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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z//6yr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ie;}k;?-  
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, t\+vTvT)RE  
i`:r2kU:*W  
>7V&pH'  
]+S.#x`#  
  class filler CD0SXNi"zH  
  { .!t' &eV  
public : h:+>=~\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ZjJEjw  
} ; T+/Gz'  
Wm ?RB0  
BPKeG0F7  
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: U `"nX)$  
86@@j*c(@k  
c~Hq.K$d  
LNU9M>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V# 6`PD6  
0?j+d8*  
STB=#z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P8s'e_t  
h^0!I TL^  
{4{ACp  
vi>V6IC4v  
二. 战前分析 >!YI7)  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 #6JCm!s  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 N1!|nS3w  
{ByT,92  
VL<)d-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IV:Knh+ ?  
  /* --------------------------------------------- */ ji2if.t@  
vector < int *> vp( 10 ); *Mqg_} 0Y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); FyQ^@@  
/* --------------------------------------------- */ cj<j *(ZZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vexQP}N0  
/* --------------------------------------------- */ Hp":r%)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); b_=k"d  
  /* --------------------------------------------- */ S?=2GY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6q8qq/h)  
/* --------------------------------------------- */ { lLUZM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); U=%S6uL\bx  
@*l}2W  
Oox5${#^  
!/$BXUrd  
看了之后,我们可以思考一些问题: _W*3FH  
1._1, _2是什么? ,[^P  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 X;p,Wq#D'  
2._1 = 1是在做什么? PHD$E s  
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。 4oOe  
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。 58MBG&a%  
YKUs>tQ!  
]0dp^%  
三. 动工 :/Nz' n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ou-5iH?  
D1lHq/  
!=0N38wA  
obX|8hTL%  
template < typename T > G(4:yK0  
class assignment G#CWl),=  
  { Vo(d)"m?  
T value; +]  |J  
public : .)u,sYZA|  
assignment( const T & v) : value(v) {} |)IN20  
template < typename T2 > T.W/S0#j3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OY`G_=6!N  
} ; K#";!  
88)0Xi|]KP  
JUU0Tx:`9)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )CXJRo`j0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |g 4!Yd  
OH*[  
m.EWYO0XQ  
^#%$?w>wI  
  class holder +V7*vlx-  
  { 5'>(|7~%\  
public : +|( eP_  
template < typename T > x_(B7ob  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )kgy L,9  
  { ~&4,w9b)j  
  return assignment < T > (t); it>FG9hVo  
} mKnkHGM  
} ; haa [ob6T  
Vv=d*  
~Cj+6CrT  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: _.FxqH>  
NRq jn; ,+  
  static holder _1; xb_35'$M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K$' J:{yY  
tp*AA@~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <h7C_^L10\  
而不用手动写一个函数对象。 l= !KZaH  
vM\8>p*U  
S]{K^Q),  
18ci-W#p  
四. 问题分析 uu=e~K  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 |n67!1  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 AytHnp\H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z^`>;n2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G*Z4~-E4*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Dw6Q2Gnv  
xp>r a2A  
五. 问题1:一致性 tM ]qR+  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| cKK 1$x  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2fI?P  
'ei9* 4y  
struct holder M*+_E8Lh  
  { UTmX"Li  
  //  nKkI  
  template < typename T > u& :-&gva  
T &   operator ()( const T & r) const Y@^M U->+  
  { "o}3i!2Qr  
  return (T & )r; > -Jd@7-  
} tX Z5oG7  
} ; P",~8Aci(  
pt|u?T_+  
这样的话assignment也必须相应改动: ,uE WnZ"4  
kV6T#RVob  
template < typename Left, typename Right > *]O[ZjyOY  
class assignment UG48g}  
  { L&'2  
Left l; .azdAq'r&\  
Right r; Y R#_<o  
public : S1;#5 8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R^fVw Dl\  
template < typename T2 > ) <^9`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (+bk +0  
} ; kUn55 l  
-~v;'zOO  
同时,holder的operator=也需要改动: 6#.z:_  
EQz`o+  
template < typename T > &kRkOjuk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +`_%U7p(  
  { SS@# $t:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #ra:^9;Es:  
} AXz'=T}{  
Y-@K@Zu]?  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 p?=rQte([  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +!dIEt).U  
z)yxz:E  
return l(rhs) = r; @+:S'mAQC  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Qy5\qW'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lJu2}XRiU  
