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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )5~T%_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M.t,o\xl  
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, U|tacO5w`  
= NZgbl  
f0sLe 3  
03v+eT  
  class filler j;@a~bks6z  
  { heou\;GI"  
public : +5*bU1}O  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $.4A?,d  
} ; L<@*6QH  
 5)'Y\~2  
ajk}&`Wj"  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: B2Y.1mXq  
NL$z4m0  
}k-8PG =  
^rO"U[To  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1bQO:n):~  
c.Sd~k:3  
|YROxY"ML  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >P~*@>e  
*{#C;"  
!'^l}K>  
4jebx jZ  
二. 战前分析 k-=lt \?  
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。 6R<+_e+v  
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 rIcgf1v70  
yjL+1_"B  
?SFQx \/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j [lS.Lb  
  /* --------------------------------------------- */ 06^/zr  
vector < int *> vp( 10 ); z6@8IszU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [?I<$f"  
/* --------------------------------------------- */ HP]5"ziA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); OS@uGp=  
/* --------------------------------------------- */ iZy>V$Aq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); dB6 ,pY(  
  /* --------------------------------------------- */ u'#/vT#l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !;|#=A9  
/* --------------------------------------------- */ F*@2)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); iKrk?B<  
we`BqZV  
SXqB<j$.;  
/i>n1>~yn  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]-X6Cl  
1._1, _2是什么? bpZA% {GS  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 uPl}NEwU|  
2._1 = 1是在做什么? f^1J_}cL  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &Ril[siw  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 bl a`B=r  
w6!97x  
AH&RabH2  
三. 动工 V 9$T=[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: AE~a=e\x  
i8e*9;4@  
P1rjF:x[*  
2kVZlt'y  
template < typename T > 8b'@_s!_  
class assignment \DujF>:  
  { UU>+b:  
T value; tNr'@ls  
public : bI:W4y>I=  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5e,u*J]  
template < typename T2 > |3e+ K.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } v2rO>NY4  
} ; $aJ6i7C,j}  
<{k{Coy  
3f^Pr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \h=*pAf  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \OkZ\!<hg  
|E?r+]  
<">epbV6  
C3W4:kbau  
  class holder kR97 )}Y  
  { M;y*`<x  
public : zJy=1r  
template < typename T > YdO*5Gb6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tWy.Gz\  
  { tlp,HxlP  
  return assignment < T > (t); ZN)EbTpc\a  
} <(>t"<  
} ; 9.\SeJ8c  
*`"+J_   
#'1dCh vZ  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: /Z?o%/bw:  
P05`DX}r,  
  static holder _1; -V{"Lzrfug  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7d%x7!E   
kqih`E9P7B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Skci;4T(  
而不用手动写一个函数对象。 7\%JJw6h  
1Mp-)-e  
qA)YYg/G  
Sk+XBX(}  
四. 问题分析 axUj3J>  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ow9a^|@a  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 r9{@e^Em  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -}UY2)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8_4!Ar>2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e%)iDt\j  
B;N<{Gb  
五. 问题1:一致性 ULz<P  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| bC:sd2s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 RKzty=j4  
Z S=H1  
struct holder k)7i^ 1U  
  { 7oF3^K'S  
  // {Cm!5QYy  
  template < typename T > ,L-/7}"VHA  
T &   operator ()( const T & r) const <!RkkU& 6  
  { 34!.5^T  
  return (T & )r; KX9IC 5pR  
} 7mYcO3{5{  
} ; +^(_S9CO  
-(?/95 Y  
这样的话assignment也必须相应改动: @-[}pZ/  
9#U]?^DJ@  
template < typename Left, typename Right > qzNb\y9G  
class assignment Jyg1z,B <  
  { ?SgFD4<~P  
Left l; aXj UDu7  
Right r; #d$z W4ur2  
public : GalSqtbmDt  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QGfwvFm  
template < typename T2 > K' `qR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1+$F= M~  
} ; k"cMAu.  
