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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda d"$8-_K  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JE?p'77C  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, V|7YRa@  
L+%"e w  
) nfoDG#O  
N+-Tp&:wY  
  class filler `+J Fvn!  
  { 1SQATUV  
public : gt&|T j  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~}/Dl#9R!  
} ; l^B.iB  
E_HB[ 9  
o_b[*  
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: c PGlT"  
|m19fg3u  
"cH RGJG#  
<P9fNBGa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y4T")  
B{-7  
"}]`64?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 # kI>  
R#(0C(FI^  
dn6B43w  
KWwtL"3  
二. 战前分析 T X`X5j  
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。 xS18t="  
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 3:%k pnO  
t<%0eu|  
8OfQ :   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '[F:uA  
  /* --------------------------------------------- */ yoi4w 7:  
vector < int *> vp( 10 ); LHAlXo;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Otn,UoeeB  
/* --------------------------------------------- */ ?I.9?cQXZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )n/%P4l  
/* --------------------------------------------- */ QaX.Av  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); lG*Rw-?a  
  /* --------------------------------------------- */ 0MQ= Rt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #F*|@  
/* --------------------------------------------- */ z(PUoV:?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZTC>Ufu2!  
.{Y;6]9[  
]wQ!ZG?)  
`h}eP[jA  
看了之后,我们可以思考一些问题: B( [x8A]  
1._1, _2是什么? :d mE/Tq  
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。 FR(W.5[  
2._1 = 1是在做什么? =O/Bte.  
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。 vN v?trw  
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。 T}~TW26v  
BT{;^Hp  
J=V  
三. 动工 gmTBT#{6yH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wZrFu(_  
xQ?>72grP  
g14*6O:  
#kg`rrF r  
template < typename T > Pms@!yce  
class assignment ^<]'?4m]  
  { [^>XR BSm  
T value; a"~o'W7  
public : _8K+iqMZG  
assignment( const T & v) : value(v) {} z,HhSW?&^  
template < typename T2 > }v(wjD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6*8Wtq  
} ; vr!J3H f  
91 jRIB  
 Xo^8o0xi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 AXfU$~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,OZ  
h\RX/C!+  
D6SUzI1+H  
|1tKQ0jg  
  class holder FU|brS t  
  { xh6(~'$  
public : {N(qS'N  
template < typename T > h!"2Ux3!x  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const DF%d/a{]  
  { ~%hdy @  
  return assignment < T > (t); [|\6AIoS  
} mrGV{{.  
} ; -15e  
s8j |>R|k  
5zuwqOD*  
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: sYTz6-  
lR(9;3  
  static holder _1; MB}nn&u#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M!mL/*G@YE  
Q G) s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j:9M${~  
而不用手动写一个函数对象。 HKN|pO3v  
%V_ XY+o  
dQX-s=XJ  
, c.^"5  
四. 问题分析 _h%Jf{nu  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 gqaM<!]  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 dg D-"-O  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mY|c7}>V;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 sA0 Ho6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 AR"2?2<mJ7  
wG3L+[,  
五. 问题1:一致性 .=y=Fv6X  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 0 9H rn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D#jwI,n}x  
= XZU9df  
struct holder 3 ML][|TR  
  { OjU{r N*  
  // fif;n[<  
  template < typename T > DR"Y(-xl  
T &   operator ()( const T & r) const x0 7 =  
  { }2 S.  
  return (T & )r; [o^$WL?c  
} o Rfb4+H&  
} ; h*%p%t<  
:@w~*eK~  
这样的话assignment也必须相应改动: :J;U~emq  
8)B{x[?|  
template < typename Left, typename Right > Za.}bR6?Y  
class assignment [d`Jw/4n  
  { YSjc=  
Left l; {R$`YWk  
Right r; +h) "m/mE  
public : LpHGt]|D  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L K&c~ Uy  
template < typename T2 > j/v>,MM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3 9 8)\3o  
} ; UrniJB]  
:kZ]Swi 5  
同时,holder的operator=也需要改动: *h^->+0n  
m:_#kfC&K"  
template < typename T > deVd87;@7[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }OkzP)(  
  { .0Ud?v>=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6:_~-xG  
} 3mgvWR  
%p7 ?\>  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 +V=<vT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d`\SX(C  
U$:^^Zt`B  
return l(rhs) = r; [*%lm9 x  
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。 l|g*E.:4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '! >9j,BJ  
<I,4Kc!  
