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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda we`BqZV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /-FV1G,h  
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, V/2NIh  
'[liZCg  
J^jd@E  
&"K_R(kN  
  class filler :VP4:J^  
  { __ 9FQ{Ra  
public : 7>gjq'0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} mW'3yM  
} ; 6H'A]0  
r+C4<-dT  
W.[!Q`  
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: Ez|NQ:o  
3JQ7Cc>  
xtP:Q9!N  
zw15r" R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ' 4i8&p`/  
Cwls e-  
P*iC#w]m  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bI:W4y>I=  
5e,u*J]  
|3e+ K.  
l%_K$$C  
二. 战前分析 K:'^f? P  
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。 85G-`T  
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 (+(@P*c1  
?ld&}|W~  
YT+b{   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a_P|KRl  
  /* --------------------------------------------- */ >"!ScYn  
vector < int *> vp( 10 ); 0}e?hbF%U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /.7RWy`  
/* --------------------------------------------- */ I m I$~q'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  "LB MYZ  
/* --------------------------------------------- */ P#V!hfM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?lD)J?j  
  /* --------------------------------------------- */ "!zJQl@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2mzn{S)nV  
/* --------------------------------------------- */ q,)V0Ffe[|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vc"!3x-G*  
@6~lZgXOV[  
tIDN~[1  
 :2nsi4  
看了之后,我们可以思考一些问题: $T3_~7N  
1._1, _2是什么? xgcJEox!  
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-t6f  
2._1 = 1是在做什么? LcvczS T  
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。 C`_/aR6  
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。 i,ZEUdd*_  
2k<#e2  
7OmT^jV2  
三. 动工 ds!n l1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: B;N<{Gb  
ULz<P  
bC:sd2s  
RKzty=j4  
template < typename T > LXX('d  
class assignment HJ]v-  
  { >D!R)W`  
T value; rwXpB<@l@  
public : F\+AA  
assignment( const T & v) : value(v) {} 50 Gr\  
template < typename T2 > '(B -{}l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~wuCa!!A  
} ; EQlb:;j  
\54B  
&Iy5@8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9pnOAM}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %Ve@DF8G  
nu+K N,3R"  
/xJD/"Y3&  
VB*c1i  
  class holder  4 Pc-A  
  { wJ2cAX;"  
public : nE8z1hBUq  
template < typename T > "|Q.{(|kO1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E<+ G5j  
  { ~{lb`M^]h  
  return assignment < T > (t); X <8|uP4  
} I ==)a6^  
} ; 'qT;Eht5  
+Xw%X3o)  
dQ{qA(m  
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: C8|Ls(4Ck  
+ GQ{{B  
  static holder _1; $,by!w'e:l  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 D%o(HS\E  
x+4K,r;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |x1OWm1:<  
而不用手动写一个函数对象。 t'eu>a1D  
*O'|NQhNx>  
b>p_w%d[[J  
-y!Dg6 A  
四. 问题分析 :'Gn?dv|  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 <jJ'T?,  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 05ClPT\BCr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `Z,WKus  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A@< !'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :'wxm3f  
H6`k%O*  
五. 问题1:一致性 ]pe7I P  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| K Ha,6X  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Yf9E0po  
R4;1LZ8XzS  
struct holder wp1O*)/q  
  { X8Z) W?vu  
  // ?9{^gW4|  
  template < typename T > el5Pe{j '  
T &   operator ()( const T & r) const ^V;r  
  { cwvJH&%0  
  return (T & )r; 5lHt~hB\  
} a({Rb?b  
} ; wwdmz;0S  
P<R^eLZ<&  
这样的话assignment也必须相应改动: DI8I'c-P  
Wtu-g**KN  
template < typename Left, typename Right > 9{fP.ifdv7  
class assignment TW& s c9  
  { @ xo8"kl  
Left l; 'L O3[G{  
Right r; &cyB}Gv  
public : d>F7i~W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;/+<N  
template < typename T2 > [/hoNCH!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } WDxcV%  
} ; yWZ_  
QmSj6pB>  
同时,holder的operator=也需要改动: Y_n/rD>  
m_Hg!Lg  
template < typename T > c$[2tZ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5: gpynE|  
  { 2&S^\kf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~`e!$=  
} ' u<IS/w  
}Jh.+k|_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 aK6dy\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a7_Q8iMe  
fIpS P@$<  
return l(rhs) = r; /'{vDxZf R  
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。 <fBJ@>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tBzE(vW  
[K #$W  
template < typename Tp > XO?WxL9k]  
class constant_t L>/$l(  
  { zZ-/S~l  
  const Tp t; aO1.9! <v  
public : 8HLL3H0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T$MXsq  
template < typename T > ph b ;D  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )OQm,5F1  
  { Oi|cTZ@A-  
  return t; O2Y|<m  
} oVk!C a  
} ;  Yf[Cmn  
$G0e1)D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %9zpPr WF  
下面就可以修改holder的operator=了 DmgDhNXKq  
lv] U)p  
template < typename T > .=}\yYGe   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {@Lun6\  
  { +~F>:v?Rh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #"A`:bjG  
} 5);"()g32  
IW n G@!  
