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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda oVhw2pKpM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \hq8/6=4s  
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, +(/Z=4;,[  
tL).f:?  
B!N807  
C )I"yeS.  
  class filler g9 yCd(2<5  
  { b\+|g9Tm  
public : AnyFg)a<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0 /kbxpih  
} ; M84LbgGM%  
M\<!m^~  
UMX+h])#N  
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: Mb9q<4  
P0Jd6"sS"  
wYxizNv,  
2$Ji4`p}S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [@y=% \%R  
g SwG=e\  
8qc %{8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $XI<s$P%(%  
$%E9^F  
<s2l*mc  
czb%%:EJs|  
二. 战前分析 XH2 SEeh  
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。 .J@[v  
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 I[`2MKh  
Cei U2.:U  
UxvsSHi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <F3sQAe  
  /* --------------------------------------------- */ Gu}x+hG  
vector < int *> vp( 10 ); nSow$6T_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); e>>G4g  
/* --------------------------------------------- */ ^(\Gonf<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); __fR #D  
/* --------------------------------------------- */ ygW@[^g  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A{J1 n  
  /* --------------------------------------------- */ B0 I?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F^NR qE  
/* --------------------------------------------- */ p)^:~ ll  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,%'0e /  
&0eB@8{N  
cMWO_$  
D{4hNO  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,1[??Y  
1._1, _2是什么? QBw ZfX  
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。 %1@<),  
2._1 = 1是在做什么? _tReZ(Vw  
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。 u#M)i30j  
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。 xI: 'Hk1  
-n *>zGc  
 mo,l`UL  
三. 动工 8$v7|S6 z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: uT/B}`md  
Y+ Z9IiS7  
w~U`+2a3  
$vLV< y07  
template < typename T > W #L"5pRg  
class assignment 9xQ 8`7  
  { --twkD  
T value; :2pBv#\"qk  
public : $uw+^(ut  
assignment( const T & v) : value(v) {} SO<m(o)G2  
template < typename T2 > '= <`@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Jo3(bl %u  
} ; mrC+J*  
H 1D;:n  
@sHw+to|p)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -?nT mzRc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vNt>ESPB  
K) `:v|d  
| NU0tct^  
R5eB,FN  
  class holder pRwGv  
  { K`,d$  
public : &@HNz6KO  
template < typename T > fHd!/%iG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ) , ]2`w&k  
  { f4k5R  
  return assignment < T > (t); ~BvY8\@B  
} MpA;cw]cI/  
} ; "b>KUzuYT  
+qUkMx  
 l}0V+  
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: 2]} Uov  
QG|GXp_q`  
  static holder _1; F[CT l3X  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w2d]96*kQe  
Yxd{&47  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aw/7Z`   
而不用手动写一个函数对象。 )4~sQ^}  
.ts0LDk0f  
(~Uel1~@  
AzW7tp;t =  
四. 问题分析 rMHQzQ0%  
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。 8pPC 9ew\=  
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。 gr>o E#7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l#b|@4:I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (9}eF)+O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9$+^"ilk  
\- =^]]b=  
五. 问题1:一致性 S\9t4Ki_'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zr.+'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q#99iiG1  
X 45x~8f  
struct holder U|J$?aFDr  
  { Kx- s0cw  
  // %o@['9U[j  
  template < typename T > a|QE *s.  
