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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w `. T/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0V>ESyae5  
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, ~`~%(DA=  
C)J_lI{^  
<*A|pns  
yBPt%EF  
  class filler %0+h  
  { Y0Hq+7x  
public : +(=0CA0GE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?ae[dif  
} ; B8cBQv  
B@"SOX  
h V|v6 _  
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: "}'8`k+d  
KdOh'OrT9.  
o27 3|*  
VjA wn}eO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2YE;m&  
.0nn0)"  
l)tTg+:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1a($8>  
lgkl? 0!  
;mf4 U85  
&Q-[;  
二. 战前分析 @9}),hl`  
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。 TIcd _>TW  
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 a)3O? Y  
1A7%0/K-]  
Fb<n0[m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rao</jN.9  
  /* --------------------------------------------- */ P &;y] ,)E  
vector < int *> vp( 10 ); Zdv.PGn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9">zdFC'  
/* --------------------------------------------- */ UJee&4C-y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :V&N\>Wo  
/* --------------------------------------------- */ 0Y2\n-`z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {Oy9RES qc  
  /* --------------------------------------------- */ nc3sty1`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cZNi~  
/* --------------------------------------------- */ $x?NNS_ "J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6B7<  
j2RRSz&9  
[8,PO  
jrIA]K6  
看了之后,我们可以思考一些问题: cU7rq j_  
1._1, _2是什么? OJv}kwV  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 i LF^%!:X%  
2._1 = 1是在做什么? `d75@0:  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Gs+\D0o!  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :=rA Yc3]  
T#\p%w9d  
k1wCa^*gc  
三. 动工 .qSBh hH\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M6J/mOVx5  
z )5S^{(  
1s Br.+p  
A:kkCG!~Nf  
template < typename T > \M7I&~V  
class assignment GtF2@\  
  { UQ5BH%EPb  
T value; W@l+ciZ_  
public : 3AK(dC[ri  
assignment( const T & v) : value(v) {} zu52 p4  
template < typename T2 > BEln6zj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3=Z<wD s  
} ; Am=wEu[b  
K>kLUcC7Z  
+L0J_.5%^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Yj) e$f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hL0]R,t;'  
YZibi  
eK9TAW  
_().t5<  
  class holder k_!+V`Ro#  
  { i|%5  
public : Y&s2C%jT  
template < typename T > yIOLs}!SF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z!:'V]  
  { &eIGF1ws  
  return assignment < T > (t); @&5A&(  
} 9RxO7K  
} ; 4YLs^1'TG0  
AliRpxxd  
>\Z R*CS  
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: a\pi(9R  
('t kZt%8  
  static holder _1; JvkL37^ n:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t^.'>RwW|  
A:eG5K}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); snYr9O[E6  
而不用手动写一个函数对象。 Wt J{  
o 7G> y#Y  
(;}tf~~r  
/BpxKh2p  
四. 问题分析 m"Qq{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。 jJ~Y]dQi  
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。 G;TsMq  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U<47WfcW  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .^[_ V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nJJs% @y  
$b>}C= gt  
五. 问题1:一致性 7yI`e*EOD  
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?| iq6a|XGi  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 We}lx{E  
z856 nl  
struct holder s-k_d<  
  { $ [7 Vgs  
  // 5)'P'kVi7.  
  template < typename T > n|i"S`  
T &   operator ()( const T & r) const ^7aN2o3{  
  { (ZP87Gz  
  return (T & )r; "&lN\&:  
} 6:?rlh  
} ; }"zC >eX&  
'<@=vGsye  
这样的话assignment也必须相应改动: M3pjXc<O  
T&xt` |  
template < typename Left, typename Right > 6;oe=Q:Q  
class assignment GK{{7B  
  { :Q@)*kQH  
Left l; tNnyue{p  
Right r; IfV  3fJ7  
public : 1;&;5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [VSU"AJY  
template < typename T2 > otr>3a*'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0a2@b"l  
} ; LJQ J\bT?  