I[|Y 2i  
同时,holder的operator=也需要改动: btEyvqs~X  
9dA+#;?  
template < typename T > <rgK}&q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const p*lP9[7  
  { d)-ZL*o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); E{ c+`>CY  
} HL"c yxe  
id9QfJ9t  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 G3TS?u8Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dT'}:2  
*B!Ox}CI.L  
return l(rhs) = r; JR]elRR  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 0=HB!{ @  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %HpPTjAW  
}:faHLYT  
template < typename Tp > N}U+K  
class constant_t ]dGH i \  
  { 4dFr~ {  
  const Tp t; .Xp,|T  
public : ZPw4S2yw3.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} c\o_U9=n  
template < typename T > w~Q\:<x&~Z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Sc{&h8KMTb  
  { DDkN3\w  
  return t; h?dSn:Y\?  
} heIys.p  
} ; D+uo gRS61  
YQ:$m5ai  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 j;}-x1R  
下面就可以修改holder的operator=了 s:6K'*  
d)uuA;n  
template < typename T > ZVH 9je  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )x\%*ewY  
  { P<R^eLZ<&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); DI8I'c-P  
} Wtu-g**KN  
9{fP.ifdv7  
同时也要修改assignment的operator() &M@ .d$<C  
|GQq:MB;z  
template < typename T2 > W gyRK2#!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `?=3[  
现在代码看起来就很一致了。 ( ww4(  
KB~[nZs7  
六. 问题2:链式操作 'vVt^h2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b&`~%f-  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 >(H:eRKq  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 x/{-U05  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 -5og)ZGVUA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^jL)<y4`  
?qsLR  
template < typename T > 46T(1_Xt~  
struct result_1 y g(Na  
  { ' u<IS/w  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }Jh.+k|_  
} ; aK6dy\  
XixjdBFP  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: am/}V%^  
.a2R2~35  
template < typename T > (^B1Kt!<  
struct   ref prS%lg>  
  { /Hk})o_  
typedef T & reference; Pn4.gabE  
} ; z@IG"D  
template < typename T > g5 *E\T%8  
struct   ref < T &> P51cEhf  
  { FYik}wH]  
typedef T & reference; >yn?@ve@  
} ; 5,XEN$^  
*.w6 =}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: a+z>pV|  
p\_3g!G'  
template < typename T > 2|ee`"`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^~l@ _r  
  { xp:I(  
  return l(t) = r(t); z<t2yh(DF  
} V8F! o  
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。 Oq<3&*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !8|r$mN8  
bhRa?wuoY  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 R $<{"b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !2AD/dtt   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;ja~Q .}4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 oD2! [&  
最后的布局是: ? XVE {N  
                Add rJf{YUZe  
              /   \ a++gwl  
            Divide   5 @)Vb?|3  
            /   \ nO6UlY  
          _1     3 2va[= >_  
似乎一切都解决了?不。 2IHS)kkT|  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 .DwiIr'  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 j# c@dze  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =\ 8 x  
)$Ib6tYY  
template < typename Right > ]Y$Wv9 S6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nO`[C=|  
Right & rt) const ^WWr8-  
  { s +S6'g--  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W)Y-^i5  
} #('R`~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8yI4=P"F,  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 6&E[hvu  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 5![ILa_  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 nY;Sk#9  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 5<GeAW8ns]  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? O '#FVZ.g  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: '9vsv\A&  
.I{u[ "  
template < class Action > A ][ ;v  
class picker : public Action r!{i2I|  
  { 8$JJI( {bH  
public : (F;*@Z*R  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1F0];{a  
  // all the operator overloaded 56c3tgVF  
} ;  ]E :L  
"6WJj3h N  
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。 kN<;*jHV  
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: 8=f+`e  
}3 ~*/30V  
template < typename Right > FLsJ<C~/~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "9c!p  
  { ]EN&EA"<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i%f C`@  
} ,,EG"Um6  
U;ujN8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !f!YMpN  
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。 !: vQg+S  
b+AxTe("  
template < typename T >   struct picker_maker gi:M=  
  {  5B1,,8P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e=jtF"&  
} ; qoph#\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fk2Uxg=[  
  { C_[ d  
typedef picker < T > result; ?<0'h{zNy  
} ; #"C* dNAB  
~h+B&F+5  
下面总的结构就有了: =fy.'+  
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。 ]t17= Lr?  