T &   operator ()( const T & r) const [0u.}c;(  
  { x}?DkFuxb  
  return (T & )r; )'[x)q  
} ]<kupaRQ  
} ; QqiJun_m  
_8Nw D_"  
这样的话assignment也必须相应改动: kmlG3hOR,  
P +dA~2k  
template < typename Left, typename Right > /l,+oG%\  
class assignment fvcW'T}r  
  { <NG/i i=  
Left l; d4Co^A&  
Right r; gA~20LSt  
public : R_1)mPQ^P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O^9CV*]!n  
template < typename T2 > K8HIuQ!=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lWx  
} ; 3CR@' qG-  
3 p/b  
同时,holder的operator=也需要改动: I|,pE**T  
Fe!D%p Qv  
template < typename T > 3k#[(phk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |K L')&"  
  { 0A;" V'i  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O: ,$%  
} &v^!y=Bt  
v*E(/}<v  
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。 z]kwRWe`j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nX0HT )}  
t, U) ~wi  
return l(rhs) = r; v" }WP34  
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。 &+ KyPY+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 00ofHZ  
opsQn\4DZ?  
template < typename Tp > C ye T]y  
class constant_t 9\HR60V  
  { Ju!(gh  
  const Tp t; F{<5aLaYti  
public : J/2j;,8D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2 {bhA5L  
template < typename T > (Uk>?XAr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =#qZ3 Qz_  
  { vT|`%~Be  
  return t; zuSq+px L@  
} <aJ $lseG  
} ; ,LD m8   
kb71q:[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vw2`:]Q+  
下面就可以修改holder的operator=了 ~#R9i^Y  
k1)%.pt%  
template < typename T > r9# \13-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nVE9^')8V  
  { S}(8f!9<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T*?s@$)m4  
} 8) N@qUV  
IOL L1ar  
同时也要修改assignment的operator() T.REq4<  
]1D%zKY%$Z  
template < typename T2 > xl(@C*.sC1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5G(3vRX|1  
现在代码看起来就很一致了。 }Ov ^GYnn  
r> k-KdS  
六. 问题2:链式操作 O~!T3APGU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Wy4$*$  
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。 VIC0}LT0R  
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。 $<nCXVqL,  
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。 Xd<t5{bD!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Kv37s0|g  
nOb?-rR  
template < typename T > K<4Kk3  
struct result_1 :`\) P,  
  { xe4Oxo  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]0c+/ \b&  
} ; (@r `$5D.b  
!ErH~<f%K  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: AH#4wPxF  
|l0Ea  
template < typename T > [kV;[c}  
struct   ref U!(@q!>G  
  { S?ujRp  
typedef T & reference; :O-iykXyI  
} ; m/B6[  
template < typename T > eS+g|$cW  
struct   ref < T &> 6"/WZmOp  
  { ( #D*Pl  
typedef T & reference; :#5xA?=* S  
} ; ]:(W_ qEA  
@L/o\pvc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |4(~%| 8{  
m2~&#c\  
template < typename T > {ZU1x C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %" D%:   
  { asJ!NvVG'  
  return l(t) = r(t); TlZT1H  
} NVKC'==0  
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。 >Dw~P OMy  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1Xu?(2;NF  
S! Rc|6y%  
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 7c|bc6?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,`D~py,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (8$k4`T>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 M`YWn ;  
最后的布局是:  hc#!Lv  
                Add ~{hxR)x9  
              /   \ IU FH:w]  
            Divide   5 W%<LTWOc  
            /   \ E`int?C!  
          _1     3 {S/yL[S.  
似乎一切都解决了?不。 +gd4\ZG  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Snp|!e  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 [.se|]t7X  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: q6Rr.A  
7SDFz}  
template < typename Right > @NhvnfZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [B@'kwD\l  
Right & rt) const }En  
  { **9x?s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZkL8e  
} NBl+_/2'w  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k@zy  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 W} WI; cI  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 b@RHc!,>jV  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 vEf4HZ&w  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ojYbR<jn9  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? {{V8;y  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: QaUm1 i#  
^` un'5Vk  
template < class Action > db'/`JeK b  
class picker : public Action  _zlqtO  
  { ]7-&V-Ct*  
public : HhO".GA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} B8E'ddUw  
  // all the operator overloaded g^*<f8 ~d  
} ; >WY#4  
dJ$"l|$$  
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。 YK|bXSA[  
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: }VDqj}is  
s4&^D<  
template < typename Right > @lJzr3}WZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LYlDc;<A  
  { IV\J3N^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^C2\`jLMY  
} xsWur(>]  
KNH1#30 K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > h iNEJ_f  
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。 f~ }H  
6e&>rq6C  
template < typename T >   struct picker_maker Mq';S^  
  { wAnb Di{W  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k,euhA/&  
} ; C8F7bG8c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V5}B:SUB  
  { J\ e+}{  
typedef picker < T > result; qzb<J=FAU  
} ; Y@PI {;!  