5j^NV&/_  
同时,holder的operator=也需要改动: E \{<;S  
]gEhE  
template < typename T > ;(6P6@+o  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;sPzOS9  
  { bJ3(ckhq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~kKrDLW+  
} %<Q*Jf  
o6}n8U}bk  
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。 D>sYPrf  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mBk5+KyT  
AQ{zx1^2>K  
return l(rhs) = r; nr2r8u9r  
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。 @Doyt{|T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +S~.c;EK  
Lz4eh WntO  
template < typename Tp > <@, $hso7:  
class constant_t eN-au/kN  
  { 68t}w^=  
  const Tp t; z?ucIsbR  
public : 5/I_w0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uS5o?fg\e  
template < typename T > I cF@F>>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $v27]"]  
  { TbhH&kG)1  
  return t; svhrf;3:  
} wu~hqd  
} ; O`W%Tr  
z,f=}t[.Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 uV]ULm#,i  
下面就可以修改holder的operator=了 %3=J*wj>D  
SUdm 0y  
template < typename T > A7-r <s  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~+n,1]W_  
  { %c/^_.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Un@\kAY  
} 3h=8"lRc  
Z<z;L<tJ 9  
同时也要修改assignment的operator() d'HOpJE  
KL3<Iz]  
template < typename T2 > dcq#TBo8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +m$5a YX  
现在代码看起来就很一致了。 x:z0EYL  
iI?{"}BZ  
六. 问题2:链式操作  [aW =  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2qj{n+  
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。 a/:XXy |  
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。 }E&NPp>  
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。 \cySWP[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \2!!L=&4G  
kDsIp=  
template < typename T > !,&yyx.  
struct result_1 |!*Xl) ]  
  { mh` |=M]8E  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hU {-a`  
} ; KS<Jv;  
zICI_*~  
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: {BV4h%P]:  
Fvl`2W94;  
template < typename T > }STYG`  
struct   ref i^2IW&+}e}  
  { T1 MY X  
typedef T & reference; ?b:_AO&  
} ; #@//7Bf%  
template < typename T > ]H[8Z|i""  
struct   ref < T &> >S#ul?  
  { ]T<^{jG  
typedef T & reference; >)#c\{ c  
} ; N}Vn;29  
VXKT\9g3A  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :)c80`-E  
t1i(;|8|  
template < typename T > W|R-J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +x1/-J8_sg  
  { i/qTFQst _  
  return l(t) = r(t); "yh Pm  
} ?]!vRmZ;  
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。 ^R_e  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?0vNEz[  
5K.+CO<  
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 bhg}-dto  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |nxdB&1n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ME+em1ZH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [ ]p"3 i  
最后的布局是: :pZ}*?\  
                Add l4T:d^Eb  
              /   \ la, h  
            Divide   5 ?2`$3[ET-  
            /   \ \{v,6JC  
          _1     3 &Ocu#Cb  
似乎一切都解决了?不。 I:;+n^N?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ecFi (eMD  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 bZ5n,KQA5  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 6 =>G#  
tOg=zXm   
template < typename Right > n0fRu`SNV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const d"&3Q_2CD  
Right & rt) const nQLs<]h1  
  { rc{o?U'^-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3M N  
} >t #\&|9I  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a%J /0'(d  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 LDQ e^  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 kL;t8{n  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 c@OP5L>{  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 K51fC4'{  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? !0jq6[&  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: >q9{  
v5 Y)al@  
template < class Action > L82NP)St  
class picker : public Action 4#2 ,Y!  