template < typename Tp > <3Ftq=  
class constant_t nC:T0OJv  
  { ^Ks1[xc*`  
  const Tp t; @`.4"*@M  
public : 0+&WIs  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DksYKv  
template < typename T > NT6jwK.?)?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R ENCk (  
  { [gzaOP`f  
  return t; bbL\xq^  
} s'O%@/;J  
} ; ft"-  
@Y~gdK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Y XhZWo{B  
下面就可以修改holder的operator=了 y)r`<B  
HoBx0N9\2  
template < typename T > .M6. ]H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const GTs,?t16/  
  { tmGhJZ2j  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GEPWb[Oa  
} `n+uA ~  
!&%KJS6p4  
同时也要修改assignment的operator() pI@71~|R  
kn#?+Q  
template < typename T2 > 9WHE4'Sa  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } l4gH]!/@  
现在代码看起来就很一致了。 q\tr&@4iC  
BDt$s( \  
六. 问题2:链式操作 4Q+,_iP  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -O} )Y>=}  
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。  v9T 3=  
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。 |E13W  
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。 MpKXC   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1D%P;eUDp  
x. t< @y~  
template < typename T > ;apLMMsWC  
struct result_1 g.\b@0Uy'  
  { AB $N`+&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (~@.9&cBD  
} ; S 1k*"><  
Q_ T,=y  
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: d 6Y9D=O  
['QhC({  
template < typename T > $y;w@^  
struct   ref II^Rp],>  
  { 'q}Ud10c  
typedef T & reference; Y1o[|yt W  
} ; QXI~Toddj  
template < typename T > #h.N#{9  
struct   ref < T &> Eq@sU?j  
  { R14&V1 tZ  
typedef T & reference; >MJ %6A>  
} ; Gn7\4,C  
mq{Z Q'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )t~ad]oM  
Tw\@]fw  
template < typename T > HubG>]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tE>FL  
  { I N@ ~~  
  return l(t) = r(t); UXZ3~/L5 O  
} qX&+  
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。 Qfeu3AT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [,&g46x22  
t:dvgRJt*  
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 QAI=nrlp  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,T;sWl  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bLTX_ R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 W'Gh:73'}  
最后的布局是: \*PE#RB#6  
                Add l=" (Hp%b  
              /   \ qY&(O`?m&  
            Divide   5 Cpzdk~+H  
            /   \ tzl,r"k3  
          _1     3 tL&_@PD)3  
似乎一切都解决了?不。 `-nSH)GBM  
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。 bSM|"  
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。 {? yRO]  
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: C\rT'!Uk\Q  
ZyDf@(z`  
template < typename Right > DmoY],9I+p  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const oCwep^P(v  
Right & rt) const bO6z;D#  
  { "-fyX!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &=zJ MGa  
} 0"-H34M <D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D _\HX9  
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。 SdufI_'B  
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。 AU*]D@H  
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。 ldG8hK  
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。 M|y!,/'  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? G>Bgw>#_  
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: / /G&=i$  
* *A JFc  
template < class Action > vU/sQt8  
class picker : public Action qHrIs-NR  
  { 5m;pHgkb  
public : <)cmI .J3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,:.8s>+i  
  // all the operator overloaded KW0KXO06a  
} ; c5CxR#O  
a"+VP>4  
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。 b6g9!  
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: 9~,!+#  
GNG.N)q#C  
template < typename Right > : Q,O:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q9zeN:><  
  { j%vxCs>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )W@  
} L7II>^"B  
),<h6$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "{{@N4^  
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。 PzjIM!>  
4/o9K*M+  
template < typename T >   struct picker_maker 54JI/!a  
  { &=8ZGjR< }  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $ z+ =lF  
} ; Z\-Gr 2k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DL_M#c`<  
  { hHt.N o  
typedef picker < T > result; qztL M?iV  
} ; L8;`*H  
e mq%" ;.  