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。 1G(wESe  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \ X6y".|-  
至此链式操作完美实现。 zuJ` 704  
GXv2B%i8  
[m x}n+~  
七. 问题3 - 3<&sTR  
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。 /'v!{m  
+K=RMqM-8  
template < typename T1, typename T2 > geM`O|Np  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sSiZG  
  { Z>NA 9:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &&}c R:U,  
} w3>G3=b  
?q'r9Ehe  
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: Xn!=/<TIVz  
&$qIJvMiK  
template < typename T1, typename T2 > su-0G?c  
struct result_2 q{yzux  
  { gs@^u#O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z;0]T=g  
} ; [ifQLsHA  
OWN|W,  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? S[rfcL"  
这个差事就留给了holder自己。 A}"uEk(R  
    oY@]&A^ah  
k'[\r>T  
template < int Order > hB:+_[=Kj.  
class holder; G<*h,'B  
template <> ,=%c e  
class holder < 1 > [h\_yU[ P  
  { FQJFq6l  
public : 2NL|_W/  
template < typename T > ;ov}%t>UD  
  struct result_1 DEv,!8  
  { _B]Bd@<w  
  typedef T & result; 3 }rx(  
} ; ,.gI'YPQC  
template < typename T1, typename T2 > 4x/u$Ixzh=  
  struct result_2 H/G;hk  
  { 3bugVJ9 3  
  typedef T1 & result; i)ibDrX!I  
} ; J2`OJsMwWe  
template < typename T > 52 DSKL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .9!&x0;  
  { *EtC4sP  
  return (T & )r; Gg7ZSB 7  
} aUBu"P$J  
template < typename T1, typename T2 > `\-MpNw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6z67%U*8r  
  { KkHlMwv  
  return (T1 & )r1; 1[dQVJqMp(  
} dp1t]  
} ; W?@+LQa??  
YGq-AB  
template <> 9+>%U~U<  
class holder < 2 > u-dF ~.x  
  { E~Y%x/oX  
public : {O[ !*+O  
template < typename T > 1`n ZK$  
  struct result_1 VqB9^qJ]!  
  { &cx]7:;  
  typedef T & result; w?c~be$  
} ; 4_Rv}Y d  
template < typename T1, typename T2 > &-Z#+>=H(  
  struct result_2 :Z5kiEwYM  
  { >LB x\/  
  typedef T2 & result; h6Hop mWVx  
} ; odq3@ ziO  
template < typename T > tbi(e49S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gem+$TFq  
  { n<sA?T  
  return (T & )r; h1?.x  
} -IS?8\ Q<  
template < typename T1, typename T2 > n~&e>_;(.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \cq.M/p  
  { q/YO5>s15  
  return (T2 & )r2; =0mGfT c  
} o Bp.|8-  
} ; 5s2/YG=  
>5]w\^QN9_  
" []J[!}x  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 L2y{\<JC"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |.U- yyz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ["?WVXCF8|  
< 'qtqUL\  
return l(i, j) = r(i, j); kI$p~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M7IQJFra  
DWJkN4}o  
  return ( int & )i; /K#J63 ,  
  return ( int & )j; ]G2%VKkr  
最后执行i = j; C}mWX7<Z.  
可见,参数被正确的选择了。 e%DF9}M  
~;Xkt G:  
I*i$!$Bx2  
"LH*T  
m-!z(vcn  
八. 中期总结 \A3yM{G~+  
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: SxCzI$SGu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,_t}\7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;]h:63 S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'r?OzFtxh  
g7W\  &  
I*)eP||  
(vf5qF^  
1]XIF?_D m  
j2|!h%{nI  
九. 简化 lf9_!`DGV  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 *C?x\.\C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V.274e  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Pi|oO-M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  =!Y{Mz  
  +-*/&|^等 /%GMbO_  
2. 返回引用。 TDQh^Wo  
  =,各种复合赋值等 KbV%8nx!!  
