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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda u<n Lag  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ++DG5`  
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, iPrLwheb  
a<fUI%_  
8| $3OVS  
ZNx$r]4nF  
  class filler hI(SOsKs  
  { M'!U<Y -  
public : [b$4Shx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^gFqRbuS  
} ; is/scv<  
*OyHHq|>q  
T\r@5Xv  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: n6k9~"?  
wM|" I^[  
`~cuQ<3Tn  
%E_b'[8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]G2uk`  
-J^(eog[6  
Yf[Qtmh]I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M5x U9]B  
GHmv} Z  
c,*9K/:  
|^9BA-nA  
二. 战前分析 yZ!T8"mz{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 TFuR@KaBR  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 BT@r!>Nl  
#:d =)Qj0  
r$wxk 4%Rz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  ;vb8G$  
  /* --------------------------------------------- */ 6[]]Y,Y  
vector < int *> vp( 10 ); !`7B^RZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~0b O}  
/* --------------------------------------------- */ C2{lf^9:&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D0N9Ksq  
/* --------------------------------------------- */ pn*3\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q#EP|  
  /* --------------------------------------------- */ Sv;_HZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m%PC8bf`S  
/* --------------------------------------------- */ XQ*eP?OS{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d,by / .2  
q=lAb\i  
wRrnniqf8  
3T&6opaF  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?^j^K-rx  
1._1, _2是什么? Y\0}R,]a-  
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。 pZU9^Z?~6  
2._1 = 1是在做什么? ci+tdMA  
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。 f$'2}'.!$  
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。 S'HnBn /  
ko^\ HSXl  
eW>3XD4  
三. 动工 XerbUkZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 95<EN (oUD  
%2V-~.Ro6  
F"N60>>  
;Q+xK h%  
template < typename T > |_ G )qp;  
class assignment RV&^g*;E  
  { boo }u  
T value; {$ep7;'d  
public : gqWupL  
assignment( const T & v) : value(v) {} o:6@ Kw^  
template < typename T2 > dZ _zg<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LbtX0^  
} ; HD N9.5 S  
!@'%G6:.  
-)~SM&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -[qq(E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |T{C,"9y  
#Eb5:;  
f>ZyI{  
i%6;  
  class holder SIKOFs  
  { kapC%/6"  
public : z%/N!RLW  
template < typename T > `CeJWL5{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *:O.97q@h  
  { P4Th_B7  
  return assignment < T > (t); jzK5-;b  
} )Af~B'OUd  
} ; S(mF%WJ  
#Mg]GeDJ{  
BYKoel  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Ssk}e=]  
V i&*&"q  
  static holder _1; Qeu\&%C!<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?h!i0Rsm  
qp}Ma8+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '<0J@^vZ  
而不用手动写一个函数对象。 I=;+n-  
a {ab*tM  
}^(}HBT  
.IJ_jt-^d  
四. 问题分析 <x\7L2#p  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^'jEnN(  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 6; Y0a4Ax  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S\CRG>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >O5m5@GK3a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \u&_sBLKV  
.%zy`n  
五. 问题1:一致性 GQ_p-/p R  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Er k?}E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0<TD/1wN  
GHQ;hN:  
struct holder kPjd_8z2n  
  { QORN9SY  
  // r_YIpnJ  
  template < typename T > 7#<c>~   
T &   operator ()( const T & r) const 8?Z4-6!{V,  
  { +w8R!jdA  
  return (T & )r; rDdzxrKg{  
} E\u#t$  
} ; .`CZUKG  
R<x'l=,D(  
这样的话assignment也必须相应改动: dCu'>G\bP  
_uc\ D R  
template < typename Left, typename Right > ip~$X 2  
class assignment KgW:@X7wvM  
  { "KJ%|pg_C  
Left l; Z@gnsPN^r  
Right r; =:SN1#G3n  
public : Bb{!Yh].:A  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >*$;  
template < typename T2 > Ys8SDlMo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *z'yk*  
} ; V]S1X^  
OMk5{-8B  
同时,holder的operator=也需要改动: .q][? mW3  
!K? qgM  
template < typename T > y&_m 4Zw"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -{ u*qtp  
  { N S#TW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !Oi~:Pp  
} s s 3t  
Rte+(- iL  
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。 {J5JYdK  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 p*5\+WO>!(  
I\ | N  
return l(rhs) = r; _j>;ipTb+  
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。 +}Av-47`h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: eh R{X7J  
A>VX*xd  
template < typename Tp > 7DlOW1|  
class constant_t 7FO'{Qq  
  { tvd0R$5}  
  const Tp t; vEQ<A<[Z  
public : gw _$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vB! |\eJ  
template < typename T > ZX~ _g@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~L7:2weV[  
  { Gs2p5nL<  
  return t; 3/JyUh?  
