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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda MxxYMR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +3vK=d_Va  
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, Rs)tf|`/  
HKP\`KBC j  
j._9;HifZ  
V~5vVY_HG&  
  class filler mBc;^8I?23  
  { qB@]$  
public : 5 d|*E_yu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  <_MQC  
} ; k(\HAIW  
}*$-rieg  
>U"f1q*$  
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,Yc1  
VYf$0oo\4  
.EH^1.|v  
qfppJ8L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |IH-a"  
P%pB]d.qpi  
:<ujk  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $a\q<fN}  
F.?:Gd1  
(0D0G-r:  
uVDB; 6  
二. 战前分析 RNoS7[&  
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。 CJjma=XH  
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 E(8!VY ^  
z^~uq:  
LLgN%!&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $q.8ve0&^  
  /* --------------------------------------------- */ K"Nq_Ddwd  
vector < int *> vp( 10 ); }'kk}2ej`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E_WiQ?p   
/* --------------------------------------------- */ @Z@yI2#e  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !bH-(K{S6  
/* --------------------------------------------- */ a<!g*UVL0M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `{F8#    
  /* --------------------------------------------- */ /J{P8=x}_:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^ 9;s nr  
/* --------------------------------------------- */ q7 Uu 8JXF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'y-IE#!5  
uT]_pKm  
|V!A!tB  
#: ' P3)&  
看了之后,我们可以思考一些问题: aeSy, :  
1._1, _2是什么? Z`b,0[rG[  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @!%<JZEz3  
2._1 = 1是在做什么? UfcM2OmbK  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &??(EA3  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )4GfT  
s%4)}w;z  
j?w7X?1(  
三. 动工 'kW`62AX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zKfb  
(CZRX9TT1  
1`aFL5[0$  
Mv4JF(,S  
template < typename T > \8Blq5n-O*  
class assignment y0(k7D|\  
  { ]BAF  
T value; C:4h  
public : <PV @JJ"  
assignment( const T & v) : value(v) {} mhlJzGr*q  
template < typename T2 > C?hw$^w7T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [gv2fqpP  
} ; l[\[)X3$  
[]LNNO],X  
mi97$Cr2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 00b )Bg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p(0!TCBs  
h+Dg"j<[  
lfj>]om$  
?FMHK\  
  class holder i$og v2J  
  { (#Y2H  
public : KbwWrf>  
template < typename T > N{Is2Ia  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2^qY, dL  
  { N@j|I* y|  
  return assignment < T > (t); %X[|7D-  
} evszfCH'J  
} ; w #1l)+  
FirmzB Il5  
&+*jTE  
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: pazFVzT  
VnIJ$5Y  
  static holder _1; r."Dc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 IS'=%qhC`  
C@Wm+E~;8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MR+ndB<  
而不用手动写一个函数对象。 !vett4C* K  
KZDB\T  
>#0yd7BST  
Bxm^Arc>  
四. 问题分析 ,"}'NH@  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 =|?w<qc  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &OuyjW4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 YQYN.\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~yO.R)4v  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 t0?BU~f  
(dO4ww@O  
五. 问题1:一致性 5IMh$!/uc  
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?| ICV67(Ui  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y< 146   
e@X~F6nP  
struct holder p]pFZ";70  
  { T]E$H, p  
  // gk] r:p<O  
  template < typename T > $wX5`d 1  
T &   operator ()( const T & r) const ]bS\*q0Zf(  
  { &|9?B!,`  
  return (T & )r; Hj2P|;2S  
} "pHQ  
} ; (cA=~Bw[=  
VDQ&Bm JE  
这样的话assignment也必须相应改动: v8w N2[fC  
flmcY7ZV  
template < typename Left, typename Right > 2gFQHV  
class assignment rg\|-_.es'  
  { *W i(%  
Left l; &=s{ +0  
Right r; 3HfT9  
public : L(X:=) !K0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X|.X4fs  
template < typename T2 > 9N u;0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4I2ppz   
} ; ]n!pn#Q  
Wc+ e>*  
同时,holder的operator=也需要改动: 3EzI~Zsx  
LTJ|EXYA  
template < typename T > 'rd{fe_g!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ql_aDo j  
  { 4$y|z{[< 5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )_f "[m%  
} Cu9,oU+N  
7Qq>?H -  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 v'Lckw@G4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _u.l|yR  
\)LY_D:  
return l(rhs) = r; $r_z""eOc  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 <hS >L1ZSr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: OZ7MpQ  
znu?x|mV  
template < typename Tp > TrHBbyqk  
class constant_t 'JRkS'ay  
  { bD49$N?>  
  const Tp t;  BeP0lZ  
public : <4Ujk8Zj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~/gqXT">  
template < typename T > <;_X=s`f,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const QvqX3FU  
  { !&! sn"yD  
  return t; o'Po<I  
} $L;7SY?  