nXk<DlTws  
template < typename Tp > SpjL\ p0  
class constant_t Iz!Blk  
  { xhj A!\DS  
  const Tp t; W<u63P  
public : z';p275  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} r^VH [c@c  
template < typename T > hf8 =r5j=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const eB<R@a|?S  
  { /)MzF6  
  return t; XQ%*U=)s  
} Pc`d@q  
} ; C8DZ:3E$c  
w,;CrW T2t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b qEwi[`  
下面就可以修改holder的operator=了 rH$0h2  
e ,k,L  
template < typename T > 6#K1LY5}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {SbA(a?B  
  { y 7|x<Z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {Z3B#,V(g  
} (p-a;.Twj  
N3TkRJZ  
同时也要修改assignment的operator() $F`jM/B6  
=sPY+~<o  
template < typename T2 > 3 =KfNz_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J,_I$* _0  
现在代码看起来就很一致了。 $j)Er.!9|R  
%f#3;tpC8  
六. 问题2:链式操作 BPIp3i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 smF#'"{  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |Xlc2?e  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 @w[WG:-+  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 P'KaWu9z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct KaZ*HPe(  
O+@"l$;N  
template < typename T > wtndXhVC4>  
struct result_1 8h78Zb&[  
  { 5<<e_n.2q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ` Cdk b5  
} ; CY? ]o4IV  
]tanvJG}'  
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: <:W]uT  
WhMr'l/e  
template < typename T > #^" \WG7{  
struct   ref yrs![u  
  { iKu[j)F  
typedef T & reference; hT>h  
} ; 5- 0  
template < typename T > Ge8&_7  
struct   ref < T &> /Tv=BXL-  
  { t IdH?x  
typedef T & reference; 0e^j:~*  
} ; x;# OM  
3o%JJIn&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3x#=@i  
cmmH)6c>  
template < typename T > @f{yx\u/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const KN'l/9.  
  { Vrf2%$g  
  return l(t) = r(t); [#fXmW>N/  
} KM*sLC#  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 cYF R.~p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HIcx "y  
:=+s^K  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 &kB[jz_[A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >r2m1}6g"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L~cswG'K  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J/pW*G-U|  
最后的布局是: 2^Tj7@  
                Add &,4^LFZ W  
              /   \ SXSH9;j  
            Divide   5 7]_UZ)u  
            /   \ Ua#*kTF  
          _1     3 4tz8^z[Kw  
似乎一切都解决了?不。 Uq 2Uv  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Is` S  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 s<cg&`u,<M  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: su<_?'uH  
i DO`N!  
template < typename Right > LDN'o1$qo  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hV;Tm7I2  
Right & rt) const )NGBA."t  
  { /ZlW9|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pM9Hav@iWU  
} mDC{c ?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w1F7gd  
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。 :W<ag a;J  
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。 c|x:]W'ij  
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。 _- H uO/  
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。 BA' ($D>  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? [aU#"k)M  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 8XD9fB^  
!g e,]@/  
template < class Action > [ -bL>8  
class picker : public Action W1$B6+}Z0V  
  { j_-$xz5-  
public : sTU]ntoQqR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6cp x1y]~6  
  // all the operator overloaded +j_Vs+0  
} ; XL_X0(AKf  
"5Bga jrB  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 eC%.xu^  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Zk$AAjC&  
`W e M  
template < typename Right > 1wmS?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j 9XY%4.  
  { =<s+cM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,miU'<8tQ|  
} KYD,eVQ  
oOy@X =cw  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > E,JDO d}  
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。 )fP ,F(  
8X][TJG$  
template < typename T >   struct picker_maker V=Iau_  
  { aD8cqVhM3&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |jJC~/WR  
} ; )I9AF,K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [Maon.t!l  
  { "\Jq2vM  
typedef picker < T > result; VV)PSodb  
} ; 4JKB6~Y  
Vj_(55WQ  
下面总的结构就有了: *Af]?-|^{#  
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。 :T" !6;  
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。  T/p}Us  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B++.tQ=X.  