同时也要修改assignment的operator() iDDq<a.A  
>j]Gz-wC  
template < typename T2 > vRaxB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4 w*m]D{  
现在代码看起来就很一致了。 }L Q%%  
&'e+`\  
六. 问题2:链式操作 L=#B>Eu  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s'tXb=!HO  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 H{E(=S  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 tAjT-CXg  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ![{/V,V]~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \l0!si  
h] )&mFiE"  
template < typename T > &/' O?HWl  
struct result_1 >9nVR  
  { of7'?]w  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &Pv$nMB$I  
} ; ^K[xVB(&  
]Y?ZUSCJ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: -|#/KKF  
JK{2 hr_a  
template < typename T > G1X73qoHT<  
struct   ref L6qK3xa}  
  { L1lDDS#  
typedef T & reference; F_@` <d!  
} ; %eHr^j~w$  
template < typename T > LmsPS.It  
struct   ref < T &> Qj /H$  
  { JUGq\b&m  
typedef T & reference; 0"@J*e#  
} ; QN#Lbsd  
?zsRs?rc0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3:sc%IDP  
1A;,"8kBd  
template < typename T > A Ef@o+A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]_s;olKNI  
  { ZrP 8/>  
  return l(t) = r(t); B[&l<*O-y  
} yIpgZ0:h  
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。 #Sy~t{4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i%f C`@  
,,EG"Um6  
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 U;ujN8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !f!YMpN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !eb{#9S*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \l[AD-CZPh  
最后的布局是: N-}OmcO]e  
                Add  k_^ 4NU  
              /   \ p8s%bPjK  
            Divide   5 }7%ol&<@  
            /   \ YuoErP=P  
          _1     3 M?gZKdj  
似乎一切都解决了?不。 $y<`Jy]+)~  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 _wg~5'w8  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 tg%<@U`7=  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: | Cfo(]>G  
|j8#n`'  
template < typename Right > uRuu!{$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UK8k`;^KI  
Right & rt) const dj,lbUL  
  { C]zgVbu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ex|)3|J  
} Uq%|v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 sSiZG  
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。 !"08TCc<  
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。 8z&/{:Z@pH  
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。 |~Awm"  
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。 0icB2Jm: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? Z +<Y.*6  
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: 3WfZzb+  
La^Zr,T!  
template < class Action > [ifQLsHA  
class picker : public Action N7s9"i  
  { Df1eHa5-7  
public : Gv(n2r  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K^I$05idi  
  // all the operator overloaded kl&_O8E+K  
} ; {5fq4A A6  
brn>FFAwO  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }u5J<*:bZ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: V/"41  
5kv]k?   
template < typename Right > xJvalb   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const r^\Wo7q  
  { 52 DSKL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y}x_ud,  
} WN#dR~>  
`\-MpNw  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > { lZ<'p  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 7nPm{=B G  
PzLV}   
template < typename T >   struct picker_maker t~]oJ5%  
  { _:;j)J0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; evGUSol?:n  
} ; vro5G')  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2$%0~Z5  
  { Bc y$"F|r  
typedef picker < T > result; ?GGh )";y  
} ; =E%<"FB  
\ 8X8N CM  
下面总的结构就有了: j~Xn\~*n  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 t]%! vXo  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 *C?x\.\C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }tZA7),L  
至此链式操作完美实现。 mJ5LRpXN  
OKq={l  
Y_Lsmq2!  
