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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda D=A&+6B@-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Si4!R+4w  
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, W]$w@.oW[  
H `XUJh  
CCs%%U/=  
NR$3%0 nC6  
  class filler W 8<&gh+  
  { Pa>AWOG'  
public : h"B+hu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} x /(^7#u,  
} ; 2lZ Q)   
u74[>^  
`z}?"BW|  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: yt+L0wzzB  
Ye%~I`@?  
ydEoC$?0  
xWH.^o,"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?.m bK  
>F|>cc>_E  
6$hQ35  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M5 LfRBO  
~gJwW+  
[Q~#82hBhY  
MVpGWTH@F  
二. 战前分析 i'<[DjMDlm  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ;DQ ZT  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  \{_q.;}  
P_^ +A  
L?b~k=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w?PkO p  
  /* --------------------------------------------- */ Qab>|eSm  
vector < int *> vp( 10 ); Ve$o}h-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J'6PmPzY|  
/* --------------------------------------------- */ /aCc17>2V{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); df8k7D;~e  
/* --------------------------------------------- */ l ~"^7H?4e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l K{hVqpt  
  /* --------------------------------------------- */ olB.*#gA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o+iiST JEe  
/* --------------------------------------------- */ .D"m@~j7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~Y[r`]X`"m  
Df-DRi  
/obfw^  
a@K%06A;'  
看了之后,我们可以思考一些问题: R`5.[?Dt  
1._1, _2是什么? @Rze| T.  
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。 ;J( 8 L  
2._1 = 1是在做什么? V;VHv=9`o  
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。 3Y4?CM&0v  
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。 F}yW/  
](]i 'fE>  
[-1^-bb  
三. 动工 @}u*|P*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *->W^1eGM  
dA}-]  
x M/+L:_<  
Ys9[5@7  
template < typename T > T9|m7  
class assignment 79rD7D&g  
  { :1Xz4wkWS*  
T value; >0y'Rgfe  
public : ;3coP{  
assignment( const T & v) : value(v) {} wYXQlxdy  
template < typename T2 > :wyno#8`-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Vi$~-6n&  
} ; i$"F{|Z0  
BN5[,J  
%bn jgy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yf.~XUk^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  M mj;-u  
 #4NaL  
S"QWB`W2  
Pl06:g2I  
  class holder 5X$jl;6  
  { VR8-&N  
public : V*;(kEqj  
template < typename T > GT.,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;6 D@A  
  { ea2ayT  
  return assignment < T > (t); 9Q^r O26+  
} K=Z|/Kkh  
} ; )gUR@V>e2  
%g$o/A$  
\A#41  
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: {%5eMyF#  
?3`UbN:  
  static holder _1; :K,i\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T@B/xAq5!  
(UD@q>c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k/_ 59@)  
而不用手动写一个函数对象。 dh iuI|?@  
E?f-wQF  
;%9|k U  
9!\B6=r y4  
四. 问题分析 DH!~ BB;  
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。 OX7M8cmc+  
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。 VQt0  4?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h 0Q5-EA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e\l7Iu  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 UYJZYP%r  
7hcYD!DS  
五. 问题1:一致性 kd(8I_i@  
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?| 7M~K,E(7~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s WvBv  
,AFu C <  
struct holder 9G5rcYi  
  { %JBz5G  
  // dt]-,Y  
  template < typename T > R4cM%l_#W  
T &   operator ()( const T & r) const ~L\z8[<C  
  { _4So{~Gf1  
  return (T & )r; b94DJzL1z  
} n0 {i&[I~+  
} ; 9wwqcx)3(  
pofie$  
这样的话assignment也必须相应改动: U(g:zae  
L|xbR#v  
template < typename Left, typename Right > 0RLg:SV  
class assignment {rw|#Z>A  
  { :U%W%  
Left l; ;bib/  
Right r; Y eo]]i{  
public : 'G4ICtHQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^"2J]&x`G  
template < typename T2 > Om\vMd@!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5L%'@`mX  
} ; LckK\`mh  
Hg izW  
同时,holder的operator=也需要改动: zu{P#~21  
,!y$qVg'\f  
template < typename T >  }q`S$P;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const HCs?iJ  
  { $a"Oc   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a~}OZ&PG  
} 1};Stai'  
\&3+D8H>n  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 zP8lN(LA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d.d/<  
Id .nu/  
return l(rhs) = r; pJ"qu,w  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ?M9=yA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ChPmX+.i_  
vMH  
template < typename Tp > :q% M_  
class constant_t #rfiD%c  
  { WlC:l  
  const Tp t; f+,qNvBY/  
public : [!#L6&:a8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '8H4shYg  
template < typename T > X51:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Fj3a.'  