至此链式操作完美实现。 #s{>v$F  
C(b"0>  
g2^7PtJg  
七. 问题3 f/H rO6~k%  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ?`_US7.@  
+ _rjA_  
template < typename T1, typename T2 > @y[Zr6\z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yr-a8aSTE5  
  { @xH|(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); quN7'5ZC[  
} .21%~"dxJ  
p<?~~7V  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 4,tMaQ  
d%Jl9!u  
template < typename T1, typename T2 > PwQW5,,h0  
struct result_2 q<o*rcwf ^  
  { " E72j.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; I: U/%cr,  
} ; xcnHj1r-o'  
(l{+ T#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? TyD*m$`y  
这个差事就留给了holder自己。 8jd<|nYnfc  
    KGxF3xS*7  
J5)e 7  
template < int Order > 91r9RG>  
class holder; VQU[5C  
template <> C6,GgDH`  
class holder < 1 > p18-yt; 1  
  { eW"i'\`0  
public : {/uBZ(   
template < typename T > W:O<9ZbQ_  
  struct result_1 9vWKyzMi  
  { F7^8Ej9*a  
  typedef T & result; q@F"fjWBr  
} ; Jy@cMq2  
template < typename T1, typename T2 > YN?@ S  
  struct result_2 it=L_zu}  
  { h?j;*|o-  
  typedef T1 & result; /|t vGC.#  
} ; BF<7.<,  
template < typename T > Vo+d3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nMx0+N1  
  { /%po@Pm#I  
  return (T & )r; kFgN^v^t  
} 6[$kEKOY=  
template < typename T1, typename T2 > "h_]it};C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zwR@^ 5^6  
  { Wv_5sPqLW  
  return (T1 & )r1; 7J~6J .m  
} hE\,4c1  
} ; oo) P(_"u  
-}%'I ]R=  
template <> KSIH1E  
class holder < 2 > s=(~/p#M  
  { I{<6GIU+  
public : kQC>8"  
template < typename T > B}X   C  
  struct result_1 ogs9obbZ!  
  { (aVs p*E  
  typedef T & result; $5GvF1  
} ; E}lU?U5i  
template < typename T1, typename T2 > a({qc0+UK  
  struct result_2 _DMj )enH"  
  { c=I!?a"  
  typedef T2 & result; |2CW!is  
} ; 7IBm(#  
template < typename T > 9<kKno  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )PL'^gR r  
  { , M/-lW  
  return (T & )r; pWSYbN+d  
} 8H./@~_ =  
template < typename T1, typename T2 > %=/Y~ml?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vNL f)B  
  { g,Kb9['  
  return (T2 & )r2; |.=Ee+HZ  
} ($E(^p% O  
} ; M~I M;my  
Yk(OVl T  
Z%Y=Lx  
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> >。 L'6_~I  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: TUJ]u2J8?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: W2|*:<Jt  
7 tF1g=\  
return l(i, j) = r(i, j); .2Q`. o)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) fbB(W E+  
DG8$zl5  
  return ( int & )i; 3 C=nC  
  return ( int & )j; 4S  2I]d  
最后执行i = j; d`StBXG!  
可见,参数被正确的选择了。 \@pl:Os  
\>cZ=  
Mki(,Y|1~  
174H@   
*Zt)J8C  
八. 中期总结 V?Lf& X?  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: X^_,`H@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 o1MbHBb  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #Q 2$v;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H b]    
aC]~   
\VHi   
VOG DD@  
~#I1!y~`  
R{!s%K&  
九. 简化 j V:U%  
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。 L$ ]D&f8:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 RK'3b/T  
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: v6s8 p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *X%`MN  
  +-*/&|^等 5y=X?hF~)  
2. 返回引用。 ~Ufcy{x#  
  =,各种复合赋值等 v&H&+:<  
3. 返回固定类型。 {zbH.V[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o"Ef>5N  
4. 原样返回。 }xLwv=Ia  
  operator, H.Jcp|k[;  
5. 返回解引用的类型。 "kP.Kx!  
  operator*(单目) }5Y.N7F  
6. 返回地址。 xg'0YZ\t  
  operator&(单目) `*}#Bks!  