} ; ucB<  
{AQ3y,sh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9g " ?`_  
下面就可以修改holder的operator=了 x/5%a{~j2  
lgre@M]mg  
template < typename T > O(wt[AEA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .!=2#<  
  { z`{Ld9W  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); p?5`+Z  
} |8V+(Vzl  
#O`n Q  
同时也要修改assignment的operator() lwjg57  
U%U%a,rA5s  
template < typename T2 > Fe`$mtPu.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7pr@aA"vgj  
现在代码看起来就很一致了。 QBDi;Xzb+  
6?(*:}Q  
六. 问题2:链式操作 aq[kKS`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +*F ;l\R  
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。 J`V7FlM  
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。 APy&~`  
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。 :Q!U;33aG  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >L5[dkg%  
1 ^Ci$ra  
template < typename T > JZ80|-c  
struct result_1 @k ~Xem%<  
  { '}]w=2Lf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Bo)w#X  
} ; If2f7{b  
|a/"7B|?\  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: s#64NG  
57D /"  
template < typename T > c?j/ H$  
struct   ref aJK8G,Vk  
  { kf.w:X"i  
typedef T & reference; x4R[Q&:M  
} ; f*LDrAf9  
template < typename T > 9xN4\y6F  
struct   ref < T &> !fZ{ =  
  { >o%.`)Ar  
typedef T & reference; S 0,p:Wey  
} ; `a98+x?JF  
d1vC-n N  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: " :@5|4qK  
WEOW6UV(  
template < typename T > *oKc4S+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k7'B5zVd  
  { 3g^_Fq'  
  return l(t) = r(t); m ['UV2  
} K!0vvP2H  
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。 q% 2cx@c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ][I}yOD70  
R>BnUIu  
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 [ ;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :l'61$=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4D0=3Vy  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~K&ko8  
最后的布局是: sy0|=E*;8"  
                Add dpxP  
              /   \ 6f v{?0|  
            Divide   5 Q~MV0<{  
            /   \ Y1h8O%?  
          _1     3 [D=ba=r0X  
似乎一切都解决了?不。 jO&sS?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 >WVos 4  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 %scSp&X  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 2/<VoK0b  
5 <X.1 T1  
template < typename Right > 8' M4 3n  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \vjIw{   
Right & rt) const | :7O  
  { 2? 9*V19yu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |08b=aR6ro  
} +*Y/+.4WE$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VEj-%"\   
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。 "j#;MOK  
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。 cv})^E$x  
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。 ?Imq4I~)  
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。 dT?/9JIv  
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? j> Ce06G  
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: D"UCe7  
(v+nn1,  
template < class Action > DyhW_PH2J  
class picker : public Action xn|M]E1)  
  { =BW;n]ls  
public : E]Dcb*t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lKKg n{R  
  // all the operator overloaded Wwo'pke  
} ; Q"rQVO  
di $\\ Ah  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ;:nx6wi  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: +||y/}1  
as%@dUK?  