3. 返回固定类型。 zoBjrAyD  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >'zp  
4. 原样返回。 %4E7 Tu,1  
  operator, Ycx$CU C  
5. 返回解引用的类型。 0#KB.2AP  
  operator*(单目) *`V-zD  
6. 返回地址。 pBu~($%d  
  operator&(单目) DV~1gr,\  
7. 下表访问返回类型。 4==Lt Ep  
  operator[] \ow0Y >  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #TSLgV'U  
  operator<<和operator>> W(tXq  
aw:0R=S,>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {*C LWs4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p^``hP:J  
.el_pg  
template < typename Left > JZ=a3)x"  
struct value_return FR@ dBcJUU  
  { 7u^6`P  
template < typename T > Gu_Rf&:  
  struct result_1 0IM#T=V  
  { !kfnqe?|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [}_ar  
} ; 7e"(]NC84  
g)iSC?H  
template < typename T1, typename T2 > !f\6=Z?>3  
  struct result_2 DEC,oX!bI1  
  { ptuW}"F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u$[T8UqF  
} ; ~1h-LbFI2  
} ; =kLg)a |  
*WgP+"h  
&WHEPdD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6%_d m'  
0\U28zbMJw  
下面我们来剥离functor中的operator() M$gy J!Pb  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qQ6NxhQo  
(Qq$ql27  
return l(t) op r(t) Q\:'gx8`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {w^flizY  
return op l(t) h OboM3_  
return op l(t1, t2) qwaw\vOA  
return l(t) op 4p~:(U[q  
return l(t1, t2) op (<.1o_Q-LU  
return l(t)[r(t)] +T^m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :7!/FBd  
8LwbOR"  
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: 9H3#8T] ;  
单目: return f(l(t), r(t)); sEvJ!$Tt?I  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }%R6Su]y  
双目: return f(l(t)); xt"/e-h }  
return f(l(t1, t2)); ^j=_=Km]  
下面就是f的实现,以operator/为例 m x,X!}  
.[Sv|;x"E  
struct meta_divide *<#&ne 8  
  { a}c(#ZLs  
template < typename T1, typename T2 > 1 )j%]zd2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;|/7o@$ n  
  { 3G8uXB_`}  
  return t1 / t2; ._tv$Gd@k  
} dYV)lMJ*  
} ; +uwjZN'9a  
$ 9DZ5"  
这个工作可以让宏来做: c/2OR#$t  
|#2<4sd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s_Dl8O4u  
template < typename T1, typename T2 > \ i]$7w! r&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 65J'u N  
以后可以直接用 x{ZVq 4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) uX0wg  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 "3j0)  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) G:e}>'  
3^su%z_%  
f (n{7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 d) o<R;F  
\K?./*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y*Q( v  
class unary_op : public Rettype -I8%  
  { PUYo >eB)0  
    Left l; _Wb-&6{  
public : v*BA\&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S5Px9&N8(  
tc,7yo\".  
template < typename T > 8w*fg6,=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aQ~x$T|  
      { Mm[%v t40  
      return FuncType::execute(l(t)); uN\9c Q  
    } H*\ }W  
iGU N$  
    template < typename T1, typename T2 > Io"=X! k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UU ,)z  
      { $z,bA*j9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -owfuS?i=  
    } #i ]@"R  
} ; }> 1h+O  
~IWi @m{  
-=sxbs.aA  
同样还可以申明一个binary_op \A~  '&  
~V|!\CB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "4?hK  
class binary_op : public Rettype !eTS PM  
  { +`4}bc ,G  
    Left l; b{dzbmak  
Right r; c,~44Z  
public : J/=A f [  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]Ns&`Yn{  
' R@<4Ib|  
template < typename T > */+s^{W7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y3zO7*-@  
      { /1>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q,(&2./  
    } {Jy%h8n*  
\rN_CBM  
    template < typename T1, typename T2 > UQdQtj1'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =J'?>-B  
      { p.\KmEx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .6;B3  
    } GB+d0 S4  
} ; &T|-K\*  
/&|pXBY$;  
Yptsq@s  
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 LK%B6-;~-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =Ffq =<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G_<[sMC8  
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。 ~^C7(g )  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g`6wj|@ =W  
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。。。 <Ztda !  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 eJA{]^Zf  
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) .5ycO  
下面是修改过的unary_op *h%G4M  
KN`z68c4L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C}kJGi  
class unary_op k:qou})#4  
  { 7fE V/j  
Left l; te''sydUS  
  a?MtY EK2  
public : UKBMGzu2:  
1G;Ns] u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} MGz> ,c^wW  
Jqj6L993e  
template < typename T > &;skB.  