7. 下表访问返回类型。 deHBY4@  
  operator[] bGK&W;Myk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T%P 0M*  
  operator<<和operator>> {:6VJ0s\  
Vy}: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。 w/YKWv{_S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4yRT!k}o  
Ba`]Sm=  
template < typename Left > qf)]!w U9  
struct value_return C!qW:H  
  { xBB:b\  
template < typename T > WpTC,~-  
  struct result_1 %*|XN*iXC  
  { }{iR+M X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 14oD^`-t  
} ; fD,#z&  
3XL0Pm  
template < typename T1, typename T2 > QR4v6*VpD  
  struct result_2 Yo7ctwzdH;  
  { @q^WD_k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #\`6ZHW  
} ; gkBat(Uc  
} ; H[-zQ#I9  
O,^,G<`  
>IoOCQQ*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !m_'<=)B4~  
3D<P [.bS  
下面我们来剥离functor中的operator() Em4TEv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {\]SvoJnJ  
Bct>EWQ  
return l(t) op r(t) )j6S<mn  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F!fxA#  
return op l(t) r\Man'h$  
return op l(t1, t2) %eD&2$q*  
return l(t) op 3l4k2  
return l(t1, t2) op )}paQmy#  
return l(t)[r(t)] 6 _73  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _^SNI~  
c?IIaj !  
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: &m Y<e4  
单目: return f(l(t), r(t)); <Xl G:nmY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (/qY*?  
双目: return f(l(t)); -Ep-v4}  
return f(l(t1, t2)); oO= 6Kd+T  
下面就是f的实现,以operator/为例 v t(kL(}v  
jriliEz;f  
struct meta_divide `^_.E:f  
  { ky!'.3yoI  
template < typename T1, typename T2 > }r,k*I'K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .5ingB3%  
  { snj+-'4T  
  return t1 / t2; E; RI.6y  
} p=Vm{i7  
} ; 66z1_ lA  
 wl9E  
这个工作可以让宏来做: C9bf1ddCW&  
yq;gBIiZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <Pf W  
template < typename T1, typename T2 > \ 4; &(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;itz` 9T  
以后可以直接用 ?[VS0IBS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?rr%uXQjH  
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 :r#FI".qx  
(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。。。) 5?2PUE,a  
uFECfh  
wcV~z:&^5  
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 Soop)e  
501|Y6ptl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AZtZa'hbkQ  
class unary_op : public Rettype &|gn%<^  
  { $Cf_RFH0  
    Left l; Iy`Zh@"~  
public : 3YRhqp"E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gv<9XYByt  
4}?Yp e-  
template < typename T > A u(Ngq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !xa,[$w(^  
      { <L5[#V_  
      return FuncType::execute(l(t)); %JiA,  
    } Vl'|l)b4W  
BBy/b c!  
    template < typename T1, typename T2 > 8HTV"60hTs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oYqlN6n,=6  
      { b]*9![_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <Ep P;  
    } (u$Q  
} ; m2VF}% EIr  
~":?})  
"-^TA_XfI  
同样还可以申明一个binary_op L! Q&?xP  
N5oao'7|A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P_i2yhpK  
class binary_op : public Rettype / <y-pFTg  
  { cty.)e=  
    Left l; >F@7}Y(  
Right r; WXXLD:gxI  
public : X"'}1o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ], ' n!:>  
WKmGw^  
template < typename T > oIbd+6>f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PVV\@  
      { i' N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1 3  
    } n;!t?jnf.  
#nn2odR  
    template < typename T1, typename T2 > |4 wVWJ7   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e9N 1xB  
      { O7q-MeMM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tS`fG;  
    } TQbhK^]  
} ; rX fQ_  
ywCE2N<-V?  