} vs6,  
} ; #%@MGrsK  
u-"c0@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -=698h*  
下面就可以修改holder的operator=了 ]S 7^ITn  
0J~Qq]g  
template < typename T > FEz>[#eOX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const UofTll)  
  { ^zEE6i  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7~M<cD  
} eo^/c +FG  
6D;^uM2N  
同时也要修改assignment的operator() oPKXZU(c  
0iEa[G3  
template < typename T2 > 0@Kkl$O>mb  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8dK0o>|}  
现在代码看起来就很一致了。 0uCT+-  
vw<K}z  
六. 问题2:链式操作 Q+i\8RJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S'B6jJK2x  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 xv7"WFb  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 pUl8{YGS  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 B pLEPuu30  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct TFDm5XJ  
.I$}KE)  
template < typename T > rsa&Oo D>  
struct result_1 )R{UXk3q}  
  { y|_Eu:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U\+&cob.  
} ; !.fw,!}hOD  
;K:8#XuV  
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: > 8]j  
rn.\tDeA  
template < typename T > cy~oPj]j  
struct   ref =FW5Tkw0  
  { AW5iV3  
typedef T & reference; y,+[$u7h  
} ; DlE_W+F  
template < typename T > e<gx~N9l'  
struct   ref < T &> K'6[J"dB  
  { ,ZI\dtl  
typedef T & reference; IPA*-I57  
} ; u@FsLHn  
?)3jqQ.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N~,_`=yRx  
Hlj6$%.  
template < typename T > iz}sM>^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Qu{c B^Ga*  
  { +_HdX w#  
  return l(t) = r(t); ~tm0QrJn/  
} ST8!i`Q$  
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。 :cp   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  [~Hg}-c  
0o&}mKe  
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 .6T6 S v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2Eh@e([PMs  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 SlT*C6f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zXc}W*ymj  
最后的布局是: xQt 3[(Z  
                Add k ~6- cx  
              /   \  ?)tK!'  
            Divide   5 E1>/R  
            /   \ VTe.M[:  
          _1     3 :X .,  
似乎一切都解决了?不。 nJ3vi}`  
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。 OKwOugi0  
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。 0|)19LR  
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: oJaAM|7uv  
V"d=.Hb>  
template < typename Right > |9NIGg'n  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &+nRIv S_`  
Right & rt) const J l7z|QS  
  { M/jb}*xDR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =L 0fZf  
} ehO:')XF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zsTbdF  
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。 &^ I+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。 %]Cjhs"v  
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。 Ht=$] Px  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 m7 XjP2   
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ~LE[, I:q  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: |ViU4&d*  
O<,r>b,  
template < class Action > ,@Z_{,b  
class picker : public Action 4'At.<]jL  
  { LR$z0rDEM  
public : q9}2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} shi Hy*(v  
  // all the operator overloaded x% XT2+  
} ; N <pbO#e  
k0&lu B%  
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。 l`rC0kJ]  
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: dm^H5D/A  
|6B6?'  