下面总的结构就有了: 8BIPEY -I?  
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。 Xp^>SSt:4  
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。 B]D51R\}VE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 X bV?=  
至此链式操作完美实现。 -r_Pp}s  
XF4NRs  
RvW>kATb_F  
七. 问题3 m[5ed1+  
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。 lKirc2  
Qe<c@i"  
template < typename T1, typename T2 > Tq6@ 1j6p  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QD[l 6  
  { IetV]Ff6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P.|g4EdND  
} ~fA H6FdZ\  
iow8H' F  
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: =66,$~g{  
w68VOymD/  
template < typename T1, typename T2 > I>3G"[t  
struct result_2 v2#qs*sW8  
  { Zfr?(y+3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; * 8D(Lp1  
} ; vCR\lR+  
TwE&5F*  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? nYY'hjZ  
这个差事就留给了holder自己。 MU_ >+Wnf  
    c_2kHT  
%8L5uMx  
template < int Order > ; UjP0z  
class holder; `^E(P1oJ3  
template <> 5.)/gK2$  
class holder < 1 > )\0c2_w>  
  { j%&^qD,  
public : iQaFR@  
template < typename T > f1VA61z{)  
  struct result_1 20uR?/|@  
  { *r3u=oWb  
  typedef T & result; -aMwC5iR@  
} ; K[|d7e  
template < typename T1, typename T2 > jr5x!@rb  
  struct result_2 W/R-~C e  
  { Y)4D$9:  
  typedef T1 & result; YI?y_S  
} ; ~Urj:l  
template < typename T > Ib4 8`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ">RDa<H]  
  { <$;fOp  
  return (T & )r; 8>jd2'v{  
} Y-,1&$&  
template < typename T1, typename T2 > 0g(hY:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )%OV|\5#  
  { hAZ"M:f  
  return (T1 & )r1; tU7eW#"w  
} I1(, J  
} ; SY2B\TV  
7,"1%^tU  
template <> xF{<-b  
class holder < 2 > =M9Od7\J  
  { 'W j Q  
public : }F R yG%  
template < typename T > f&>Q 6 {*]  
  struct result_1 J`3 p Xc$.  
  { UIv 2wA2  
  typedef T & result; Z-j%``I?h  
} ; pr-!otz  
template < typename T1, typename T2 > |5,q54d(K  
  struct result_2 ,G,T&W  
  { e~we YGK  
  typedef T2 & result; {/ _.]Vh  
} ; $NWI_F4  
template < typename T > r).S/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Fx0<!_tY-  
  { [OsW   
  return (T & )r; >b/0i$8  
} L*VGdZ  
template < typename T1, typename T2 > ;z7iUke0%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A! 1>  
  { }g _#.>D+  
  return (T2 & )r2; SR S~s  
} T ~t%3G  
} ; 6q8qq/h)  
{ lLUZM  
U=%S6uL\bx  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 fr\UX}o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @,sg^KB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ? B^*YCo7(  
4 ITSDx  
return l(i, j) = r(i, j); 15gI-Qb  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) JWrvAM$O  
+B'9!t4 2  
  return ( int & )i; F:M3^I  
  return ( int & )j; hD l+  
最后执行i = j; *Qg/W? "m  
可见,参数被正确的选择了。 ]}G (@9  
}EO n=*  
+;z4.C{gM  
4aZsz,=  
e}}xZ%$4|  
八. 中期总结 n|L.d BAs]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: obX|8hTL%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 KFCzf_P!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 yZ+o7?(2p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P*(lc:  
}`  
AC(}cMM+  
s6).?oE  
\"PlM!0du  
;mo}$^49*  
九. 简化 W?R$+~G  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 F1|4([-<]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P[ KJuc  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 8N8B${X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 } ho8d+A  
  +-*/&|^等 z/rN+ ,  
2. 返回引用。 #!y|cP~;I  
  =,各种复合赋值等 P67r+P,  
3. 返回固定类型。 !Nl"y'B|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v?h#Ym3e<  
4. 原样返回。 &2#x(v  
  operator, K22W=B)Ln  
5. 返回解引用的类型。 )kgy L,9  
  operator*(单目) ~&4,w9b)j  
6. 返回地址。 it>FG9hVo  
  operator&(单目) mKnkHGM  
7. 下表访问返回类型。 vC J  
  operator[] OBN]bvCJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]b<k%  
  operator<<和operator>> UmQ 9_H7  
KY"W{D9ib  
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%*o7"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +5);"71  
;Cyt2]F  
template < typename Left > &g@?{5FP  
struct value_return UwdcU^xt9  
  {  D[]vJ  
template < typename T > oOe5IczS(  
  struct result_1 {My/+{eS!?  