七. 问题3  7QkAr  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ,s1n! @9  
ui6B  
template < typename T1, typename T2 > r\66]u[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?|9$o/Q}  
  { /L"&'~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;42D+q=s  
} ;w}5:3+  
!bCLi>8  
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: &9'JHF!l  
>(HUW^T/9z  
template < typename T1, typename T2 > 9wFQ<r  
struct result_2 KGX?\#-  
  { U!x\oLP  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QcQ|,lA.HI  
} ; ;EfMTI}6K  
KPA5 X]  
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? b511qc"i>M  
这个差事就留给了holder自己。 57b;{kl  
    VI`x fmVOQ  
way-Q7  
template < int Order > X_eV<]zA+  
class holder; |"Oazll  
template <> MPd#C*c  
class holder < 1 > /_554q  
  { Lsozl<@  
public : %rRpUrnm  
template < typename T > AH], >i3  
  struct result_1 T't^pO-`  
  { v+=_  
  typedef T & result; J=U7m@))Y#  
} ; K`2a{`  
template < typename T1, typename T2 > ?Xo9,4V1  
  struct result_2 X|wXTecg*|  
  { #Y*AGxk  
  typedef T1 & result; F'#e]/V1  
} ; ;mb 6i_  
template < typename T > afc?a-~Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7_/.a9$G  
  { y6?Q5x9M  
  return (T & )r; -}juj;IVv  
} GOwd=]e  
template < typename T1, typename T2 > S[" &8Fy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i9)y|  
  { 3r{'@Y =)Y  
  return (T1 & )r1; es(vWf'  
} W:>RstbnMG  
} ; %]Nz54!  
rd 1&?X  
template <> ( |5g`JDG  
class holder < 2 > q#Qr@Jf  
  { GW{Nc !)  
public : TniZ!ud  
template < typename T > Rb~Kyy$  
  struct result_1 X>|.BvY|  
  { ]3QQ"HLcp  
  typedef T & result; _L!"3  
} ; D\V}Eo';6  
template < typename T1, typename T2 > Krq^|DY  
  struct result_2 .+B)@?  
  { g%=\Wiit]  
  typedef T2 & result; nw5#/5xw  
} ; oaBfq8,;  
template < typename T > 8a)EL*LH`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +-~;?wA  
  { 28BiuxVW  
  return (T & )r; }}(~'  
} \^-3)*r  
template < typename T1, typename T2 > ?\#4`9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4'rk3nT8  
  {   6^: l  
  return (T2 & )r2; >uJrq""+  
} c*1x*'j.  
} ; ?I/,r2ODLh  
c@q>5fR/c  
l2`8]Qr   
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> >。 $~~=SOd0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3.d=1|E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d=4MqX r  
d$2{_6  
return l(i, j) = r(i, j); "| Q&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (%fGS.TR  
vP~F+z @g  
  return ( int & )i; " ^eq5?L  
  return ( int & )j; Q#g s)2  
最后执行i = j; ci^-0l_O  
可见,参数被正确的选择了。 4GHIRH C%[  
3P\I;xM  
b]g.>$[nX  
O: BP35z_F  
9wb$_j]F`#  
八. 中期总结 @g=A\2  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ^3yjE/Wi"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wA~Nfn ^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *<A;jP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |XH3$;=*h  
i ~FCt4  
q3P3euK3  
8m*\"_S{  
W>Rv  
m9B3]H  
九. 简化 2\5@_U^)h  
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。 mmKrmM*1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \qTNWA #'  
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: G#*!)#M <  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Dps{[3Y+  
  +-*/&|^等 `Ys })Pl  
2. 返回引用。 ~fUSmc  
  =,各种复合赋值等 R$3JbR.  