template < typename Right > }h{8i_R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4OX|pa  
  { '9@} =pE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L{PH8Xl_  
} d rRi<7 i  
"]H_;:{f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9vX~gh{]~  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 55LW[Pc  
AIN Fv;  
template < typename T >   struct picker_maker .t53+<A  
  { 'Z ;8-1M?O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y(81| c#  
} ; LKC^Y) 6o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -]hk2Q0  
  { VDy2 !0  
typedef picker < T > result; K3g<NC  
} ; _`|te|ccF  
LeP;HP|  
下面总的结构就有了: 5ub|r0&M  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 m+m2<|%x  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 EjY8g@M;t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \-`,fat  
至此链式操作完美实现。 F9}jiCom  
fex<9'e  
5 *R{N ~>  
七. 问题3 %$Sm ei  
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。 j:>_1P/  
NNgpDL*  
template < typename T1, typename T2 > -ZVCb@%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s;!_'1pi@  
  { K HO@"+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); z?3t^UPW  
} D\H;_k8  
cfZ$V^xM  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ;}>g/lw  
zBjtPtiiI8  
template < typename T1, typename T2 > kfW"vI+d  
struct result_2 *Ei(BrL/;  
  { !'qY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `uh+d  
} ; &02I-lD4+  
})F.Tjf*  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? BB9+d"Sq  
这个差事就留给了holder自己。 S*3*Q l*  
    @,^c?v  
2 ":W^P  
template < int Order > S.,5vI"s,  
class holder; *,FU*zi  
template <> 'c/S$_r  
class holder < 1 > fMm.V=/+  
  { $a#-d;  
public : {9Ug9e{ ~  
template < typename T > H.)Y*zK0.  
  struct result_1 4K(oOxc9.  
  { xP7#`S6W  
  typedef T & result; MHqk-4Mz  
} ; 0&$,?CL?  
template < typename T1, typename T2 > ,_M  
  struct result_2 kxH` c  
  { +R2+?v6  
  typedef T1 & result; UC@Jsj~f  
} ; RRUv_sff  
template < typename T > [[7=rn}@<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PpLuN12H  
  { &V(;zy4(R  
  return (T & )r;  7CwQmVe+  
} 5ktFL<^5T  
template < typename T1, typename T2 > w| eVl{~p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Am@:<J  
  { %?X6TAtH  
  return (T1 & )r1; p#0L@!,  
} BZOB\Ym  
} ; (91 YHhk{  
_;mA(j  
template <> -2B3 xIZJ  
class holder < 2 > ><xJQeW  
  { ^AF~k#R  
public : yu}yON  
template < typename T > n{I1ZlEeh  
  struct result_1 Aa+<4 R  
  { WX* uhR  
  typedef T & result; )kEH}P&  
} ; T STkMlCG  
template < typename T1, typename T2 > a0&L,7mu<'  
  struct result_2 &!F"3bD0  
  { 4I8QM&7  
  typedef T2 & result; ` >loleI  
} ; ue1g(;  
template < typename T > g(C/J9J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y!c<P,Lt3f  
  { lhX4 MB"  
  return (T & )r; 39~te%;C7  
} L{0\M`B-  
template < typename T1, typename T2 > VwKfM MI8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $ {e5Ka  
  { w7c0jIf{  
  return (T2 & )r2; v7/k0D .  
} y3':x[d  
} ; M8R/a[ -A  
Dy*K;e-+  
8 ,W*)Q  
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> >。 hU3sEOm>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: '~VF*i^4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vdh[%T,&  
LYr9a(  
return l(i, j) = r(i, j); L2c\i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 55ft ,a  
26p_fKY  
  return ( int & )i; ehLn+tg  
  return ( int & )j; /9,y+"0SQz  
最后执行i = j; MEu{'[C  
可见,参数被正确的选择了。 fWf't2H&  
 A"1%E.1  
qDcoccEf  
0+k..l  
5j v*C]z  
八. 中期总结 3a&HW JBSx  
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: ;U3K@_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +-T|ov<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >[&ser  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E.*gKfL  
BY9Z}/{j  
r?w>x`  
"T h;YJu  
6ma.FvSIM  
"$P/ek  
九. 简化 e}n(mq  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 <9\Lv]ng  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 RN}joKV  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: qO/3:-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 o2;Eti  
  +-*/&|^等 Hy -)yR  
2. 返回引用。 =nO:R,U  
  =,各种复合赋值等 WJI}~/z;C  
3. 返回固定类型。 [mj=m?j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A-d<[@d0  
4. 原样返回。 8C[eHC*r  
  operator, JpZ_cb`<E'  
5. 返回解引用的类型。 /q8B | (U  
  operator*(单目) RCi8{~rIvS  
6. 返回地址。 m 2/S(f  
  operator&(单目) s Ytn'&$\  
7. 下表访问返回类型。 L,!\PV|  
  operator[] _yF@k~ h  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 e z_c;  
  operator<<和operator>> {=,G>p  
[k75+#'  
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。 =T#hd7O`V  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )T?BO  
t,'J%)j  
template < typename Left > [mNum3e  
struct value_return ,L<x=Dg  
  { -ik=P ]?  