  { 5 ,ZRP'oI  
public : ^5x4q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Qp+lJAY  
  // all the operator overloaded X;]3$\F  
} ; wAz,vq=x  
b|wWHNEdb,  
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。 e "_"vbk  
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: 3- )kwy6L  
gA+YtU{z  
template < typename Right > .v l="<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const bZ1 0v;  
  { |"\lL9CT  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $4h04_"  
} 2Q 3/-R  
mxhW|}_-j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _z%\'(l+  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 G>j "cj  
i*A$SJ:}  
template < typename T >   struct picker_maker b,vL8*  
  { c#x7N9;"!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [Ekgft&  
} ; ]>*I)H)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u2om5e:  
  { %Fm`Y .l  
typedef picker < T > result; |{!Ns+'  
} ; WiwwCKjSa  
)#mW7m9M#  
下面总的结构就有了: '%$-]~   
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 J ZNyC!u  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ^EUQ449<p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 s9kTuhoK  
至此链式操作完美实现。 EK.c+Or,  
yOM -;h  
Qvs(Rt3?y  
七. 问题3 yT2vO_rH  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 E.Pje@d  
Xe> ~H4I9  
template < typename T1, typename T2 > ZS|Z98  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B1HQz@^  
  { iiQ||P}5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =b|)Wnt2f  
} Q0_M-^~WT  
v3 !byN^  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: X%*brl$D  
fCs\Q  
template < typename T1, typename T2 > YDdLDE  
struct result_2 FC~|&  
  { =/M$ <+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Zu)i+GeG  
} ; pC55Ec<  
?BXP}]  
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? R,fMZHAG  
这个差事就留给了holder自己。 @m }rQT  
    Z={UM/6w  
P] {B^,E  
template < int Order > zS,%msT^A  
class holder; B6^w{eXN  
template <> K7n;Zb:BR  
class holder < 1 > /5a$@%  
  { g%Th_=qy  
public : Cj`pw2.  
template < typename T > 1"*Nb5s  
  struct result_1 )^V5*#69D  
  { ,dGFX]P  
  typedef T & result; }39M_4a&  
} ; uKaf{=*  
template < typename T1, typename T2 > 6kgCS{MZ  
  struct result_2 9Ba|J"?Y k  
  { ]QjXh >  
  typedef T1 & result; tr#)iZ\  
} ; ?w c3 +?\J  
template < typename T > # khyy-B=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R.^Bxi-UG:  
  { x`/m>~_  
  return (T & )r; ROlzs}  
} WzNG<rG  
template < typename T1, typename T2 > N6-2*ES  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q&:92f\y  
  { ;[;S_|vZ=)  
  return (T1 & )r1; #8WR{  
} 2- |j  
} ; ^mQ;CMV  
Yg]FF`{p=  
template <> uv_P{%TK  
class holder < 2 > noB}p4  
  { &B{Jxc`VA  
public : #I*ht0++  
template < typename T > 7J)a"d^e  
  struct result_1 10QNV=yK7s  
  { 4)c"@Zf  
  typedef T & result; eO"\UDBV  
} ; ?U2g8D nFY  
template < typename T1, typename T2 > m+G0<E%  
  struct result_2 &].1[&M]  
  { 8B% O%*5`  
  typedef T2 & result; }I'>r(K  
} ; BLYk <m  
template < typename T > AS/\IHZ\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const joSr,'x  
  { ^LQ lfd  
  return (T & )r; A16-  
} Y/Gswcz  
template < typename T1, typename T2 > p-i]l.mT5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SE7 (+r  
  { Z<m'he  
  return (T2 & )r2; >GF(.:7  
} D%";!7u  
} ; !WVabdt  
SieV%T0t1  
]jT[dX|?  