3. 返回固定类型。 p.}[!!m P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p4AXQuOP  
4. 原样返回。 |(H|2]b4 =  
  operator, S2s-TpjB<  
5. 返回解引用的类型。 &S-& 'ZAY  
  operator*(单目) 0,A?*CO  
6. 返回地址。 O#U"c5%  
  operator&(单目) nRE}F5k  
7. 下表访问返回类型。 88*RlxU  
  operator[] d!LV@</  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7lj-Z~1  
  operator<<和operator>> 7S7!  
Y}#^n7*w~  
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:Ja  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $tKATL*  
:cEe4a  
template < typename Left > S BoF (0<  
struct value_return ?^!dLW  
  { 1!C,pXU#:  
template < typename T > g`6wj|@ =W  
  struct result_1 <Ztda !  
  { eJA{]^Zf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; SWGa%6|  
} ; j`GbI0,bT  
,6bMf z  
template < typename T1, typename T2 > JS:lysu  
  struct result_2 ,q HG1#^  
  { ).S<{zm7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9]w0zUOL6  
} ; ^U?(g0<"  
} ; 9M=K@a  
c\'pA^m 6  
ri;M7rg`.{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Zs{R O  
*u>\&`h=  
下面我们来剥离functor中的operator() 3.H-G~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;E"mB4/)  
iHn]yv3 #  
return l(t) op r(t) &}$D[ 4N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) / IS WC   
return op l(t) j)DZmGg&t  
return op l(t1, t2) wE \c?*k  
return l(t) op  e C{Z  
return l(t1, t2) op JT9<kB/07  
return l(t)[r(t)] *!/#39  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M(E_5@?3  
*Kkw,qp/  
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: 'nS3o.}  
单目: return f(l(t), r(t)); 6V?RES;X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); XOwMT,=Z)  
双目: return f(l(t)); "poTM[]tZ7  
return f(l(t1, t2)); =4 H K  
下面就是f的实现,以operator/为例 bx^EaXj(r  
fYjsSUnf  
struct meta_divide sN}@b8o@  
  { t>sX.=\$  
template < typename T1, typename T2 > Lp WEu^j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L# 1vf  
  { ko>_@]Jb  
  return t1 / t2; _fCHj$I*]  
} 6)$ N[FNs  
} ; 9tEKA|8  
n1>nnH]G  
这个工作可以让宏来做: fEc_r:|\6  
cZzZNGY^ts  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r3_gPK  
template < typename T1, typename T2 > \ 4Z<l>!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \>`$x:  
以后可以直接用 Av>j+O ;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (NC>[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 e:D"_B  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 9y*! W  
<xjv7`G7  
xm0#4GFUS  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {kH^OZ^(e  
O mIBk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B/hHkOoo  
class unary_op : public Rettype \87J~K'  
  { z]|[VM?4L  
    Left l; 9p rsL#Fn  
public : y(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7NC8<o;  
da'E"HN@G~  
template < typename T > mZVOf~9E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 51ebE`  
      { U(=9&c@]  
      return FuncType::execute(l(t)); O9X:1>a@i  
    } D>e\OfTR:  
l1Q+hz5"*U  
    template < typename T1, typename T2 > 5l/l]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G)Bq?=P  
      { 6CmFmc,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); # pB:LPEsK  
    } = DTOI  
} ; e=UVsYNx  
cloSJmUlQ  
{4aY}= -Q*  
同样还可以申明一个binary_op ;6txTcn`=  
^ [[ b$h$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %N>NOk)  
class binary_op : public Rettype ,Z7Z!.TY!  