  { 0gr/<v  
  return t; 7*A],:-q  
} >W+%8e  
} ; !ons]^km  
MaQqs=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,f'CD{E  
下面就可以修改holder的operator=了 9F;>W ET  
6}Ci>_i4#  
template < typename T > ag[wdoj  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const H=vUYz  
  { "_NN3lD)X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R"t,xM  
} WO>nIo5Y  
xr Jg\to{i  
同时也要修改assignment的operator() @,my7?::oM  
CxW>~O:  
template < typename T2 > ^%{7}g&$u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T_5H&;a  
现在代码看起来就很一致了。 kv{za4,&  
mL{6L?  
六. 问题2:链式操作 vw/J8'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 uh  > ; 8  
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。 q{LF>Wi  
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。 G}raA%  
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。 }V`"s^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sBg.u  
,<P vovg_  
template < typename T > 21l;\W  
struct result_1 :J&oX <nF^  
  { Ka V8[|Gn,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #f]SK[nR  
} ; \V~eVf;~  
Moza".fiN  
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: H40p86@M  
2-EIE4ds  
template < typename T > 5e^ChK0Q  
struct   ref bwMm#f  
  { $G@5qxcV  
typedef T & reference; Wt-GjxGi  
} ; 0IBSRFt$g&  
template < typename T > (iX+{a%"  
struct   ref < T &> Y\8)OBZ  
  { O m2d .7S  
typedef T & reference; ?NsW|w_  
} ; ZKTz ,  
;h  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;dgp+  
0GCEqQy8  
template < typename T > -C]5>& W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =-n}[Y}A  
  { nmKp[-5  
  return l(t) = r(t); 9qzHS~l  
} eru.m+\  
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[iflBP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;[OH(!  
&}B|"s[  
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 [sj osV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: c`w}|d]mC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~=l;=7 T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7;wd(8  
最后的布局是: {_p_%;  
                Add B[?Ng}<g`  
              /   \ A$0fKko  
            Divide   5 qu{&xjTH8  
            /   \ ;85>xHK  
          _1     3 FWgpnI\X|{  
似乎一切都解决了?不。 ]Q)OL  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 #.)0xfGW)n  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 TKmf+ZT*r  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: -k e's  
'zuIBOH`j3  
template < typename Right > y}ev ,j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >U27];}y  
Right & rt) const T+H!_ky`A  
  { .4!=p*Y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `Eo.v#<  
} J}K$(;:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Pw"-S?`(  
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。 ,R* ]>'  
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。 p6!x=cW  
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。 sS'm!7*(3  
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。 T}v4*O.,  
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? <}9lZEqY  
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: [5Mr@f4I  
~U&AI1t+J  
template < class Action > d|Lj~x|  
class picker : public Action Cj lk  
  { ar+9\  
public : x7<K<k;s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M gi,$H  
  // all the operator overloaded @Z:l62l=bE  
} ; 6A+nS=  
60?%<oJ oH  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 T!)(Dv8@F  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: PIS2Ed]  
q(W3i^778  
template < typename Right > FP4P|kl/9'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5D//*}b,  
  { 7Kxp=-k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lZKi'vg7  
} T'Dv.h  
a~y'RyA  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V/9!K%y  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]2qo+yB  
uiR8,H9*M  
template < typename T >   struct picker_maker DT&@^$?  