%:((S]vAi  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 qb "H&)aHw  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 R+, tn,<<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v#D9yttO{  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 SAXjB;VH6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6P+8{ ?V&  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,uuQj]Dac+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0UlaB sv  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 4JP01lq'\  
下面是修改过的unary_op DhkzVp_  
d<: VoQM6M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {v~&.|  
class unary_op 8a e]tX5$  
  { q6/ o.j   
Left l; }^P(p?~  
  ?u 9) GJO[  
public : t</Kel|D  
/koNcpJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !L-.bve!  
lty`7(\  
template < typename T > bxEb2D  
  struct result_1 N.BD]_C  
  { i>0I '~V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; U3%!#E{  
} ; ^vo^W:   
USe"1(|E  
template < typename T1, typename T2 > K3'`!Ka*  
  struct result_2 >^> \y8on  
  { z26zl[.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B 2&fvv?  
} ; \asF~P  
WihOGdUS6  
template < typename T1, typename T2 > y&9v0&o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "D8x HHb  
  { 3(6i6 vV  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); q^Oq:l$s  
} N$?mula  
7P:0XML}  
template < typename T > Yq<D(F#qx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #Rjm3#gc  
  { )N`ia%p_]  
  return OpClass::execute(lt(t)); QQ1+uY  
} ;STO!^9~  
|~rDEv3  
} ; 3"!2C,3c#  
)!p=0&z@{  
6Z|/M6f  
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 &l{yEWA}g  
好啦,现在才真正完美了。 %^gT.DsX-  
现在在picker里面就可以这么添加了: %+FM$xyJ  
=@V4V} ?  
template < typename Right > ~SP.&>Q>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t3v*P6  
  { pg*'2AT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #j iQa"  
} tkV:kh< L~  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 HC}D<FX |  
D@5&xd_@4  
~>xn9vb=  
7Dom[f  
C6CX{IA]  
十. bind @QVAsNW:O  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 IS]03_uQ  
先来分析一下一段例子 >Mrz$ z{x  
m'oVqA&  
Joq9.%7Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q.~.1 '`!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 26.iFt/:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Z(*n ZT,  
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。 fC]+C(*d  
我们来写个简单的。 @MAk/mb&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (Qq! u  
对于函数对象类的版本: :a#]"z0  
Y5cUOfYT  
template < typename Func > ?2_u/x  
struct functor_trait 7:{4'Wr@6|  
  { :14O=C  
typedef typename Func::result_type result_type; p5c'gziR  
} ; m!N_TOl-^  
对于无参数函数的版本: H ,KU!1p  
9"_qa q  
template < typename Ret > OQ W#BBet@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1\kOjF)l  
  { J A4'e@  
typedef Ret result_type; 5|S|HZ8G  
} ; >UWL T;N/W  
对于单参数函数的版本: {foF[M  
y%}Po)X]f  
template < typename Ret, typename V1 > -H'_%~OV(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c@5fiRPv!  
  { 7 fqK{^ L  
typedef Ret result_type; wL5IAkq  
} ; ch \*/  
对于双参数函数的版本: ;&;coH8`  
S)@R4{=e"V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > JS}W4 N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /M v\~vg$1  
  { TBrAYEk  
typedef Ret result_type; cJj0`@0f  
} ; 7+#^:;19`  
等等。。。 </:f-J%U/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RyIr_:&-~  
h_* =_2|}  
template < typename Func > V|#B=W  
struct func_return @ g~kp  
  { b (;"p-^  
template < typename T > $axaI$bE  
  struct result_1 zd>[uIOR  
  { ] A9Vh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h7[VXE  
} ; :v1'(A1t  
+=$]fjE?  
template < typename T1, typename T2 > r7JILk  
  struct result_2 7ABHgw~?8r  
  { V\ !FD5%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p^5B_r:  
} ; xm/v :hl=  
} ; }@SZ!-t%rD  
.Z'CqBr[:  
yY[[)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^dYFFKQ  
$C,f>^1  
template < typename Func, typename aPicker > H Y.,f_m  
class binder_1 <4C`^p  
  { `$G7Ia_ $]  
Func fn; XRJ<1w:  
aPicker pk; k[A=:H1"  
public : R:0Fv9bwS  
"EWU:9\0  
template < typename T > vb{&T<  
  struct result_1 i ,4  
  { *=~ 9?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2=(=Wjk.  