  { s [F' h-y  
    Left l; =G F  
Right r; 7XWBI\SW  
public : $,,>R[;w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G=5t5[KC  
+Z<Q^5w@  
template < typename T > j~*Z7iu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e=z_+gVm  
      { [ky6E*dV`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {3(.c, q@  
    } Z;~[@7`  
9Y%?)t.2  
    template < typename T1, typename T2 > zHOE.V2Qo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~P#zhHw  
      { <N=p:e,aN,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `s> =Sn&UP  
    } .7gE^  
} ; Qb't*2c%  
r82o[+$u0K  
7$'mC9  
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 SKpPR;=q|:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $dp#nyP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Wejwj/EU%  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ERRT_G?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "I}Z2  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 l5Wa'~0qA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?5v5:U(A  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) {I-a;XBX  
下面是修改过的unary_op k gu[!hD1  
nlebFDb7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (5q%0|RzRs  
class unary_op RYZE*lWUh  
  { c\MsVH2 |  
Left l; A$%!9Cma  
  CTkN8{2S  
public : )ozcr^  
)ClMw!ZrU  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2vkB<[tSs  
>6I.%!jU  
template < typename T > !UMo4}Y  
  struct result_1 &u1g7# #  
  { u[i7:V%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,#bb8+z&p  
} ; 4iv]N 4  
#xP!!.DF(  
template < typename T1, typename T2 > !b]2q%XM  
  struct result_2 M=AvD(+ha  
  { U7"BlT!V\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H : T N  
} ; TwuX-b  
F%#*U82  
template < typename T1, typename T2 > !-5S8b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3K#mF7)a  
  { fcE)V#c"g  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); j:e^7|.   
} `N,Vs n"  
W>0"CUp  
template < typename T > =`1m-   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -N7xO)  
  { k?HrD"k"  
  return OpClass::execute(lt(t)); inBPT~y  
} 0Ox|^V  
[t.%&#baF  
} ; )t,{YGY#  
O5^J!(.O\Z  
iTLW<wG  
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 {b,2;w}95  
好啦,现在才真正完美了。 9PKoNd^e  
现在在picker里面就可以这么添加了: H9~%#&fF  
m(Y.X=EZr  
template < typename Right > -jVaS w t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Be{/2jU%  
  { 98A(jsj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j6e}7  
} 7rdw`  
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。 {x[;5TM  
X7H'Uk9:  
`8Jq~u6_Z  
0F+ zG)G"  
W`N}  
十. bind W]O@DS zR  
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。 wHt J_Y  
先来分析一下一段例子 Zlk,])9Q  
CQSpPQA  
feI./E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |"R_-U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3^\?>C7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hD_5~d  
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。 qx2E-PDL;<  
我们来写个简单的。 |.(CIu~b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4bi NGl~  
对于函数对象类的版本: zj>aaY  
h`5YA89  
template < typename Func > J%\- 1  
struct functor_trait AfRW=&xdT  
  { 3I"NI.>*  
typedef typename Func::result_type result_type; *K(k Kph  
} ; +}^|dkc  
对于无参数函数的版本: W|25t)cJ8h  
^sifEgG*d  
template < typename Ret > Qz@IK:B}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > oTCzYY  
  { V uG?B{  
typedef Ret result_type; :K~rvv\L7  
} ; BTTLy^  
对于单参数函数的版本: u^Nxvx3l0  
<vB<`   
template < typename Ret, typename V1 > sdJ%S*)5G$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (#!] fF"!x  
  { |5xYT 'V  
typedef Ret result_type; e Om< !H  
} ; <nWKR,  
对于双参数函数的版本: , 3X: )  
?;|@T ty%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > b!0DH[XKV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =&A!C"qK4[  
  { :)#hrFp  
typedef Ret result_type; weAn&h|  
} ; u8YB)kG  
等等。。。 <S1??  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -<qxO  
:dP~.ZY7  
template < typename Func > SY-ez 91  
struct func_return }zFf0.82  
  { Y[Q @WdE9  
template < typename T > _1^8xFe2  
  struct result_1 mZ~qG5@/F  
  { }I]j&\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n /QfdAg  
} ; } q%jO  
2_;]  
template < typename T1, typename T2 > HH)"]E5  
  struct result_2 9W!8gCs  
  { <B6[i*&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c $0_R;4/  
} ; P+<BOG|m  
} ; ^P`NMSw  
wV\%R,bZj  
iF!mV5#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c juZB Fl  
^=EjadVQ  
template < typename Func, typename aPicker > 'p%= <0vrr  
class binder_1 ZJ;LD*  
  { *'D=1{WZ!  