template < typename Right > }bfn_ G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *)PG-$6X&  
  { <NQyP{p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {$TZ}z"DA  
} E#h~V5Tf  
.Dv=p B,u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X!0kK8v  
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。 VJ1*|r,  
/e5\9  
template < typename T >   struct picker_maker anx&Xj|=.F  
  { ^HFo3V }h  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b:B [3|  
} ; 3hJH(ToO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Dt {')  
  { Y. TYc;  
typedef picker < T > result; vo b$iS`>=  
} ; R@ QQNYU.D  
HU[oR4E  
下面总的结构就有了: i=da,W=0  
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。 5^|"_Q#:  
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。 Es:6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 z_(eQP])  
至此链式操作完美实现。 y"R("j $  
?cBO6^  
g5TkD~w"  
七. 问题3 a2 >[0_E  
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。 o4'v> b  
.wri5  
template < typename T1, typename T2 > 9[f%;WaS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8m7eaZ  
  { /Su)|[/'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zv9M HC &  
} "w^Nu6  
& >b+loF  
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: Riq|w+Q  
xK!DtRzsA  
template < typename T1, typename T2 > E(/ sXji!  
struct result_2 104!!m  
  { : ~'Z(-a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !c_u-&b)  
} ; iwkJ~(5z  
p)z-W(  
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? 7%opzdS#  
这个差事就留给了holder自己。 #[,= 1Od(q  
    :tlE`BIp  
@{bb'q['@  
template < int Order > 5h(jeT8"  
class holder; *zSxG[s  
template <> . z].:$J&  
class holder < 1 > ^cb)f_90  
  { W2n*bNI  
public : [edH%S}\  
template < typename T > r+TK5|ke  
  struct result_1 aL 8Gnqf2  
  { YME[%c2x  
  typedef T & result; RK;;b~  
} ; %6Rp,M9=  
template < typename T1, typename T2 > -=>U =|  
  struct result_2 () <`t}FQ  
  { @4@PuWI0-  
  typedef T1 & result; skK*OO 2-  
} ; kyK'  
template < typename T > $"1pws?d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `;}H%  
  { Rj&qh`  
  return (T & )r; 'oCm.~;_  
} p70,\&@3  
template < typename T1, typename T2 > Y^X:vI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Np)ho8zU  
  { RCCv>o  
  return (T1 & )r1; F1\`l{B,\  
} T(&kXMaB  
} ; qlEFJ5;  
E{I) ]h  
template <> y,^";7U  
class holder < 2 > 1h{>[ 'L  
  { \"J?@  
public : (`F|nG=X  
template < typename T > uX98iJ  
  struct result_1 EM=xd~H  
  { !+=Zjm4L  
  typedef T & result; |a>}9:g,=*  
} ; Y.(v{l  
template < typename T1, typename T2 > Q;Q%SI`yT  
  struct result_2 {GK(fBE  
  { PM8Ks?P#u  
  typedef T2 & result; }D Z)W0RDe  
} ; _o&94&  
template < typename T > OH0S2?,{>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FQ0KU b}0  
  { ~JAjr(G#o  
  return (T & )r; /=q.tDH=I  
} ]79~:m[C  
template < typename T1, typename T2 > P6:;Y5e0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :b <KX%g  
  { % mJ~F*Dy  
  return (T2 & )r2; V0s,f .a  
} }2h't.Z<u  
} ; IO*l vy  
wy YtpW  
|G)Y8 #D  
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> >。 "bPCOJ[v9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: K]ca4Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: bI#<Ee0nJ  
rAM *\=  
return l(i, j) = r(i, j); _Q)d+Fl  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^l--zzO 8l  
abL/Y23 "  
  return ( int & )i; pXve02b1B  
  return ( int & )j; (1rJFl!  
最后执行i = j; r)OO&. P@j  
可见,参数被正确的选择了。 oPCrD.s  
[gpOu TW  
]GQv4-y  
n>br,bQe  
xC[~Fyhp  
八. 中期总结 0r0c|*[+4z  
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: \QliHm!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 El'yiJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q,D0kS P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <{E;s)hD?  