JxyB(  
下面总的结构就有了: )BRKZQN  
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#bu V  
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。 \U@rg4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 b!M"VDjQ  
至此链式操作完美实现。 =4h+ M$2  
uc|45Zxt  
610D% F  
七. 问题3 Y!;|ld  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >}(CEzc8  
HF3f)}l$  
template < typename T1, typename T2 > Wb S4pdA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /lafve~  
  { jsNF#yE>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ek&kv#G  
} LzYO$Ir:g  
eI@ q|"U  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: TRsE %  
L\;6y*K  
template < typename T1, typename T2 > +iI&c s  
struct result_2 I*VCpaA  
  { s|D>-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -,["c9'3  
} ; }x&N^Ky3c  
7.j[a*^  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 5O`dO9g}$  
这个差事就留给了holder自己。 v!%5&: c3  
    r7Ya\0gU  
Q:$Zy  
template < int Order > / Wf^hA  
class holder; q{ O% |  
template <> [V}S <Xp  
class holder < 1 > CpJ0m-7aIH  
  { }W ^: cp  
public : Uo-`>7  
template < typename T > =~+DUMBT  
  struct result_1 >"Q@bQ:e  
  { \w'*z&`W9  
  typedef T & result; b=/curl&  
} ; ~,2/JDVJ5-  
template < typename T1, typename T2 > q7&6r|w1I  
  struct result_2 w}CmfR  
  { ~(]0k.\  
  typedef T1 & result; ]~\sA  
} ; +CI1V>6^  
template < typename T > %8~3M75$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |`;54_f  
  { O-4C+?V  
  return (T & )r; /6_|]ijc  
} M|] "W  
template < typename T1, typename T2 > L;od6<.*m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1LJUr"6]  
  { v 36%Pj`  
  return (T1 & )r1; ~ Uo)0  
} V= 1Bo~  
} ; 7-BvFEM;  
 ;vb8G$  
template <> IVW1]y  
class holder < 2 > 'fL"txW  
  { 5#QXR+ T  
public : o`.R!wm:W  
template < typename T > Y{*u&^0{  
  struct result_1 J sEa23  
  { X*L;.@xA  
  typedef T & result; HfLLlH<L`&  
} ; CX m+)a-L  
template < typename T1, typename T2 > W}|'#nR  
  struct result_2 +NFzSal  
  { 1 tR_8lC  
  typedef T2 & result; vO;I(^Q  
} ; eW>3XD4  
template < typename T > {%#)5l)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ] 7 _`]7p  
  { z(\4 M==2O  
  return (T & )r; |A8/FU2{  
} cr;g5C V  
template < typename T1, typename T2 > )3h^Y=43  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /W<>G7%.  