Func fn; #HeM,;Xp  
aPicker pk; q-3]jHChh  
public : ddsUz1%l  
0$6*o}N%  
template < typename T > *5'.!g('  
  struct result_1 [oV{83f  
  { 4j> fI)FUW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lT]=&m>  
} ; >':5?\C+-  
b1u}fp GF  
template < typename T1, typename T2 > ! ja[ 4.  
  struct result_2 V vu(`9u]  
  { |h}B{D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h T<n1q~  
} ; 9)+@0fG)  
-G9|n#zCU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G.g|jP'n  
iq?l#}]  
template < typename T > Py|;kF~![  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B'-I{~'/  
  { YOyp|%!  
  return fn(pk(t)); ZK6Hvc0  
} +t98 @  
template < typename T1, typename T2 > DkgUvn/S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %}q .cV  
  { %KtU1A(["  
  return fn(pk(t1, t2)); !}y1CA  
} hSB?@I4s<\  
} ; $Pxb1E  
d?A}qA[(  
-v+&pG?m  
一目了然不是么? B5ea(j  
最后实现bind w u)Wg-dT  
ebC)H  
KOey8tB)1  
template < typename Func, typename aPicker > %-+j  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) GIT #<+"  
  { IG< H"tQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J8?2R^;{  
} n9%]-s\Hn  
5t\HJ`C1Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }`xdWY  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 dAc ?O-~  
2*[QZ9U[@  
十一. phoenix ~i ,"87$[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]f8L:=c  
lCJ6Ur;  
for_each(v.begin(), v.end(), oFCgu{\kt  
( x5}lgyt  
do_ )I`if(fG  
[ rn8cdM N  
  cout << _1 <<   " , " xzsdG?P  
] IA4N@ijRxh  
.while_( -- _1), .2W"w)$nuq  
cout << var( " \n " ) mT @ nn,  
) 2N5`'  
); v4rW2F:X  
{EA1vo"  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1@>$ Gcc  
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 DkDoA;m  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &<3&'*ueW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ve Tx, \6@  
!R'g59g  
UMU2^$\iS  
template < typename Cond, typename Actor > X|}2_B  
class do_while "?3`  
  { !E2W\chi  
Cond cd; ` qUX.  
Actor act; o.m:3!RW  
public : B(_WZa!  
template < typename T > k()$:-V  
  struct result_1 e(?]SU|  
  { =2Cj,[$  
  typedef int result_type; :>+\17tx  
} ; 29&bbfU  
iafE5b)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]y#3@  
_,haD)1g~  
template < typename T > }!p`1]gem  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NI aFI(  
  { E{?au]y$J  
  do t$J.+}}I  
    { !4(zp;WY^  
  act(t); ,WD X(  
  } nhT-Ido  
  while (cd(t)); v+G=E2Lhv  
  return   0 ; -F@L}|  
} aC%&U4OS  
} ; @n -r-Q  
)5_jmW`n  
z//VlB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?'s6Xmd  
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。 s58 C2  
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。 :e<7d8E5n{  
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。 b[I8iSkfi  
下面就是产生这个functor的类: l(;Kij  
]e'fa/I  
aNxAZMg  
template < typename Actor > eJ0?=u!x  
class do_while_actor &V7M}@  
  { pO7Zs  
Actor act; n]}W``=7  
public : l12{fpm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rV6/Tdy  
gw36Ec<M  
template < typename Cond > >w+HHs/$wK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Hc^W%t~  
} ; tM4 Cx  
TX=yPq  
T4)fOu3]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 n_?tN\M  
最后,是那个do_ /FD5 G7ES  
t.p~\6Yi  
M_g ?<rK  
class do_while_invoker "]K>j'^Zs<  
  { V#REjsf,t-  
public : #@HF<'H}mu  
template < typename Actor > $+p?Y)h .  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const LbEM^ D  
  { UT0){%2@  
  return do_while_actor < Actor > (act); Lk\P7w{  
} d.UQW yLG  
} do_; _g%TSumvq<  
B"yFS7Rrj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )R`xR,H  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [AMAa]^  
最后来说说怎么处理break和continue eET&pP3Rp  
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。 AIMSX]m  
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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