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> >。 ";!1(xZr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VIlQzM;%^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: B?zS_Ue  
crOtQ  
return l(i, j) = r(i, j); dpOL1rrE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9zGKQ|X)  
7n3x19T  
  return ( int & )i; 5)zj){wL  
  return ( int & )j; oqU#I~ -  
最后执行i = j; C&#KdvN/r  
可见,参数被正确的选择了。 vpr @  
g he=mQ-  
W0,"V'C  
o dQ&0d  
H_nOE(i<z  
八. 中期总结 JqV<A3i  
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: j9 &AMg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Kd|l\k!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 sMpC4E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fw~%^*  
/JY ph^3][  
@42lpreT  
o9SfWErZ  
'H-YFB$l  
#mFAl|O  
九. 简化 j*lWi0Z-  
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。 ng)yCa_Ny  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 WOTu" Yj  
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: /01(9(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 dZ81\jdYv  
  +-*/&|^等 b(rBha|  
2. 返回引用。 n7YWc5:CaL  
  =,各种复合赋值等 x?& xz;  
3. 返回固定类型。 ykl=KR  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 'C4Ll2  
4. 原样返回。 |N3 Co B  
  operator, 4]Nr$FY  
5. 返回解引用的类型。 ,OFr]74\  
  operator*(单目) J_br%AG<p  
6. 返回地址。 H {Wpf9_ K  
  operator&(单目) \}Kp=8@nE  
7. 下表访问返回类型。 5oyMR_yl  
  operator[] @V CQ4X7T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >" 8j{ s  
  operator<<和operator>> e:D9;`C  
hl~F1"q )  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 nU#q@p)Xg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bM_(`]&*  
u:kY4T+Z  
template < typename Left > lNPbU ~k  
struct value_return . zMM86c  
  { rKO*A7vE  
template < typename T > ee?ZkU#@  
  struct result_1 s3%8W==rBW  
  { fmN)~-DV9`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &_^<B7aC'k  
} ; =_:L wmI  
r1?FH2Ns  
template < typename T1, typename T2 > 51'SA B09  
  struct result_2 !`U<RlK7  
  { DfFPGFv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?pY!sG  
} ; p&27|1pZm  
} ; UAO#$o(  
zQ _[wM-  
AWNd(B2o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $yK!Q)e:  
UL"3skV   
下面我们来剥离functor中的operator() 1"6k5wrIA  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  n(1" 6  
1uQf}  
return l(t) op r(t) 'Mqa2o'M  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j( :A  
return op l(t) ?d)|vX3Uf  
return op l(t1, t2) .e+UgC wi  
return l(t) op wpI4P:  
return l(t1, t2) op kl9z;(6p  
return l(t)[r(t)] 0-HE, lv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] { "c,P:S]  
_4]dPk#^  
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: hj1 jY  
单目: return f(l(t), r(t)); #^V"=RbD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z`KmH.l!  
双目: return f(l(t)); d(Ou\7  
return f(l(t1, t2)); 1ouTZ'c?  
下面就是f的实现,以operator/为例 QD~ `UJe>  
=SnR9In  
struct meta_divide +rY0/T_0,  
  { 0xcqX!(  
template < typename T1, typename T2 > _F E F+I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $)~]4n=  
  { 6u}NI!he  
  return t1 / t2; ?Gfe?  
} B)dynGF8i  
} ; 7 '/&mX>  
<|iU+.j\  
这个工作可以让宏来做: O=/Tx2i;  
,Pm/ci( s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ OHo0W)XUU  
template < typename T1, typename T2 > \ 5ntP{p%>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ) b8*>k  
以后可以直接用 TbuR?#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) zOw]P6Gk  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 f7s.\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) (" %yV_R  
D>Z_N?iR  
~^*tIIOX  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 WXL.D_=+  
RT>3\qhZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ijB,Q>TgO  
class unary_op : public Rettype `h'^S,'*  
  { C*!_. <b  
    Left l; DI7trR`  
public : zU%aobZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3a0C<hW  
oSoG&4  
template < typename T > W8^gPW*c5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L%"Mp(gZ  
      { "=;&{N~8U  
      return FuncType::execute(l(t)); ES>3Cf  
    } !QovpO">z  
lI 8"o>-~  
    template < typename T1, typename T2 > ^9nM)[/C?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pK`rm"6G  
      { S;g~xo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /%7eo?@,  
    } A@] n"  
} ; '9)@U+yfQ  
u@HP@>V  
w <ID<  
同样还可以申明一个binary_op u+'=EGl  
}bVyvH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L0Cf@~k  
class binary_op : public Rettype {e^llfj$#  
  { 9(_/jU4mc  
    Left l; SXL6)pX  
Right r; OL>/FOH:Fx  
public : 7qk61YBL z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e.T5F`Du  
rtpjx%  
template < typename T > O6pjuhMx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M3V[p9>  
      { =pNkS1ey  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <3qbgn>}b  
    } .^uu* S_  
F ;D_zo?  