  struct result_1 ^0 lPv!2  
  { 4|L@oTzx  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dtBV0$  
} ; 3# (5Kco  
T> 'Vaxo  
template < typename T1, typename T2 > Iz8 ^? >X  
  struct result_2 !U!E_D.O  
  { 2"'8x?.V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MdjLAD)f+C  
} ; Os!22 O  
;$E[u)l  
template < typename T1, typename T2 > M(E_5@?3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *Kkw,qp/  
  { Ft rw3OxN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4<K`yU]"  
} *4:/<wI!  
xwxjj  
template < typename T > z{jAt6@7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fYjsSUnf  
  { ]."c4S_)|  
  return OpClass::execute(lt(t)); W>bW1h  
} kw~H%-,]  
k f!/9  
} ; ?KXQ)Y/su  
x=#5\t9  
.8!0b iS  
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 FxX3Pq8h  
好啦,现在才真正完美了。 $:N "*  
现在在picker里面就可以这么添加了: |P7f^0idk  
o)=VPUe  
template < typename Right > EI.Pk>ZIm  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =*}Mymhk(  
  { +|<&#b0Xd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); aF"Z!HD  
} hF7mJ\  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 PcHFj+:  
)YtL=w?L'  
05 Q8`  
jGhg~-m  
~&3"Mi&>`  
十. bind 8#u_+;,p  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 walRqlo@  
先来分析一下一段例子 UeMe4$m  
Kn$1W=B1.  
] *VF Ws  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3a}`xCO5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 mZVOf~9E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 51ebE`  
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(=9&c@]  
我们来写个简单的。 O9X:1>a@i  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c\{}FGC  
对于函数对象类的版本: C'2 =0oou  
Pq>[q?>?  
template < typename Func > I 47GQho  
struct functor_trait HHTsHb{7  
  { >m1V9A  
typedef typename Func::result_type result_type; ^!F5Cz 48  
} ; o=# [^Zv  
对于无参数函数的版本: dd7nO :]  
O)JUY *&I5  
template < typename Ret > gNN" H#=2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > sg"D;b:X  
  { Z"|P(]A  
typedef Ret result_type; xM//]  
} ; ]N"F?3J 8  
对于单参数函数的版本: X7d.Ie  
O\Mq<;|7m  
template < typename Ret, typename V1 > sVdK^|j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ('6g)@=\U  
  { 3e6Y  
typedef Ret result_type; q;zf|'&*7C  
} ; tq:tY}:4  
对于双参数函数的版本: %=4ak]As  
uBq3.+,x*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > u\6]^T6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :+Q"MIU  
  { y*b.eO  
typedef Ret result_type; dX@A%6#?  