} ; [q9TTJ@2  
gigDrf}  
template < typename T1, typename T2 > >(`|oD`,Y  
  struct result_2 HP*x?|4  
  { jR }h3!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1#aOgvf  
} ; >~>=[M0  
&AUL]:<s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?u'JhZ  
fnL!@WF  
template < typename T > y 9/27yWB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \>23_d0  
  { ^p|@{4f]  
  return fn(pk(t)); P ,xayy  
} h"#^0$f  
template < typename T1, typename T2 > 0Q]x[;!k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const - Kj$A@~x  
  { ,UH`l./3DX  
  return fn(pk(t1, t2)); o=w& &B  
} PKwHq<vAsB  
} ; PX\}lTJ  
k,X` }AJ6  
1a/@eqF''  
一目了然不是么? |~8iNcIS  
最后实现bind ~Jp\'P7*  
8 E.u3eS  
7I(Sa?D:  
template < typename Func, typename aPicker > ]1abz:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 31Zl"-<#-  
  { N%_-5Q)so  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); VP0wa>50!  
} JAmv7GL'6  
76zi)f1f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &q``CCOF&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %mtW-drv>  
)nQpO"+M  
十一. phoenix @6h=O`X>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "%qGcC8  
A}H)ojG'v  
for_each(v.begin(), v.end(), N$:[`,  
( Z^>3}\_v  
do_ 8'Z9Z*^h#x  
[ x8b w#  
  cout << _1 <<   " , " /bfsC& 3  
] KB *[b  
.while_( -- _1), #E{OOcM  
cout << var( " \n " ) ldI;DoE#U1  
) @~QW~{y  
); uH65DI<  
gPQ2i])"Q  
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: rguC#Xt!4  
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 #x':qBv#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -.ha\t0J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HQQc<7c ",  
j9x}D;? n  
Maf!,/U4  
template < typename Cond, typename Actor > pY ceMZ$  
class do_while bYgrKz@uK  
  { E"pq ZP =  
Cond cd; \qNj?;B  
Actor act; ,F6i5128{  
public : l')?w]|  
template < typename T > kX+y2v(2++  
  struct result_1 w KXKc\r  
  { &" K74  
  typedef int result_type; Z3~$"V*ZB{  
} ; -'5:Cq   
f{^C+t{r  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 42ttmN1F  
Mf/zSQk+  
template < typename T > 0&2TeqsLh)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o-GlBXI;  
  { qD7# q]  
  do `[VoW2CLH+  
    { 3xp%o5K  
  act(t); 1ncY"S/VO  
  } EG@*J*|S  
  while (cd(t)); aoI{<,(  
  return   0 ; P `T&zK  
} GT|=Apnwr%  
} ; ,]y)Dy  
0rsdDME[  
FL/@e$AK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "9&6bBa  
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。 najd~%?Rs  
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。 v?-pAA)ht  
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~(]\  
下面就是产生这个functor的类: Rkw)IdB  
aOyAP-m,  
-81usu&NH  
template < typename Actor > O292JA  
class do_while_actor V78QV3  
  { ~bdADVH  
Actor act; Nt$/JBB[$  
public : $X9-0-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4g$mz:vo  
h=EJNz>U  
template < typename Cond > )0yY|E\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #gUM%$  
} ; bF|j%If%  
CP]BSyim'  
f|1y?w?I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `k a!`nfo  
最后,是那个do_ 2|qE|3&{'  
!3kyPoq+  
fS w00F{T  
class do_while_invoker ?h<I:[oZ  
  { CsQ}eW8uEf  
public : n;xtUw6 \  
template < typename Actor > $s)G0/~W  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CLdLO u"  
  { 2%rAf8=  
  return do_while_actor < Actor > (act); hGcOk[m 4  
} ++5W_Ooep  
} do_; )o SFHf  
: \:jIP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? t(\d;ybyx  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x5c pv  
最后来说说怎么处理break和continue ])7t!<  
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。 OzA"i y  
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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