  { FCkf#  
  return (T2 & )r2; wR{'y)$  
} FaBqj1O1  
} ; iS?42CV  
1xc~`~  
jV8q)=}*)  
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> >。 q:<{% U$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xW[ -n  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: yAN=2fZm  
C.kxQ<  
return l(i, j) = r(i, j); e${>#>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {vo +gRYYv  
3z ]+uv+2J  
  return ( int & )i; Qeu\&%C!<  
  return ( int & )j; apk4 j\i?5  
最后执行i = j; !pJeA)W;  
可见,参数被正确的选择了。 TO-$B8*nq  
M3~K,$@  
l$hJE;n  
@x/T&67k  
Pf F=m'  
八. 中期总结 ,TRTRb;  
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: W(hMft%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %?e(hnM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0<TD/1wN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Va$Pi19 O  
]qB:PtX  
S!{t6'8K  
{Q<$Uo6V  
x3rlJs`$;  
QKE9R-K TE  
九. 简化 YJ:3!B>Zo  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 _uc\ D R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ql<rU@  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: a=TG[* s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .qA{xbu  
  +-*/&|^等 ESoAz o,u  
2. 返回引用。 }CxvT`/  
  =,各种复合赋值等 CB~Q%QLG  
3. 返回固定类型。 )+H[kiN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3 DaQo0N  
4. 原样返回。 1.q_f<U  
  operator, s s 3t  
5. 返回解引用的类型。 _W3Y\cs,-  
  operator*(单目) e5Mln!.o  
6. 返回地址。 `c+/q2M  
  operator&(单目) C>Is1i^9  
7. 下表访问返回类型。 1 qi@uYDug  
  operator[] Dr;iQkGP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 IHC1G1KW=A  
  operator<<和operator>> =e?$M  
/# <pVgN  
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。 ~L7:2weV[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: LEECW_:  
xLZd!>C  
template < typename Left > wY"o`o Z  
struct value_return 2u?zO7W)-L  
  { nY $tp  
template < typename T > o/o:2p.  
  struct result_1 _GqS&JHSf  
  { V^Rkt%JY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; z<]bv7V  
} ; 0iEa[G3  
hnWo|! ,O$  
template < typename T1, typename T2 > <5@PWrU?[[  
  struct result_2 YxJD_R  
  { =8=!Yc(>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pUl8{YGS  
} ; 5jq=_mHt  
} ; &@3m -Z  
#pdUJ2)yM  
Fl>]&x*~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %~*jae!f  
z (c9,3  
下面我们来剥离functor中的operator() rsa&Oo D>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: HI&kP+,y  
zGc(Ef5`M6  
return l(t) op r(t) ^Jp*B;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) P,bd'  
return op l(t) c#xP91.m  
return op l(t1, t2) 5, b]V)4  
return l(t) op u~Tg&0V30  
return l(t1, t2) op V:bV ?lt  
return l(t)[r(t)] # k5#j4!b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] YnV/M,U  
@LLTB(@wR  
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: bdh(WJh%  
单目: return f(l(t), r(t)); G%TL/Z40  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &d`^ E6#  
双目: return f(l(t)); wX1ig  
return f(l(t1, t2)); o4=Yu7L  
下面就是f的实现,以operator/为例 iz}sM>^  
"PpjoM ~  
struct meta_divide C>|@& o1  
  { 8V4V3^_xs  
template < typename T1, typename T2 > 0o&}mKe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B94 &elu  
  { f1+qXMs  
  return t1 / t2; m$y]Lf  
} L~FTr  
} ; ]@xL=%   
lUh*?l  
这个工作可以让宏来做: 0kCQ0xB[a5  
a5`eyL[f  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q"aPJ0ni'  
template < typename T1, typename T2 > \ Pl~P-n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; WBppKj_M  
以后可以直接用 & QZVq"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ehO:')XF  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Go+[uY^  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) %]Cjhs"v  
F>Y9o- o2  
gAE!a Ky  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Z}cIA87U  
QdDtvJLf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @oH[SWx  
class unary_op : public Rettype 8l xY]UT  
  { E5x]zXy4  
    Left l; 0P 5BArJ?  