  { %t%+;(M9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b9w9M&?fT  
} ; D 7H$!(F>  
Ty#L%k}-t  
template < typename T1, typename T2 > Q} f=Ye(&}  
  struct result_2 kfA%%A  
  {  }e9:2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )BS./zD*[<  
} ; ^i#q{@g  
} ; cD2}EqZ 9  
o $p*C  
0xC{Lf&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T6- e  
YJXh|@LT  
下面我们来剥离functor中的operator() /_w oCLwQ#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v*l1"0$  
o& $Fc8bH  
return l(t) op r(t) {Sd{|R_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  [Fr.ik  
return op l(t) LYavth`@h  
return op l(t1, t2) Eh0R0;l5>  
return l(t) op *wyaBV?*K  
return l(t1, t2) op J0lTp /  
return l(t)[r(t)] =JNoC01D  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qV^,muyoG  
@y)-!MHN(8  
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: kUn55 l  
单目: return f(l(t), r(t)); ~N_\V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); D`r:`  
双目: return f(l(t)); [ZOo%"M_Y  
return f(l(t1, t2)); <q%buyQna  
下面就是f的实现,以operator/为例 d5+ (@HSR  
SS@# $t:  
struct meta_divide #ra:^9;Es:  
  { AXz'=T}{  
template < typename T1, typename T2 > )5)S8~Oc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B]InOlc47  
  { &FIPEe#n  
  return t1 / t2; ^0A'XCULG  
} mTYEK4}  
} ; # TC x8]F  
do7 [Nj  
这个工作可以让宏来做: &D>e>]E|P  
|z Gwt Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 70a7}C\/o  
template < typename T1, typename T2 > \ "+r8izB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7oh6G  
以后可以直接用  ]6W#P7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B.;/N220P  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 -`FTWH  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) KE&Y~y8O\  
\ d+&&ns  
mn?< Zz  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 X9#Od9cNaC  
'X"@C;q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Mfuw y  
class unary_op : public Rettype 92bvmP*o4  
  { 9eH(FB  
    Left l; 6|rqsk  
public : ) #9/vIQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \zR{D}aS  
Elh: %dr Q  
template < typename T > IdUMoLL?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  o-_0  
      { >QU1_'1r  
      return FuncType::execute(l(t)); 5L"{J5R}  
    } g(>;Z@Y  
/H^=`[Mr  
    template < typename T1, typename T2 > =sPY+~<o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3 =KfNz_  
      { q[ ] "`?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); pZuYmMP  
    } Txj%o5G  
} ; }>6=(!  
,/C<GFae  
@w[WG:-+  
同样还可以申明一个binary_op mBhG"0:  
="P 3TP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e 9U\48  
class binary_op : public Rettype T8JM4F  
  { peY(4#  
    Left l; W0K&mBu  
Right r; \vs,$h  
public : kb Fr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $oHlfV/!  