  { U-tTW*[1]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7a<DKB  
} ; Fd9 [pU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0*{%=M  
  { )|# sfHv7  
typedef picker < T > result; k!'a,R:  
} ; ,/|T-Ka  
m#\ dSl}  
下面总的结构就有了: {V CWn95Z  
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。 ]Gq !`O1  
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。 ml }{|Yz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 z9Rp`z&`E  
至此链式操作完美实现。 U9MxI%tb  
oE]QF.n#  
AFE~ v\Gz  
七. 问题3 G2: agqL/  
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。 8VXH+5's  
_u QOHwn  
template < typename T1, typename T2 > 8&b,qQ~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &\*(Q*2N  
  { m^;f(IK5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xdkZdx>N  
} J<jy2@"tXo  
M[,@{u/  
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: g{&ui.ml&  
Yr[\|$H5  
template < typename T1, typename T2 > D2~*&'4y  
struct result_2 ge8ZsaiU  
  { amY!qg0P*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _E.>`Q  
} ; f9{Rb/l!BQ  
[Y| t]^M  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Z4 =GMXj  
这个差事就留给了holder自己。 1o{Mck  
    /h|#J  
1=Z0w +v{  
template < int Order > 9CD_ os\h  
class holder; H$UcF1k<  
template <> ~2-1 j  
class holder < 1 > r3UUlR/Do  
  { ln dx"prW  
public : 86F1.ve  
template < typename T > >tW#/\x{  
  struct result_1 sLxc(d'A  
  { #?:lb1  
  typedef T & result; gc$l^`+M  
} ; O3kA;[f;  
template < typename T1, typename T2 > k~w*W X'  
  struct result_2 j|#Bo:2km  
  { DEZve Qr=  
  typedef T1 & result; 9q~s}='"  
} ; vUM4S26"NT  
template < typename T > P+/e2Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zIAD9mQex  
  { $1`2 kM5  
  return (T & )r; [ v*ju!  
} s!$7(Q86R  
template < typename T1, typename T2 > mc\"yC ^s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {3aua:q  
  { ?gGHj-HYJ  
  return (T1 & )r1; :"/d|i`T  
} G" "ZI$`  
} ; f%}xO+.s  
s?nR 4  
template <> (<C3Vts))  
class holder < 2 > U # qK.  
  { pFjK}J OF  
public : *J`O"a  
template < typename T > TarY|P7_  
  struct result_1 1iF1GkLEq  
  { pYf-S?Y/V  
  typedef T & result; Qzw;i8n{  
} ; /mzlH  
template < typename T1, typename T2 > P~X2^bw  
  struct result_2 EXqE~afm2  
  { }0Ed ]  
  typedef T2 & result; e$rZ5X  
} ; b d!Y\OD  
template < typename T > t*w/{|yO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7-fb.V9  
  { }@d@3  
  return (T & )r; hp|YE'uYT  
} U&qZ"  
template < typename T1, typename T2 > L ~N460  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h <<v^+m  
  { IW] rb/H  
  return (T2 & )r2; ysY*k`5  
} lL0APT;  
} ; IJcsmNWm  
6.yu-xm  
x7 ,5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 |P?*5xPB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `r 3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jAlv`uB|G"  
%d9uTm;  
return l(i, j) = r(i, j); >i?oC^QM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9_/:[N6|c|  
J5,9_uo]  
  return ( int & )i; c@L< Z`u  
  return ( int & )j; U|R_OLWAg  
最后执行i = j; H0vfUF53l  
可见,参数被正确的选择了。 8Z=R)asGS  
|M;7>'YNC*  
JNnDts*w  
&mS^ZyG  
gw<q.XL  
八. 中期总结 Tpa5N'O  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: @-`*m+$U6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3F^Q51:t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SNk=b6`9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ysnx3(+|  
U- k`s[dv  
vKAN@HSYr  
 K_}K@'  
>Y@H4LF;1x  
M x" \5i  
九. 简化 z},# ~L6$q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 jq0O22 -R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W: z;|FF  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: aV0"~5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 m+z& Q  
  +-*/&|^等 %JTpI`  
2. 返回引用。 ":N9(}9  
  =,各种复合赋值等 9 QJyZ  
3. 返回固定类型。 4Ftu  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N!tX<u~2  
4. 原样返回。 R[+<^s}p/  
  operator, SOaoo^,O  
5. 返回解引用的类型。 <qt|d&  
  operator*(单目) #}5uno  
6. 返回地址。 (A.C]hD  
  operator&(单目) Pr C{'XDlU  
7. 下表访问返回类型。 v4 E}D  
  operator[] @BMx!r5kn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?:eV%`7  
  operator<<和operator>> SUK?z!f <i  
VuZr:-K/  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,|/f`Pl  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cPQiUU~W@  
j.= 1rwPt  
template < typename Left > t"I77aZ$A  
struct value_return sV*H`N')S  
  { wVtwx0|1  
template < typename T > )0k53-h&  
  struct result_1 }c:M^Ff  
  { G=bCNn<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [()koU#w.  