public : \K`jCsT  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jL4>A$  
 t9*=  
template < typename T > M9V-$ _)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <NQyP{p  
      { 0o68rF5^s  
      return FuncType::execute(l(t)); F RH&B5w  
    } VJ1*|r,  
)}|mDN&P  
    template < typename T1, typename T2 > G\/IM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M]ap:  
      { o8D{dS>,PL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ( Yi=v'd  
    } w#{l 4{X|  
} ; HU[oR4E  
:J%'=_I&H  
U?6yke  
同样还可以申明一个binary_op z_(eQP])  
+v1-.z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g5TkD~w"  
class binary_op : public Rettype {W'8T}q  
  { 1#!@["  
    Left l; 6~:+:;  
Right r; X<K9L7/*  
public : "w^Nu6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pDhY%w#  
fIEw(k<*  
template < typename T > A5+5J_)*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S2}Z&X(  
      { qhwoV4@f  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); zW)gC9_|m-  
    } V(I7*_ZFl  
k1wr/G'H[  
    template < typename T1, typename T2 > zkG>u,B}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^hysCc  
      { ,7I},sZj   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4zX=3iBt  
    } iha9!kf  
} ; Ut':$l=  
xtsL8-u f  
(7 ijt  
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 )DRkS,I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 DOT=U _  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qhN[Dj(d  
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。 $*i7?S@~-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |I/,F;'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 9 c6'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 z[Z2H5[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ,P!D-MN$V  
下面是修改过的unary_op CX.SYr&!R  
v#Sj|47  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~r PYJ  
class unary_op To">DOt  
  { |""=)-5N  
Left l; E0T&GR@.  
  8T<@ @6`T  
public : @$EjD3Z-  
S$\.4*_H\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _2#zeT5  
x!`b'U\  
template < typename T > ">4PePt.n  
  struct result_1 ]79~:m[C  
  { "I@v&(Am;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; KjBOjD'I  
} ; T G_bje  
U>in2u 9  
template < typename T1, typename T2 > .<HC[ls  
  struct result_2 f.J 9) lfb  
  { 64h_1,U  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YWSz84d  
} ; gA{'Q\  
hEWx.  
template < typename T1, typename T2 > |.Em_*VG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L 43`^;u  
  { {s,^b|I2#U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6$;L]<$W>  
} oPCrD.s  
ix^gAot  
template < typename T > "/Om}*VhD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6g}^Q?cpV#  
  { hHCzj*5  
  return OpClass::execute(lt(t)); i3D<`\;r  
} o>@=N2n  
r|*:9|y{"/  
} ; >6OCKl  
xLe =d|6  
\{[D|_   
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;k9=e  
好啦,现在才真正完美了。 4sb )^3T  
现在在picker里面就可以这么添加了: r@olC7&  
LE8K)i  
template < typename Right > M8\G>0Hc6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1$);V,DK!  
  { 4pLQ"&>}80  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); tp#Z@5=  
} a_Z.J3  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 anK[P'Y  
s`;0 t YG  
qo6 1O\qm  
Y_$^:LG  
TG4\%S$w  
十. bind ;&K3 [;a  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 wDB)&b  
先来分析一下一段例子 ]#vWKNv:;  
2_Pz^L  
? UxG/]",  
int foo( int x, int y) { return x - y;} / c +,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W8Ke1( ws&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 uG2Xkj  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 jA A'h A  
我们来写个简单的。 Y*`:M(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <+<)xwOQ ]  
对于函数对象类的版本: ny278tr Q7  
Qe7" Z  
template < typename Func > WH{cJ7wCL  
struct functor_trait U#8\#jo  
  {  qJsQb  