J6eJIKK  
w2 /* `YO  
g})6V  
'!Hhd![\=|  
O%fUm0O d  
九. 简化 P@2tR5<R  
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。 @+iC/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4 #aqz9k  
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: %)8d{1at  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K*HCFqr U"  
  +-*/&|^等 4sb )^3T  
2. 返回引用。 .F4oo=  
  =,各种复合赋值等 y+?=E g  
3. 返回固定类型。 {%=S+89l  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D*CIE\+  
4. 原样返回。 3T" #T&eL  
  operator, HmhUc,EC  
5. 返回解引用的类型。 /X@7ju;   
  operator*(单目) VPWxHVf  
6. 返回地址。 aF,j J}On  
  operator&(单目) 4g>1G qv6  
7. 下表访问返回类型。 (L`l+t1  
  operator[] ;0;3BH A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f9vcf# 2  
  operator<<和operator>> ~l(G6/R  
_t$lcOT  
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。 C5>{Q:.`e'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XI]OA7Zis  
I0I_vu  
template < typename Left > ^OsA+Ea\  
struct value_return sP9^ IP  
  { 7X(rLd 6#  
template < typename T > MhHr*!N"}  
  struct result_1 P\,F1N_?r  
  { v$[ @]`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ooomi"u  
} ; A(q~{  
|VTWw<{LX  
template < typename T1, typename T2 > V/`#B$6  
  struct result_2 l{nB.m2  
  { )\um "l*\c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =]!8:I?C<  
} ; ,D:iQDG^  
} ; $/NGNkl[  
jA A'h A  
kSLSxfR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Pbc`LN /s|  
L.SDMz  
下面我们来剥离functor中的operator() 9+]ZH.(YE  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;n3uV`\  
dK:l&R  
return l(t) op r(t) | \Ab L!u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) PXOrOK  
return op l(t) T^KCB\\<  
return op l(t1, t2) 2.^7?ok  
return l(t) op  qJsQb  
return l(t1, t2) op .Q l;(Wyl  
return l(t)[r(t)] %T3j8fC{s  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )3k)2XF  
FI3sLA  
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: ' %bj9{(0  
单目: return f(l(t), r(t)); lf?Z{^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); TjKzBAX  
双目: return f(l(t)); [P.@1mV  
return f(l(t1, t2)); g|tNa/  
下面就是f的实现,以operator/为例 db{NK wpj'  
j%6|:o3G(  
struct meta_divide F6RyOUma  
  { M /n[&  
template < typename T1, typename T2 > 2Som0T<2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B=Xnv*e  
  { |M[v493\  
  return t1 / t2; j)6@q@P/  
} lH6Cd/a  
} ; ph Wc 8[Q  
:GN)7|:  
这个工作可以让宏来做: ~|X99?P  
ODM>Z8@W/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0|],d?-h  
template < typename T1, typename T2 > \ >g5T;NgH9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /AK*aRU^  
以后可以直接用 G/x3wR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bl(BA}<  
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 2&^,IIp  
(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。。。) $k a1X&f  
+W V@o'  
Iu=pk@*O  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 C!aX45eg  
T+ &x{+gZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h1Ke$#$6  
class unary_op : public Rettype sq8tv]  
  { uf{SxEa  
    Left l; '0\0SL  
public : 5pNvzw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OGSEvfW  
Ktg&G<%J0  
template < typename T > m _t(rn~f6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sRkz WMl  
      { kcg)_]~6  
      return FuncType::execute(l(t)); Wh#_9);  
    } y>)mSl@1y  
!nP8ysB  
    template < typename T1, typename T2 > cHqvkN`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TzD:bKE&  
      { o=a:L^nt,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); htdn$kqG   
    } ~NNaLl  
} ; ZaEBdBv  
9m<X-B&P  
B`RW-14g  
同样还可以申明一个binary_op y1@"H/nYJ  
~Mg8C9B?%3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EvGUj$  
class binary_op : public Rettype 'W<a54T?z  
  { B}TInI%H  
    Left l; = y,yQO  
Right r; A-AN6.  
public : `4"y#Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i9#`F.7F  
dpc=yXg>"c  
template < typename T > Gaw,1Ow!`2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2uI`$A:  
      { ie$fMBIq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;X9MA=b  
    } xX/Qoq (}i  
n@ yd{Rc  
    template < typename T1, typename T2 > 9M-NItFos  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y(Z(dV!Po  
      { rRA_'t;uK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2WbZ>^:Nsk  
    } `9G$p|6  
} ; +v`^_  
1*x5/b  
W~W?<%@  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0X S' v,|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z9uEOX&2\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Og%zf1)aZM  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 eAenkUBz6,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e\|E; l  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 -Z\UYt  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >.k@!*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Qh1Kl_a?Lv  
下面是修改过的unary_op YA8yMh*4D?  