template < typename T > \}%_FnP0ZU  
  struct result_1 >;F}>_i  
  { )2 q r^)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2pv by`P4  
} ; #xq3 )B  
UtC<TBr  
template < typename T1, typename T2 > PW iuM=E  
  struct result_2 Mn3j6a  
  { qx9; "Ut  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8G2QI4  
} ; U>00B|<GJ  
} ; >wL!`:c'"  
;8f)p9vE  
]JvjM,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b6H7>x  
?R4u>AHS@  
下面我们来剥离functor中的operator() @HnahD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Hw toa,  
T+t7/PwC;  
return l(t) op r(t) S6C DK:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "pcr-?L  
return op l(t) \VI0/G)L  
return op l(t1, t2) ;Xqi;EA  
return l(t) op bD3d T>(+  
return l(t1, t2) op %KN2iNq  
return l(t)[r(t)] ( Rp5g}b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A[`c+&  
(&V)D?/hS  
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: ftRdK>a D  
单目: return f(l(t), r(t)); C OL"/3r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [#SO}'1n  
双目: return f(l(t)); __uk/2q  
return f(l(t1, t2)); Sj*W|n\gj  
下面就是f的实现,以operator/为例 #,FXc~V  
FPZ@6  
struct meta_divide O-pH~E  
  { D5xTuv9T  
template < typename T1, typename T2 > - K"L6m|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `#r/L@QI  
  { .m%5Esx  
  return t1 / t2; 9"/=D9o9  
} v}z^M_eFm  
} ; sYSq>M  
:xO43z  
这个工作可以让宏来做: P!)F1U]!  
&$#NV@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ' %rn-|)  
template < typename T1, typename T2 > \ BvHI}=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ycEp,V;[Z  
以后可以直接用 B{S^t\T$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jxq89x  
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 ,?%o ~  
(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。。。) V=PK)FJ  
&sXk!!85:  
y.gNjc  
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 j.V7`x  
X*bOE}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NID2$p  
class unary_op : public Rettype O-~cj7 0\  
  { [s%uE+``S  
    Left l; hsQ*ozv[)  
public : mVK^gJ3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `V*$pHo  
&s\/Uq  
template < typename T > h<WTN_i}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0f5)]  
      { wNh\pWA  
      return FuncType::execute(l(t));  %Rm`YH?  
    } 5fp&!HnG  
cz$*6P<9J  
    template < typename T1, typename T2 > #,!/Cnqis  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PBwKRD[I  
      { ytfr'sr/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Of<Vr.m{R  
    } ,pdf$) XB  
} ; WxtB:7J  
Bv6~!p  
C}:_&^DQ  
同样还可以申明一个binary_op %6:"tuA  
<sjz_::V8R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0!1cHB/c  
class binary_op : public Rettype cNl$ vP83z  
  { x!?$y_t  
    Left l; E/>kvs%  
Right r; -}H EV#ev  
public : O[9A}g2~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KFM)*Icg\8  
Z.U8d(  
template < typename T > TM,Fab &  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e:|Bn>*  
      { "^VPe[lA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !L@a;L  
    } N[xa=  
vUJQ<D  
    template < typename T1, typename T2 > kY~o3p<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IvB)d}p  
      { z'k@$@:0XD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2nB{oF-Z  
    } @t3&#I}mc  
} ; )"Dl,Fig:/  
nSbcq>3  
JZoH -  
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 *<ww~^a  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "pQ) 5/e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p}yp!(l  
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。 W JG8E7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }r ;#|=HR  
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。。。 `it  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RJ$x{$r[  
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) h@D!/PS  
下面是修改过的unary_op ?w>-ya  
N=TDywRI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <U2Un 0T  
class unary_op /"7_75 t  
  { L9,O,f  
Left l; lQf38u||  
  }x?2txuu  
public : o=I.i>c  
}+GIrEDId  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L~&r.81  
,qK3 3Bn  
template < typename T > IF <<6.tz  
  struct result_1 KDJ-IXoU  
  { rHD_sC*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]"VxEpqhM  
} ; 9wpV} .(  
DY8w\1g"  
template < typename T1, typename T2 > ;Zw? tU  
  struct result_2 vALH!Kh  
  { x\'95qU  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]O+W+h{]  
} ; 2#xz,RM.  