} ; 5 SQ 8}Or3  
3=V &K-  
template < typename T1, typename T2 > 'dc#F3  
  struct result_2 |;{6& S  
  { 7 _[L o4_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cso8xq|b7  
} ; fI|$K )K  
} ; dqcL]e  
@>7%qS  
`">=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait V0Hj8}l;M  
%B?=q@!QWn  
下面我们来剥离functor中的operator() iH'p>s5L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hgE71H\s  
akTk(  
return l(t) op r(t) 1k^oS$UT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?Q;=v~-Q  
return op l(t) 2st3  
return op l(t1, t2) b\,+f n  
return l(t) op tX~w{|k  
return l(t1, t2) op /dIzY0<aO  
return l(t)[r(t)] dDGQ`+H9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1=v*O.XW`  
=-Ck4e *T  
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: 62NsJ<#>  
单目: return f(l(t), r(t)); PQE =D0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]/{)bpu  
双目: return f(l(t)); q1ma%eiN  
return f(l(t1, t2)); PZzMHK?hP  
下面就是f的实现,以operator/为例 iU:cW=W|M\  
?\n > AC  
struct meta_divide \ B%+fw  
  { V28M lP  
template < typename T1, typename T2 > yIE!j %u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) V]?R>qhgu  
  { Zb#u0Tq  
  return t1 / t2; 3__-nV  
} /zox$p$?h  
} ; EiaW1Cs  
wdoR%b{M  
这个工作可以让宏来做: ,/U6[P_C5  
dD@(z: 5M\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ J9 I:Q<;  
template < typename T1, typename T2 > \ *=xr-!MEk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  _','9|  
以后可以直接用 c1gQ cqF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) DW3G  
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 og>uj>H&  
(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。。。) f,Ghb~y  
!TcJ)0   
bN=P*hdf  
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 IvNT6]6 P  
iJ|uvPCE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y|/ 8up  
class unary_op : public Rettype VS|2|n1<6  
  { YHl;flv  
    Left l; J,6yYIq  
public : HOJV,9v N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :MDKC /mC  
@KUWxFak  
template < typename T > =WJ NWt>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `QY)!$mUIF  
      { ;GD]dW#  
      return FuncType::execute(l(t)); 8JUwf  
    } 4`=m u}Y2  
`qwBn=  
    template < typename T1, typename T2 > +W+|%qM,\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Hk}Kow  
      { <\S:'g"(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); W!(LF7_!  
    } "^iYLQOC  
} ; %N_%JK\{@  
{fp[BF  
uvS)8-o&F  
同样还可以申明一个binary_op E<*xx#p  
C9 j|OSgk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YA5g';$H*  
class binary_op : public Rettype Q=dy<kg']  
  { _Bj":rzY  
    Left l; wI "U7vr  
Right r; ??/ 'kmd  
public : L{Vqh0QD&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pmYHUj #  
SZCze"`[  
template < typename T > II=79$n`G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PTV:IzoW  
      { f|oh.z_R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); f`66h M[  
    } 9(<@O%YU  
Yu`~U,m  
    template < typename T1, typename T2 > r:TH]hs12+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wwcBsJ1{  
      { <QGXy=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _h1mF<\ X^  
    } S$X Sei_q  
} ; _GPl gp:  
kg\ >k2h  
|! "eWTJ  
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 6D_D';o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o3}3p]S\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }SCM I4\  
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。 )}O8?d`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w@fi{H(R  
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。。。 (&x['IR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .6 ?U@2  
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) LjHVJSC  
下面是修改过的unary_op vY`s'%WV  
Ny)X+2Ae  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C+&l< fM&  
class unary_op DLNb o2C  
  { j b!i$/%w  
Left l; ZqO^f*F>h  
  18:%~>.!  
