) op 2`Pk@,:_  
return l(t)[r(t)] Us%VB q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i>rn!?b  
^%<v| Y(X  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: > *_?^F_  
单目: return f(l(t), r(t)); _>aesp%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vw(};)8  
双目: return f(l(t)); '/"(`f,  
return f(l(t1, t2)); {bNnhW*qOu  
下面就是f的实现,以operator/为例 9j,zaGD0  
7"QcvV@p  
struct meta_divide +(P;4ZOmB  
  { G_o/ lIz"  
template < typename T1, typename T2 > Onc!5L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) G!Uq#l>  
  { SOUA,4  
  return t1 / t2; =-:o?&64  
} E@@quK  
} ; R4v=i)A~Z  
C2b.([HE  
这个工作可以让宏来做: fe Q%L  
cKxJeM07  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -,i1T(p1  
template < typename T1, typename T2 > \ "7aFVf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9u)h$VC  
以后可以直接用 Og&2,`Jb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) OIoAqt  
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 /qp`xJ  
(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。。。) |4'E&(BU-  
6#K_Rg>.  
f{)*"  
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 ML'R[~|  
U .rH,`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bX9}G#+U  
class unary_op : public Rettype O-G@To3\  
  { *|jqRfa"  
    Left l; "TxXrt%>A  
public : d6L(Q(:s  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <bid 6Q0|  
lS,Hr3Lz  
template < typename T > y=&)sq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k9bU<  
      { >a0;|;hp  
      return FuncType::execute(l(t)); FINM4<s)  
    } 0}b8S48|?  
V}J W@  
    template < typename T1, typename T2 > T|}HK]QOX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .6tz ^4  
      { /!E /9[V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y.~5n[W  
    } 'shOSB  
} ; ?Cu$qE!h)[  
vw!i)JO8M  
XkNi 'GJf  
同样还可以申明一个binary_op z* `81  
,fN iZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O+e8}Tmm  
class binary_op : public Rettype \ 0CGS  
  { `\qU.m0(j  
    Left l; B]hZ4.B1  
Right r; '6aH*B:}*;  
public : 8^~ljf]6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l >O]Cpt  
"w A8J%:  
template < typename T > IGp-`%9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &zm5s*yNt  
      { ? &1?uc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [OT@gp:  
    } >!oN+8[~  
> W0hrt?b  
    template < typename T1, typename T2 > ( {8Q=Gh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9~4Kbmr>q  
      { 16] O^R;r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s$]I@;_  
    } x:@e ID  
} ; 1'g?B`  
.N5"IY6>  
-Rf|p(SJ,E  
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 %bv<OMD  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 OrH&dY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B8P%4@T  
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。 JD'/m hN0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !k[ zUti  
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。。。 `t8e2?GH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6qw_|A&g  
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) [Y:HVr,  
下面是修改过的unary_op - -]\z*x  
~#-`Qh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > GY4yZa  
class unary_op e;gf??8}  
  { P(Lwpa,S  
Left l; {jv1hKTa  
  !"1bV [^  
public : rKjQEO$yi  
;DGWUK.U[H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !Q?4sAB  
hR?rZUl2M  
template < typename T > Rc6Rk!^  
  struct result_1 7'<4'BGzl]  
  { [s2%t"H-y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; '-*r&:  
} ; Dg]i};  
KYeA=  
template < typename T1, typename T2 > Mc\lzq8\ 1  
  struct result_2 &hF>}O  
  { mg 3jm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~ PPGU1  
} ; '}}DPoV  
{=(4  
template < typename T1, typename T2 > A,iXiDb3pK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *}0Q S@FN  
  { me9RnPe:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )WzCUYE1/  
} qVY\5`f@  
`C=p7 %  
template < typename T > m+!%+S1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J^?O] |  
  { >:K3y$]_  
  return OpClass::execute(lt(t)); )45,~+XX  
} EZ=M^0=Hpf  
?e ~*,6  
} ; O35f5Kz  
. XY'l  
$)uQ%/DH>  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug }^iE|YKz  
好啦,现在才真正完美了。 x,V_P/?%  
现在在picker里面就可以这么添加了: & v`kyc  
v(0vP}[Q7E  
template < typename Right > pLIBNo?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vdo[qk\C  
  { \k* ]w_m-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Pgo5&SQb  
} PJ_|=bn  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Eod2vr =Q  
oL~Yrb%R  
,`wxXU7  
-Wig k['v  
>B9rr0d0  
十. bind XrvrN^'  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 LD5'4,%-  
先来分析一下一段例子 !]`]67lC  
6 tzn% ?  