    template < typename T1, typename T2 > m^7pbJ\|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t*x;{{jL#(  
      { 6$f,DU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iY2bRXA  
    } <L-L}\-I"  
} ; )Mok$  
_i 8oWy1  
|'.SOm9)*  
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 A1C@'9R*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ";~#epPkX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4-m%[D |W  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 y.nw6.`MR  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0,c z&8  
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。。。 ZoUfQ!2*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5&>(|Y~I  
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) ofSOy1  
下面是修改过的unary_op pv T!6+  
m$^7sFD$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |qr[*c3$1  
class unary_op __9673y  
  { p)oW'#@a  
Left l; Q>rQ/V  
  U +]ab  
public : L?P8/]DGp  
YGHWO#!Gp  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `DwlS!0  
V>nY?  
template < typename T > )#Id 2b~  
  struct result_1 LP\ Qwj{  
  { [bcqaT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #RSxo 4  
} ; fSTEZH  
Qknd^%  
template < typename T1, typename T2 > j7W_%Yk|E  
  struct result_2 /L~*FQQK>  
  { `A'*x]l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4?&=H *H:  
} ;  w&-r  
`i{:mio  
template < typename T1, typename T2 > brFOQU?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?SpI^Wn)[  
  { *rbayH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X bg7mj9c  
} qEpBzQ&gX6  
jm?mO9p~  
template < typename T > %>bwpN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]* Hz'  
  { $?A]!Y;  
  return OpClass::execute(lt(t)); J]N}8 0  
} *qqFIp^  
#B?7{#.1  
} ; HP8pEo0Y  
OY)x Kca  
_#+9)*A  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug k.0C*3'  
好啦,现在才真正完美了。 0uvL,hF  
现在在picker里面就可以这么添加了: lojn8uL  
t EeMl =u  
template < typename Right > UWnH2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "~ `-Jkm   
  { iaC$K@a{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); l>]M^=,&7  
} _&M>f?l  
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。 .3!4@l\9C  
:JS} (  
u>eu47"n!  
h;lnc| Hw  
ooAZ,l=8  
十. bind ALv\"uUNu+  
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。 '71btd1  
先来分析一下一段例子 bcZonS  
X*~YCF[_  
9D<HJ(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]]7T5'.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;CW$/^QNr5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IF}r%%'Y$  
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。 XVfQscZe  
我们来写个简单的。 NplSkv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ' 4"L;){:L  
对于函数对象类的版本: u|ZO"t  
RoTT%c P_  
template < typename Func > Wama>dy%  
struct functor_trait Ef!F;De)A  
  { %F~ dmA#:  
typedef typename Func::result_type result_type; " duJl-  
} ; Ojs\2('u  
对于无参数函数的版本: e=_hfOUC  
".\(A f2  
template < typename Ret > 8M|Q^VeT,1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D.!4i.)8}  
  { hq BRh+[  
typedef Ret result_type; ~I<y^]2{  
} ; RBXoU'.  
对于单参数函数的版本: %c0;Bb-  
-%.V0=G(Z  
template < typename Ret, typename V1 > <'-me09C*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *l//r V?l  
  { !xI![N^  
typedef Ret result_type; ,zFN3NLtA  
} ; ry0 =N^  
对于双参数函数的版本: g6V*wjC  
zvD5i,I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <Va>5R_d<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > To`?<]8  
  { hd~rC*I  
typedef Ret result_type; c'2ra/?k  
} ; zMKL: Um"  
等等。。。 i1 &'Zh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9o`3g@6z  
ZTZE_[  
template < typename Func > qZh~Ay6I  
struct func_return RHbwq]  
  { C)w *aU,(  
template < typename T > ;"Y6&YP<  
  struct result_1 LnGSYrx1  
  { k:Q<Uanc[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H[ q{R  
} ; 8H?AL RG  
c29Z1Zs2)  
template < typename T1, typename T2 > DF2&j!  