public : 0+b1vhQ  
#C@FYO f*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7"D.L-H  
)@bQu~Y  
template < typename T > 3"\lu?-E  
  struct result_1 Pj% |\kbNs  
  { V Jll  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'H<\x  
} ; mpJ#:}n  
x ]ot 2  
template < typename T1, typename T2 > QkC(uS  
  struct result_2 }*"p?L^p{  
  { %H"47ZFxAs  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uY'HT|@:{  
} ; 7. ;3e@s  
y"wShAR  
template < typename T1, typename T2 > -z(+//K:#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )w%!{hn  
  { ;sFF+^~L  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); S|+o-[e8O  
} 4H]L~^CD  
$PHvA6D  
template < typename T > .#pU=v#/[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UW EV^ &"x  
  { JqiP>4Uwm^  
  return OpClass::execute(lt(t)); }JAG7L&{  
} 8Uxne2e  
)53y AyP  
} ; du^J2m{f  
8)I^ t81  
*4Y V v  
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 (Ep\Z 6*  
好啦,现在才真正完美了。 !%0 * z  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ma"]PoP  
#Mw8^FST  
template < typename Right >  ; 4~hB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W5MTD]J   
  { Q]>.b%s[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q5:N2Jmo?z  
} pyvSwD5t  
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。 %84rL?S  
Z#\P&\`1z  
u;c?d!E  
\)|hogI|f  
!C: $?oU  
十. bind Z?QC!bWb  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 +K4}Dmg  
先来分析一下一段例子 #;nYg?d=  
[cp+i^f  
J/*`7Pd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n ?Nt6U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8X|-rM{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H_Q+&9^/  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 0"bcdG<}  
我们来写个简单的。 ea')$gR  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 'b{]:Y  
对于函数对象类的版本: `W*U4?M  
E^eVvP4uC@  
template < typename Func > ixD)VcD-f  
struct functor_trait CzEd8jeh7  
  { sLAQE64\"  
typedef typename Func::result_type result_type; oILZgNe'  
} ; +; AZ+w]ZF  
对于无参数函数的版本: Y0 -n\|  
@I!0-OjL  
template < typename Ret > )Z9>$V$j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,01"SWE  
  { ?.;c$'  
typedef Ret result_type; e**qF=HCw  
} ; [HZv8HU|  
对于单参数函数的版本: |# 2.Q:&  
Q$Q([Au  
template < typename Ret, typename V1 > ,DkNLE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6~w@PRy  
  { N//K Ph  
typedef Ret result_type; <GaS36ZW  
} ; *bA.zmzM  
对于双参数函数的版本: "1 M[5\Ax  
B_m8{44zM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R/z=p_6p7`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6jLCU%^  
  { 9mTJ|sN:e  
typedef Ret result_type; hZ  
} ; ;MdlwQ$`  
等等。。。 dNeVo|Y~h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WEi2=3dV  
@2 fg~2M1  
template < typename Func > E09 :E  
struct func_return iAIuxO  
  { G*P#]eO  
template < typename T > ^3L0w}#  
  struct result_1 7E~;xn;  
  { |_@>*Vmg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IB] l1<  
} ; j+  0I-p  
VS8Rx.?  
template < typename T1, typename T2 > ^,T(mKS  
  struct result_2 }?Ai87-{  
  { L0WN\|D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'AS|ZRr/  
} ; b2&0Hx  
} ; O[JL+g4  
ZX./P0  
`&ckZiq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .5ha}=z  
.jWC$SVR  
template < typename Func, typename aPicker > 1NA.nw.  