L/1?PM  
template < typename T > 89Svx5S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k 9R_27F  
      { S92'\2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Bi ]`e_(}  
    } #'mb9GWD3  
KxqT5`P&  
    template < typename T1, typename T2 > !O-q13\Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #%il+3J  
      { <=/v%VXPm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); x;# OM  
    } -P]J:7*0?\  
} ; xV:.)Dq9  
G9<p Yt{:  
tYC`?HT  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 - (VV  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `Yn^ -W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vHZw{'5y  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 K8$Hg:Ky-/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @sO*O4os>  
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。。。 \5BI!<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]0GOSh  
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) aEW Z*y  
下面是修改过的unary_op 2[}^ zTtA  
9TjAEeU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .Kv>*__-Q  
class unary_op :@I?JSi  
  { R4"["T+L`  
Left l;  (d |  
  $h0]  
public : {6!Mf+Xq  
yb2*K+Kv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9t(B{S  
]F r+cP  
template < typename T > i,NN"  
  struct result_1 N'+d1  
  { L[)+J2_<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2T<QG>;)j  
} ; 7 6~x|6)  
"!i7U2M'  
template < typename T1, typename T2 > :c"J$wT/  
  struct result_2 nchhNU  
  { I1=YSi;A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >G92k76G  
} ; m0t 5oO  
WW2VW-Hk  
template < typename T1, typename T2 > 4f ~CG r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /7De .O~H  
  { v1?P$f*g  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l7Y^C1hM  
} 5m&{ f>]T  
v_J\yW'K  
template < typename T > o^wj_#ai$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j_-$xz5-  
  { - o$S=  
  return OpClass::execute(lt(t)); (k"|k  
} vQ^a7  
"5Bga jrB  
} ; WM}:%T-  
B< P H7  
d~tG#<^`  
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 k[R/RhHQ,  
好啦,现在才真正完美了。 z kYl IUD  
现在在picker里面就可以这么添加了: g-U'{I5F  
7Av/ZS  
template < typename Right > d i`}Y&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =L{lt9qQz  
  { _SjS^z~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #dE#w#=r  
} J\b,rOIf  
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。 \/$T 3f`x  
ptQr8[FA  
=\e}fyuK  
2w)0>Y(_  
}P#%aE&-  
十. bind .!RBh LH_g  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 PA 5ET@mD  
先来分析一下一段例子 M.zS +  
;'!U/N;-  
2x{@19w)C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 17tph;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .qi$X!0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 aCcBmc  
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。 S&}7jRH1  
我们来写个简单的。 9Gfm?.O5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s@OCj0'l  
对于函数对象类的版本: X ~%I(?OX  
@y[Zr6\z  
template < typename Func > Yr-a8aSTE5  
struct functor_trait @xH|(  
  { 9E)*X  
typedef typename Func::result_type result_type; E^zgYkZO  
} ; -20o%t  
对于无参数函数的版本: p<Wb^BE  
xY(+[T!OF  
template < typename Ret > ZD/>L/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9xP{#Qa  
  { K20n355uE  
typedef Ret result_type; TDBWYppM  
} ; BWFl8 !_X  
对于单参数函数的版本: /p~"?9b[ i  
\)eHf 7H  
template < typename Ret, typename V1 > ~0w7E0DE[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Gg|'T}0X  
  { 4*&x% ~*  
typedef Ret result_type; yZ~<! 5.P  
} ; EXH{3E54)`  
对于双参数函数的版本: SJoQaR,)>  
yc|C}oQF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "5 PP<A,F(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n{d}]V@  
  { T#6']D  
typedef Ret result_type; q#LwM]<.@>  
} ; 7s; <5xc  
等等。。。 D$q"k"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |Yh-`~~A"  
5'@J}7h  
template < typename Func > [&|Le;h  
struct func_return 0){%4  
  { 2hEB?ZAQZ  
template < typename T > {S%)GvrT  
  struct result_1 yT`[9u,  
  { /%po@Pm#I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Wy@Z)z?  