  struct result_2 $nn5;11@gY  
  { G.8b\E~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =*jcO119L  
} ; LS'=>s"  
} ; U@nwSfp:G  
aehMLl9cl  
sA}R!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @XC97kGWp  
N&=2 /  
template < typename Func, typename aPicker > ISew]R2  
class binder_1 VKz<7K\/  
  { c ?XUb[  
Func fn; (+dRD] |T  
aPicker pk; J-F_XKqH  
public : Hw&M2a  
L0tKIpk  
template < typename T > \DK*> k  
  struct result_1 (p=GR#  
  { (14kR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &tCtCk%{j  
} ; 0!`7kZrN  
/}_c7+//  
template < typename T1, typename T2 > G6{A[O[  
  struct result_2 E2'e}RQ  
  { [oLQd-+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; / LM  
} ; )Cvzj<Q0  
a] =\h'S  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @H0%N53nE  
z/k~+-6O  
template < typename T > z.&% >%TPP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  O'|P|  
  { GD{fXhgk  
  return fn(pk(t)); w*%$ lhp!  
} h^kNM8  
template < typename T1, typename T2 > #UCQiQfP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OKP_3Ns  
  { 9w;J7jgOT!  
  return fn(pk(t1, t2)); ZHECcPhz  
} p]z54 ~  
} ; $1zeY6O  
^.kAZSgO  
wx%nTf/Oa  
一目了然不是么? }9udo,RWu  
最后实现bind vLFaZ^(  
.L5*E(<K0  
2vdQ&H4  
template < typename Func, typename aPicker > -s%-*K+,W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #IhLpO  
  { e$+f~~K  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :8Ts'OGwI  
} roj04|  
DT"Zq  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dF11Rj,~ 8  
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。  vs])%l%t  
q\'P1~  
十一. phoenix Y:!/4GF  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +}XL>=-5  
@23R joK  
for_each(v.begin(), v.end(), M|5]#2J_2  
( @S"pJeP/f  
do_ 'Rkvsch  
[ Z: lB:U'o  
  cout << _1 <<   " , " 5Jhbf2-  
] YUVc9PV)Ws  
.while_( -- _1), N~S[xS?  
cout << var( " \n " ) t>6x)2,TC  
) yEpN,A  
); mj~N]cxB  
%V<F<  
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: 3aE[F f[  
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 jQxPOl$-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MX`Wg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *0&4mi8  
*pb:9JKi  
3:~l2KIP4  
template < typename Cond, typename Actor > -_EY$ ?4  
class do_while A eGG  
  { PJK]t7vp  
Cond cd; UR/qVO?  
Actor act; *qO]v9 j  
public : @!":(@3[  
template < typename T > $d2kHT  
  struct result_1 Wd^lt7(j  
  { _z<Y#mik  
  typedef int result_type; cZaF f?]k  
} ; B-\,2rCCZ  
9QC"Od9H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !c4)pMd  
oN[Fza>  
template < typename T > Z:UgozdC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |{7e#ww]  
  { )BF \!sTn  
  do Mt[Bq6}ZD  
    { q,;".3VQ  
  act(t); ^ o $W  
  } :k ME  
  while (cd(t)); /FP~jV!z  
  return   0 ; 9feD!0A  
} ?JXBWB4  
} ; rV8(ia  
*Nv y+V  
qa 6=W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). j<l#qho{h  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 0)A=+zSS1  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 <CNE>@-f  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 x1 ;rb8  
下面就是产生这个functor的类: A+0T"2  
Yw~;g: =  
tk`: CT *  
template < typename Actor > y\F`B0#$  
class do_while_actor :kWZSN8.D  
  { X+`ddX  
Actor act; ^H5w41  
public : +Fk4{p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9"WRIHt'c  
,pDp>-vI%  
template < typename Cond > "2ZIoa!^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; wD<vg3e[H  
} ; X!U]`Qh  
DapQ}2'_  
*4|9&PNLE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 J*}VV9H  
最后,是那个do_ MS{Hz,I,  
W:`5nj]H9  
-`-ACWeNV  
class do_while_invoker tegOT]|  
  { P7}t lHX  
public : $|Q".dD  
template < typename Actor > Ezi' 2Sc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const VKT@2HjNT`  
  { OF-E6bc  
  return do_while_actor < Actor > (act); GMEw  
} jz %;4e~t  
} do_; jVX._bEGX  
NU|qX {-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 40 A&#u9o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JR/W9i  
最后来说说怎么处理break和continue =ZG<BG_  
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。 cE^kpnVq|<  
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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