} ; {Y:ZY+  
等等。。。 mhLRi\[c )  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r82o[+$u0K  
}t%>_  
template < typename Func > _d| 62VS  
struct func_return 1 j^c  
  { -A%?T"  
template < typename T > H'GYJ ?U"  
  struct result_1 k\#-6evT  
  { .83v~{n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -y*_.Ws9  
} ; `$sY^EX  
1H4Zgh U  
template < typename T1, typename T2 > /3[ 9{r  
  struct result_2 42>m,fb2[  
  { iqednk%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^_KD&%M6  
} ; bxdXZB n  
} ; iE^a%|?}  
V}|v!h[O8  
? TT8|Os  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "8muMa8Q%  
IiK(^:~%  
template < typename Func, typename aPicker > #>:(#^Uu  
class binder_1 CSL{Q  
  { y /:T(tk$  
Func fn; $C05iD  
aPicker pk; L=HVdeE  
public : |^PLZ>  
MFH"$t+  
template < typename T > [+l  
  struct result_1 Xs>s|_T  
  { @\T;PTD-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3Q$'qZw p  
} ; hygnC`|  
hiMyFvA4  
template < typename T1, typename T2 > +|?|8"Qg  
  struct result_2 IjDT'p_  
  { crNjI`%tw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _MdZDhtm  
} ; W>0"CUp  
=`1m-   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -N7xO)  
k?HrD"k"  
template < typename T > M[K0t>ih  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !rXcGj(k  
  { >WGP{  
  return fn(pk(t)); kWs+2j  
} ^V: "zzn&  
template < typename T1, typename T2 > ?cO8'4 bq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L8dU (P  
  { >Qm<-g  
  return fn(pk(t1, t2)); t[?a @S~6  
} dm2CA0   
} ; 3u4*ofjE5  
~y)bYG!G  
{M@@)27gW  
一目了然不是么? kPO6gdwq$  
最后实现bind   ^RV  
_3.G\/>[K  
p/hvQy E  
template < typename Func, typename aPicker > |0L=8~M(j  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e?!L}^f6X  
  { w#xeua|*I#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7<3U?]0  
} z+k=|RMau  
zkh hN"bX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3ximNQ} S  
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。 |"R_-U  
3^\?>C7  
十一. phoenix hD_5~d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: JY2/YDJ  
|.(CIu~b  
for_each(v.begin(), v.end(), 4bi NGl~  
( zj>aaY  
do_ h`5YA89  
[ rBD(2M  
  cout << _1 <<   " , " 2$ |]Vj*Zs  
] 3I"NI.>*  
.while_( -- _1), *K(k Kph  
cout << var( " \n " ) )u8*zwq  
) 1yBt/U2  
); :xFu_%7  
hIuMHq7h  
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: iiX\it$s  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %kh#{*q$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Q(510)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GIm " )}W  
46bl>yk9<  
\.H9$C$  
template < typename Cond, typename Actor > g@~!kh,TH  
class do_while F$Im9T6  
  { bVoU|`c  
Cond cd; 76-jMcGi  
Actor act; {~bIA!kAFI  
public : 4^DVW*OiI  
template < typename T > XXW]0{k:y  
  struct result_1 wG1y,u'  
  { ;} lT  
  typedef int result_type; G'f9N^w  
} ; <4bz/^  
j8GY`f#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} E6Q]A~  
A8pj~I/*-  
template < typename T > B<|VeU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mC i[Ps  
  { .u1X+P7  
  do ]~-*hOcQ4  
    { x\hWyY6J[  
  act(t); &{%MjKJ._  
  } Ia629gi5s  
  while (cd(t)); `)R?nV b   
  return   0 ; AF^T~?t  
} RU2c*q$^X  
} ; HA6G)x  
. yZm^&  
QsiJ%O Q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q}kfM^i  
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。 bfgz1 `u  
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。 ao#!7F  
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。 M[, D  *  
下面就是产生这个functor的类: 4% HGMr  
i S%  
OJAx:&]3  
template < typename Actor > <lMg\T?K  
class do_while_actor *>jjMyn  
  { R7K!A %  
Actor act; ''IoC j  
public : g"wxC@IR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &lAQ &  
wGvhB%8K  
template < typename Cond > zJ9v%.e  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %*lp< D  
} ; Q1Ux!$_  
)kYOHS  
pb#mg^8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b"``D ?  
最后,是那个do_ KP3n^ $~  
x97L6!  
No) m/17y  
class do_while_invoker Sp:l;SGd  
  { WsR+Np@c  
public : 4qhWm"&CM  
template < typename Actor > 5[C~wvO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [C1 LT2a  
  { bAf,aV/C&|  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7+}JgUh  
} fb .J$fX  
} do_; f/}  
dpwD8Q< U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !@G)$g=<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }j46L1T  
最后来说说怎么处理break和continue .WvlaPK  
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。 fXO_g  
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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