} ; D@uw[;Xb5  
`IOp*8  
template < typename T1, typename T2 > MVg`6&oH  
  struct result_2 >hoIJZP,  
  { X_C9Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;_amgRP7$  
} ; H$KE*Wwq  
} ; Fx4C]S  
pP68jL  
aO.'(kk8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;!, ]}2w*X  
E$.|h;i]Q  
template < typename Func, typename aPicker > fU@}]&  
class binder_1 ~'dnrhdme  
  { L Tp5T|O  
Func fn; <4bv=++pS  
aPicker pk; Ictc '#y  
public : uEWWY t  
+cvz  
template < typename T > GsqR8n=  
  struct result_1 vVc:[i  
  { Z{+h~?63  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bv9\Jp0c  
} ; jec03wH_0  
]/p0j$Tq$  
template < typename T1, typename T2 > M$1+,[^f  
  struct result_2 }U7>_b2  
  { qnW5I_]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l<PGUm:_  
} ; Fly@"W4a  
'&Q_5\Tn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g,Kb9['  
ZB:Fjq  
template < typename T > !s.G$ JS<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tirw{[X0n  
  { CEc& G  
  return fn(pk(t)); V:6#IL  
} -Hh$3U v  
template < typename T1, typename T2 > UYW%% 5p?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9r+`j  
  { Vyj>&"28  
  return fn(pk(t1, t2)); 1]A%lud4  
} $Bz|[=  
} ; JnhHV(H  
o%h\55S  
B5#a 4G.  
一目了然不是么? UL; d H  
最后实现bind @_Aqk{3  
^4Tr @g#]"  
}CsUZ&*&  
template < typename Func, typename aPicker > 5U|f"3&8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ijr*_=  
  { [4kx59J3b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :|<D(YA  
} lcJ`OLG  
ll1?I8}5|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vMzR3@4e  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 L45&O *%  
YM3oqS D  
十一. phoenix }n 6BI}n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BS*cG>T  
#Vv*2Mc  
for_each(v.begin(), v.end(), o1MbHBb  
( ?Y ) Qy,  
do_ 20^F -,z  
[ -ud~'<k  
  cout << _1 <<   " , " k :7UU4M 5  
] 8Qu7x[tK?  
.while_( -- _1), 9`dQ7z.8t  
cout << var( " \n " ) =)Ew6} W6  
) >gFF>L>  
); _ H$ Cm  
TT .EQv5  
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: zY[6Ia{L  
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 R{!s%K&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 zq4,%$y8|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]!YzbvoR  
xVfJ ]Y  
QlJCdCSy  
template < typename Cond, typename Actor > "uGJ\  
class do_while 2r?g|< :  
  { q5lRc=.b[  
Cond cd; Cd7 j G  
Actor act; Se"\PxBR  
public : K_]LK  
template < typename T > rM[Ps=5  
  struct result_1 *Ei~2O}  
  { |YZ`CN<  
  typedef int result_type; QV{Nq=%]  
} ; {zbH.V[  
i`2Q;Az_P6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7X|&:V.s|  
Lrq+0dI 65  
template < typename T > jt3s;U*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mu Z\<;W$  
  { c1|o^eZ  
  do #A:I|Q1$g  
    { xd(AUl4qY  
  act(t); k]R O=/ ?M  
  } (4M#(I~cE  
  while (cd(t)); JB+pd_>5  
  return   0 ; bn<&Xe  
} RF6(n8["MW  
} ; J'@ I!Jc  
<+_OgF1G  
B'yN &3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U%gP2]t%cs  
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::KjB 0  
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。 WgE~H)_%  
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。 VrF]X#\)  
下面就是产生这个functor的类: 2Q9s?C   
He#+zE ;  
_<t3~{qUT  
template < typename Actor > JFYeOmR+l  
class do_while_actor |8+<qgQ  
  { @D0Ut9)  
Actor act; iY;)R|6  
public : ucoBeNsHx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =b`>ggw#  
(5km]`7z  
template < typename Cond > aEZl ICpU7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Aba6/  
} ; YXV![gw0  
K<|b>PI.s  
ZR..>=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 OE4 2{?)  
最后,是那个do_ y;<jE.7>  
]~ec] Y  
v]VIUVd  
class do_while_invoker /&kZ)XOi  
  { q".l:T%|C}  
public : (B$2)yZY  
template < typename Actor > e#_xDR:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Bct>EWQ  
  { v`wPdb  
  return do_while_actor < Actor > (act); )j6S<mn  
} 5fVdtJk7  
} do_; ?:U6MjlQ"{  
oWXvkDN   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &2QN^)q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 rycscE4,  
最后来说说怎么处理break和continue uO"@YX/  
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。 i}HF  
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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