V)@nRJg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Wb}0-U{S'  
class unary_op ' /@!"IXz  
  { ['9OGV\  
Left l; a#^4xy:  
  c_DB^M!h  
public : K{[Fa,]'  
>Y*iy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !O%f)v?  
P[J qJi/H  
template < typename T > XQ|j5]  
  struct result_1 QdG?"Bdt2  
  { X\^3,k."  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H$($l<G9C  
} ; ={&TeMMA  
`[W)6OUCx}  
template < typename T1, typename T2 > U:5*i  
  struct result_2 :ayO+fr#  
  { |[n|=ORI'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ="[+6X  
} ; hTNYjXj  
HDfQ9__  
template < typename T1, typename T2 > , K"2tb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S)AE   
  { eJwii  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :XZJxgx  
} KG./<"c  
?eg@ 7n  
template < typename T > (}7o a9Q<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \FaB!7*~  
  { 4j=@}!TBt  
  return OpClass::execute(lt(t)); B#/~U`t*  
} &hM,b!R|  
$K>d\{@+7  
} ; -iZjs  
J~ gkGso  
|GLn 9vw7S  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug e715)_HD  
好啦,现在才真正完美了。 66y,{t  
现在在picker里面就可以这么添加了: f~(^|~ZT  
!nD[hI8P  
template < typename Right > Z#E#P<&d  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5;KT-(q~  
  { ;lPhSkD  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "r `6c0Z  
} GmWQJYX\  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 c=c.p i"s  
OKNs ( H  
oz5lt4  
!*QA;*e  
;U:o'9^9T  
十. bind zYl+BM-j,6  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 +Y%I0.?&5  
先来分析一下一段例子 ^`C*";8Q  
&wWGZ~T  
fVe-esAw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j?` D\LZhf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .dq.F#2B;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :$@zX]?M  
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。 Y~\xWYR  
我们来写个简单的。  kc/H  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KgkB)1s@n  
对于函数对象类的版本: LSOwa  
3 mMdq*X5  
template < typename Func > a*ixs'MJ  
struct functor_trait O8}s*}]  
  { U";Rp&\3;  
typedef typename Func::result_type result_type; }lbx  
} ; &[\arwe)  
对于无参数函数的版本: dodz|5o%  
F u=VY{U4  
template < typename Ret > i3\oy`GJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G}OrpPP  
  { ZCq\Zk1O&  
typedef Ret result_type; mgl' d  
} ; 'k) P(H  
对于单参数函数的版本: SodW5v a  
Wh&Z *J  
template < typename Ret, typename V1 > cN(QTbyl6Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )9P  
  { TOP'Bmb  
typedef Ret result_type; m*WEge*$t  
} ; p{_ O*bo  
对于双参数函数的版本: &5CeRx7%  
2Uw}'J_N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > { l~T~3/i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > pc(9(. |  
  { FP cvkXQD  
typedef Ret result_type; J-,X0v"  
} ; J!qEj{  
等等。。。 @o.i2iG  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .oOt(K +  
}LVE^6zyk  
template < typename Func > a*@Z^5f  
struct func_return 60gn`s,,  
  { mTu9'/$(  
template < typename T > 5 BG&r*U  
  struct result_1 CKK5+  
  { JQv ZTwSI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Xrs~ove1V  
} ; #nL0Hx7]E  
YmF(o  
template < typename T1, typename T2 > E&=?\KM  
  struct result_2 r/w@Dh]{_  
  { z^a?t<+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r]vBr^kq  
} ;  Z~:lfCK`  
} ; Rf$6}F  
eHZl-|-  
;( Va_   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w9}IM149  
W..>Ny;'3  
template < typename Func, typename aPicker > Ji:@z%osr  
class binder_1 2{qG  
  { :D7!6}%  
Func fn; eJdQ7g[>  
aPicker pk; &cejy>K  
public : =I3U.^ :  
P?-44m#  
template < typename T >  D -EM  
  struct result_1 f)fw87UPc  
  { alD|-{Bf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >}tG^)os  
} ; !KW)*  