e>!=)6[*  
template < typename T1, typename T2 > )]3_o!o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !9vq"J~hz"  
  { [^ eQGv[S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m"RSDM!  
} P,={ C6*  
th`pf   
template < typename T > D> EN:_v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NRDXWscb  
  { bDT@E,cSi  
  return OpClass::execute(lt(t)); F`RPXY`ux  
} cOvdC4  
J @^Ypq  
} ; 2su/I  
4)NbQ[  
K%WG[p\Eu  
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 *`~]XM@H  
好啦,现在才真正完美了。 DW0N}>Gp*  
现在在picker里面就可以这么添加了: TWSx9ii!M:  
w>TTu: 7  
template < typename Right > ZFNg+H/k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rIQ%X`Y  
  { D2 X~tl5<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S$NJmXhx5  
} Df.eb|[{  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 g1&>.V}!  
\x<i6&.  
\t?rHB3"  
*1g3,NMA  
tx,q=.(  
十. bind KuZZKh  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 U%rq(`;  
先来分析一下一段例子 (Q}ByX  
8'#L+$O &N  
WYd9p;k  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fxknfgbg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =buarxk  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 dheobD  
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。 S9%ZeM +  
我们来写个简单的。 p9![8VU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: K@tELYb  
对于函数对象类的版本: G>,43S!<  
@ )Nw>/; o  
template < typename Func > k|`Qk!tr  
struct functor_trait  wWQt  
  { z-_$P)[c  
typedef typename Func::result_type result_type; `PZcL2~E  
} ; TlD^EJG  
对于无参数函数的版本: 0( q:K6zI}  
|cgc^S/~H  
template < typename Ret > ca<OG;R^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6'Q*SO;1gh  
  { Og7^7))  
typedef Ret result_type; {LBL8sG  
} ; rlY n"3%  
对于单参数函数的版本: eh}|Wd7J  
lJdrrR)wg  
template < typename Ret, typename V1 > .f&Z+MQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2=7:6Fw  
  { NZz^*Ela  
typedef Ret result_type; m-]F]c=)w<  
} ; >4bWXb'S}C  
对于双参数函数的版本: O Ke 9/._  
7()5\ae@q'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M[P1hFuna  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Kx02 2rgDU  
  { .EZ8yJj1Q  
typedef Ret result_type; IV~5Y{(l  
} ; kQ"Ax? b  
等等。。。 .|@2Uf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Vi#[k n'  
q"Sja!-;|  
template < typename Func > mQ3gp&d3W  
struct func_return zEh&@{u?  