O8lOr(|l  
int foo( int x, int y) { return x - y;} SrKF\h%/+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 QoW3*1o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 eFx*lYjA  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 k{;:KW|  
我们来写个简单的。 44]ae~@a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^a]i&o[c  
对于函数对象类的版本: {wm  `  
vD*KJ3(c  
template < typename Func > [;b9'7j'  
struct functor_trait a#{a{>  
  { ;J _d%  
typedef typename Func::result_type result_type; J) (pGS@  
} ; B[*i}k%i  
对于无参数函数的版本: c9& 8kq5  
RXP"v-  
template < typename Ret > \K4m~e@!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Wl,yznT  
  { Xu T|vh  
typedef Ret result_type; ="4jk=on  
} ; 1n,JynJ  
对于单参数函数的版本: 6-^+btl)#  
 "3v%|  
template < typename Ret, typename V1 > VOiphw`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /q^( uWu  
  { E6US  
typedef Ret result_type; 9DT}sCLz:B  
} ; d EXw=u  
对于双参数函数的版本: zL{KK9Or  
kn<[v;+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~jPe9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =*'` \}];"  
  { M\GS&K$lq  
typedef Ret result_type; isN"7y|r:X  
} ; FYi<+]HZ  
等等。。。 q80?C.,`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;CC[>  
@tP,l$O&  
template < typename Func > Zs4N0N{  
struct func_return =l\D7s  
  { +uH1rF_&@  
template < typename T > H<>x_}&  
  struct result_1 ZE1#{u~[y  
  { 2{%BQq>C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3sL#_@+yz  
} ; ~vt8|OOo0  
h?SUDk:2^  
template < typename T1, typename T2 > -@QLE}~k[  
  struct result_2 ^WRr "3  
  { `zvYuKQ.}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xo*a9H?@  
} ; *L!R4;ubE  
} ; J0x)m2  
L h0<A%  
5=$D~>-#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  /f2*J  
t4Z.b 5g  
template < typename Func, typename aPicker > cBAA32wf  
class binder_1 m3,v&Z  
  { Rk'pymap  
Func fn; ycH=L8  
aPicker pk; y@(U 6ZOyx  
public : +yYz;, \  
Lkb?,j5  
template < typename T > BEY}mR]  
  struct result_1 AKHi$Bk  
  { s*Fmu7o43  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y/4B*>kl  
} ; /1^%32c  
J4JKAv~3  
template < typename T1, typename T2 > U_!6pqFc  
  struct result_2 {:? -)Xq  
  { =A,i9Z&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _E1:3 N|  
} ; .|rpj&>g  
d6Z;\f7[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;Z8K3p  
o|UZdGu  
template < typename T > /2YI!U@A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vdjca:`  
  { g.veHh|;_  
  return fn(pk(t)); w+JDu_9+A]  
} KI# hII[Q.  
template < typename T1, typename T2 > .-o$ IQsS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :_vf1>[  
  { g{i( 4DHm(  
  return fn(pk(t1, t2)); [WB8X,  
} \Q & Kd|  
} ; Q2+e`  
,H|V\\  
Iz  ,C!c  
一目了然不是么? \oaO7w,:"  
最后实现bind p{88v3b6  
}3QEclZr  
yYW>)  
template < typename Func, typename aPicker > w 5,-+&;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) z S^:Ng5  
  { K)&AR*Tc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |{Oe&j3|  
} VkUMMq{  
+.zriiF]i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 D V C};  
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。 uu'~[SZlL  
n}YRE`>D  
十一. phoenix [5,#p$R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7q(RQQp  
>y2gfD  
for_each(v.begin(), v.end(), O>}aK.H  
( 3Hr ZN+D  
do_ jy6% CSWQ  
[ \# #~Tq  
  cout << _1 <<   " , " 3p")  
] 0dXWy`Mn  
.while_( -- _1), XC~|{d  
cout << var( " \n " ) A?Uyj  
) 0*+i~g,Kl@  
); g_-Y- .M  
sv =6?uYW  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: [ibnI2I]`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Q xKC5`1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hg |DpP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: A5z5e# ,u  
N U\B  
rZ *}jD[  
template < typename Cond, typename Actor > !hEt UF  
class do_while l+RBe<Mq  
  { (rvK@  
Cond cd; 1_f(;WOg  
Actor act; >12phLu  
public : `n$pR8TZ_  
template < typename T > LKTIwb>  
  struct result_1 ss.wX~I  
  { XB^o>/|@S  
  typedef int result_type; ;QS-a  
} ; *ewE{$UpK  
yX/ 9jk  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m{;2!  
L_Ff*   
template < typename T > e![n$/E3R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vDqmD{%4N  
  { TU^UR}=lP  
  do M2{{B ^*$6  
    { ' FF@I^O  
  act(t); REli`"bR  
  } yd'>Mw  
  while (cd(t)); 4Y;z46yM%  
  return   0 ; iJT_*,P^  
} )Z,O*u*  
} ; j0>Q:hn  
r_F\]68  
%;~Vc{Xxt/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n~@;[=o?5  
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。 P|l62!m<   
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。 VMZ\9IwI  
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。 I& DEF*  
下面就是产生这个functor的类: "sdzm%  
nd}[X[ay  
1pg&?L.MA  
template < typename Actor > }CIH1q3P  
class do_while_actor JUHmIFjZ  
  { iP)`yB5`  
Actor act; il|e5TD^  
public : )w4i0Xw^C:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~+ Mp+gE  
-XRn%4EX?  
template < typename Cond > j  Jt"=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Y{ijSOl3  
} ; 49W@?: b  
yb\T< *  
sIJl9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dG2k4 O  
最后,是那个do_ Arc6d5Q  
aA7}>  
3"FvYv{  
class do_while_invoker }>]V_}h  
  { P%2aOsD0  
public : 8iA[w-Pv  
template < typename Actor > 6#hDj_(,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f#f<Ii  
  { C-u'Me)H  
  return do_while_actor < Actor > (act); L 7VDZCV  
} $KHw=<:)/  
} do_; 7@oM?r7td  
>"5 f B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W|'7)ph  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @G,pM: t  
最后来说说怎么处理break和continue GJS3O;2*  
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~P3~^  
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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