class binder_1 ^sLdAC  
  { Cd}<a?m,  
Func fn; 68WO~*  
aPicker pk; \n|EM@=eE  
public : lchPpm9  
sN01rtB(UT  
template < typename T > 6zuTQ^pz  
  struct result_1 ou{2@"  
  { % ^1V4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D7Q$R:6|  
} ; [j/9neaye  
N~zdWnSZ@G  
template < typename T1, typename T2 > 0{}8(  
  struct result_2 Od,qbU4O  
  { fSvM(3Y<Qh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Uf;^%*P4  
} ; R|87%&6']  
,S]7 'UP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jLHkOk5{:  
Sk\K4  
template < typename T > :emiQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |"CZT#  
  { 5(Q%XQV*P  
  return fn(pk(t)); y,,dCca  
} -ifFbT+x  
template < typename T1, typename T2 > 4yA+ h2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0rs"o-s<  
  { N]=q|D  
  return fn(pk(t1, t2)); j/c&xv 7=  
} Sp]0c[37R  
} ; eiaFaYe\  
XW)lDiJl  
!Pfr,a  
一目了然不是么? Vd+T$uC  
最后实现bind 2B&3TLO  
4*cEag   
w;:*P  
template < typename Func, typename aPicker > }-2 2XYh  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nBSYsp{  
  { t pQ(g%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); YWO)HsjP  
} bI9~jWgGp  
TpwkD_fg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^7WN{0  
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。 kxIF#/8  
a P@N)"  
十一. phoenix [uN? ~lp\%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =Toy Zm\  
q01wbO3-"  
for_each(v.begin(), v.end(), h_3E)jc  
( fW1CFRHH  
do_ ! Y~FLA_  
[ K)|G0n*qS  
  cout << _1 <<   " , " U@)eTHv}6  
] ,77d(bR<  
.while_( -- _1), CXx*_@}MU  
cout << var( " \n " ) \\H}`0m:  
) '"/=f\)u  
); !6O(-S2A  
.glA gt  
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: ;) z:fToh  
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 bSi%2Onj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 VSI9U3t3w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Q%f^)HZGR  
nuMD!qu!nZ  
g63(E,;;J  
template < typename Cond, typename Actor > XZ]uUP  
class do_while vDhh>x(  
  { B:S>wFE(.  
Cond cd; i0kak`x0  
Actor act; }t=!(GOb}  
public : }9#r0Vja  
template < typename T > pis`$_kmwV  
  struct result_1 1N#| }ad  
  { }Gm>`cw-  
  typedef int result_type; S8wLmd>  
} ; N&+x+;Kx  
$)ijN^hV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U175{N%3  
c&?m>2^6  
template < typename T > p\tm:QWD;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kY|utoAP  
  { Y^;ovH~ ve  
  do RSyUaA  
    { y@:h4u"3  
  act(t); 0oZ= yh  
  } O1U=X:Zl  
  while (cd(t)); oAJM]%g{  
  return   0 ; [" )o.(  
} uLL]A>vR  
} ; Fg5kX  
~"&|W'he[  
2Aazy'/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;!mzyb*  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ]7F=u!/`<C  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 2~1SQ.Q<RY  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ^w@%cVh  
下面就是产生这个functor的类: +\c5]`  
DJXmGt]  
P}y +G|  
template < typename Actor > L_uVL#To  
class do_while_actor %S@ZXf~:  
  { o WrKM  
Actor act; n.`($yR_  
public : &0OG*}gi  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4n !aW?%  
Yq0| J  
template < typename Cond > iwZPpl ";  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hl7bzKO*w  
} ; |mdVdD~go  
nzuX&bSw  
.779pT!,M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?cBwPetp  
最后,是那个do_ DnMwUykF>0  
av}k)ZT_  
< Mn ;  
class do_while_invoker SO|NaqWa  
  { QuF:p  
public : !N\@'F!  
template < typename Actor > '8RsN-w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const zUkgG61  
  { dUeN*Nq&(,  
  return do_while_actor < Actor > (act); )BZ.Sv  
} KQaxvU)L  
} do_; g|DF[  
q1$N>;&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c?f4Q,%|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $<dH?%!7  
最后来说说怎么处理break和continue :t"^6xt  
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。 ^e2VE_8L  
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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