  { f9t+x+ Z  
template < typename T > NR"C@3kD]o  
  struct result_1 :XOjS[wBm  
  { ,(f({l[J}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h+w1 D}*  
} ; yji>vJHu  
ni6zo~+W]  
template < typename T1, typename T2 > nfh<3v|kvR  
  struct result_2 / 2MhP=,  
  { 'sTc=*p/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hqV_MeHv'  
} ; &yI>A1  
} ; /Mj|Px%  
PmQeO*f+  
?;A\>sP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sGE %zCB  
G?!8T91;  
template < typename Func, typename aPicker > ]2{]TJ @B  
class binder_1 5Rp mR  
  { k> ~D  
Func fn; > w SI0N  
aPicker pk; C3~O6<,Jh  
public : 0IZF%`  
:w)9 (5  
template < typename T > , eSpt#M  
  struct result_1 Pa"Kk9!o36  
  { nZM]EWn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `aA)n;{/2u  
} ; ^1<i7u  
3QF[@8EH{  
template < typename T1, typename T2 > B~b ='jN  
  struct result_2 !pHI`FeAV  
  { C=2DxdZG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rC_saHo>#R  
} ; U }I#;*F  
7Sh1QDYZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X$?0C{@.}  
FF0~i+5  
template < typename T > }a#=c*+_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ?$y/b}8  
  { sHPj_d#  
  return fn(pk(t)); BB_(!omq[  
} C0 /G1\  
template < typename T1, typename T2 > KTwP.!<v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 43<i3O  
  { yo%Nz"  
  return fn(pk(t1, t2)); y\[q2M<  
} /b/  6*&  
} ; K@:Ab'(P^|  
: #so"O  
;ZMIYFXRqh  
一目了然不是么? '-$cvH7_  
最后实现bind %*Vr}@BA)  
IGab~`c-[  
"9N;&^ I  
template < typename Func, typename aPicker > i [Wxu M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) gv i!|!M=  
  { bfpoX,:   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c `.BN(  
} Vn\jUEC  
_::ssnG3jT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7{9M ^.}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 7) a f  
WGyPyG#Fl  
十一. phoenix Lf%}\0:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4$U^)\06W  
5fz K*[B  
for_each(v.begin(), v.end(), "D KrQ,L  
( ->7zVAX  
do_ WMWUP ZsGS  
[ T[c-E*{hR  
  cout << _1 <<   " , " 2]FRIy d  
] ,}9 tJY@ E  
.while_( -- _1), yJ6g{#X4K<  
cout << var( " \n " ) 2U"2L^oKI  
) T21?~jS  
); 7@m+ y  
4X+I2CD  
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: <(yAat$H  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor j *;.>akY7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 FJxb!- 0&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: iM9^.  
5w+&plIJ  
PtzT><  
template < typename Cond, typename Actor > dJdOh#8+Xi  
class do_while @O-\s q  
  { c++q5bg@)  
Cond cd; !,]c}Y{i  
Actor act; Cb.M  
public : |2rOV&@l9  
template < typename T > ELG9ts+5Uj  
  struct result_1 }7P[%(T5  
  { -})zRL0!'  
  typedef int result_type; #EB Rc4>,  
} ; aygK$.wos  
'op_GW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dO,; k +  
/^bU8E&^M  
template < typename T > WN#2<XjG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^!n|j]aw  
  { I:YgKs)[  
  do J+N -+,,  
    { \C$cbI=;+  
  act(t); G-;EB  
  } Dk8@x8  
  while (cd(t)); ?C   
  return   0 ; x~{W(;`!  
} up0=Y o@  
} ; NLxR6O4}8  
v-Q>I5D;:  
K\s<<dRa  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). x-4d VKE*z  
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。 TqOH(= {  
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。 }n'W0 Sa  
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。 9- 24c  
下面就是产生这个functor的类: ZA@zs,o%  
mQ:YHtHE.F  
+kD JZ  
template < typename Actor > )V*`(dn'zm  
class do_while_actor !67xN?b  
  { tAujm*|&  
Actor act; @,]W  
public : AI9922}*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \|M[W~8  
r)Ml-r =  
template < typename Cond > F}1._I`-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &0J8I Cd=  
} ; W{j(=<|<  
G-sQL'L[U  
[UB*39D7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *m`x/_y+  
最后,是那个do_ Re'3bs:+  
dNov= w  
x(~V7L>"i  
class do_while_invoker yF+mJ >kj  
  { I#7H)^us  
public : <i`s)L  
template < typename Actor > C^,J 6;'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const : Cli8#  
  { %Q;:nVt  
  return do_while_actor < Actor > (act); L;+e)I]  
} :7(d 6gEL  
} do_; aOsc_5XDR;  
;sz_W%-;@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (|3?wX'2U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .1ep8O<  
最后来说说怎么处理break和continue X\*H7;k,  
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。 eiRVw5g  
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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