z{_Vn(Kg   
template < typename T1, typename T2 > T+( A7Qrx%  
  struct result_2 En%o7^W++  
  { OF}_RGKg3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TW? MS em  
} ; qWK7K%-$ E  
TUCp mj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2o}FB\4^i  
2(xKE_|  
template < typename T > 5,fzB~$TX(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <\ c8q3N  
  { .;Yei6H  
  return fn(pk(t)); Hc3/`.nt  
} e6a8ad  
template < typename T1, typename T2 > 4H '&5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %^A++Z$`  
  { qa#F}aGd  
  return fn(pk(t1, t2)); 1@Gv`{v  
} x/v+7Pt_  
} ; 2?&ptN) `N  
`84yGXLK  
x$4'a~E  
一目了然不是么? =i<(hgD  
最后实现bind 3mpjSL  
o*8 pM`uw  
W{2y*yqY  
template < typename Func, typename aPicker > .w"O/6."  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) M6n.uho/  
  { DSa92:M}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z 0^d o  
} >eI(M $  
epe}^Pl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Q4 S8NqE  
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。 +[qy HTcG  
~<-h# B  
十一. phoenix SJe;T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Nzt1JHRS  
SesO$=y  
for_each(v.begin(), v.end(), J>&GP#7}  
( w Nnb@  
do_ s)=7tHoqB)  
[ ^4i3#}  
  cout << _1 <<   " , " WR%iUO40  
] |'#NDFI>}  
.while_( -- _1), -JkO[ IF  
cout << var( " \n " ) cQb%bmBc5  
) h<q``hn>  
); T!r7RS  
T9yW# .  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: %UhF=C  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor G3n7x?4m  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s"Wdbw(O'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4T-AWk  
\U8Vsx1tl  
X88Zd M'  
template < typename Cond, typename Actor > I_Qnq4Sk(  
class do_while 4)z](e$  
  { Q2uE_w`B  
Cond cd; ?*0kQo'  
Actor act; 7y3; F7V  
public : *!kg@ _0K  
template < typename T > =T`-h"E~@  
  struct result_1 jXQ_7  
  { Q)/q h;R u  
  typedef int result_type; -0{WB(P  
} ; ZVL0S{V-mh  
 ?auiq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fy eS )  
]Ea6Z  
template < typename T > .nN7*))Fj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~%ZO8X:^  
  { # ,Y}  
  do r`@Dgo}  
    { IYFA>*Es  
  act(t); ub&1L_K  
  } L $~Id  
  while (cd(t)); lHU$A;  
  return   0 ; n1|%xQBU@  
} kW9STN  
} ; bYfcn]N  
B(5g&+{Lq~  
qA42f83  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). xN]bRr  
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。 TV}SKvu  
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。 bhRpYP%x  
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。 [F$3mzx  
下面就是产生这个functor的类: -JK+{<  
rm7UFMCR6i  
OR O~(%-(e  
template < typename Actor > 4{_5z7ody  
class do_while_actor %9K@`v-  
  { $ uqlJG#`  
Actor act; 7gkHKdJoMA  
public : #"|Ey6&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} cVMTT]cj1  
3 V<8  
template < typename Cond > jB;+tDC!Co  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %A Fy{l  
} ; R?(j#bk  
GUxhCoxb  
6ZE] 7~X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Nb6HM~  
最后,是那个do_ W*0KAC`m  
z{ 8!3>:E  
]5/C"  
class do_while_invoker p5*Y&aKj  
  { $FoNEr&q  
public : 9"rATgN1  
template < typename Actor > px*MOHq K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z7Kc`9.0|  
  { 5R4 dN=L*1  
  return do_while_actor < Actor > (act); 86i =N _  
} 0bor/FU-d  
} do_; -(jcsqDk  
L\UYt\ks  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $I'ES#8P6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u=4Rn  
最后来说说怎么处理break和continue V\_ &2',t  
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。 ^6=nL<L  
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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