typedef typename Func::result_type result_type; `DI{wqV9  
} ; %2^['8t#NH  
对于无参数函数的版本: Sja"(sJ  
p3V9ikyy  
template < typename Ret > F;cI0kP=>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '}wG"0  
  { c80 }1  
typedef Ret result_type; 1i5 vW-'4  
} ; V->.|[J  
对于单参数函数的版本: zi?qK?m  
;e&hM\p  
template < typename Ret, typename V1 > @#bBs9@gv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0|WOReskK  
  { h-z%C6  
typedef Ret result_type; 9)G:::8u7  
} ; gg lNpzj  
对于双参数函数的版本: _DNkdS [[  
@/_XS4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d/0/$Bz}P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^U0apI  
  { E&RoaY0  
typedef Ret result_type; 6LSPPMM  
} ; S#dyRTmI  
等等。。。 :d!i[W*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy OlD7-c2L]  
1G e)p4  
template < typename Func > H;7O\  
struct func_return Wh#_9);  
  { `~w%Jf  
template < typename T > *X-~TC0 [  
  struct result_1 Sa?~t3*H  
  { Q1N,^71  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZaEBdBv  
} ; 5n|MA  
6E*Zj1KX  
template < typename T1, typename T2 > (P]^8qc  
  struct result_2 puf;"c6e'  
  { !5g)3St  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `4"y#Z  
} ; o m{n"cg  
} ; EkfGw/WDw  
;-<<1Jz/2  
&gKP6ANx2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1*c0\:BQ;z  
Ggxrj'r  
template < typename Func, typename aPicker > ey9fbS ^I  
class binder_1 e>)}_b  
  { {ra Esb-X  
Func fn; H|(*$!~e  
aPicker pk; X*p:&=o  
public : Og%zf1)aZM  
#!<+:y'S?  
template < typename T > 4`^TC[  
  struct result_1 f|[5&,2<  
  { ( .6tz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Wb}0-U{S'  
} ; J&] XLr.j  
+Fy- ~Mq  
template < typename T1, typename T2 > `OF ;>u*:  
  struct result_2 i,U-H\p&  
  { WLj_Zo*^x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *{4{<O<4  
} ; :,J86#S)  
#L1yL<'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F4aJr%!\6S  
|'l* $  
template < typename T > jAQ)3ON<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iM-hWhU  
  { D4x'  
  return fn(pk(t)); enfu%"(K)  
} :XZJxgx  
template < typename T1, typename T2 > (x*2BEn|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q:xI} ]FM  
  { {t IoC;Y  
  return fn(pk(t1, t2)); X|QX1dl  
} xBx?>nN  
} ; @+Anv~B.  
<pa];k(IQL  
& /FA>  
一目了然不是么? Vm5P@RU$w;  
最后实现bind rq|czQ  
]MH \3g;  
E(K$|k_>  
template < typename Func, typename aPicker > {10+(Vl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l#(g&x6J  
  { OKNs ( H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0BU:(o&  
} qm&53  
 ^O\1v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f>JzG,-  
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。 {&AT}7  
=P+wp{?AN|  
十一. phoenix -T="Ml &  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: IU"!oM^  
<P)%Ms  
for_each(v.begin(), v.end(), %Zi,nHg8  
( r?{LQWP>e  
do_ iegPEb  
[ Y&Nv>o_}5  
  cout << _1 <<   " , " hFF&(t2{^  
] dL Py%q  
.while_( -- _1), i3\oy`GJ  
cout << var( " \n " ) JL*]9$o  
) Dl!'_u  
); ^|axtVhMO  
sg~/RSJ3  
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: X=7vUb,\gB  
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 a\.?{/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pF{Ri  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $7ME a"a  
p{_ O*bo  
2FtEt+A+'  
template < typename Cond, typename Actor > {:!SH6 ff  
class do_while C]@B~X1H^  
  { O&1p2!Bk4  
Cond cd; @o.i2iG  
Actor act; Ki 6BPi^  
public : +.Ukzu~s  
template < typename T > l%V}'6T  
  struct result_1 m=b+V#4i(  
  { Jrrk$0H^~  
  typedef int result_type; W`rE\P  
} ; YmF(o  
Y{B_OoTun  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} E&=?\KM  
gM:oP.  
template < typename T > p_ y*-,W (  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @MVZy  
  { 0md{e`'q:  
  do , 0ja_  
    { O-m}P  
  act(t); t$Ji{t-  
  } }Qu 7o  
  while (cd(t)); ~|jy$*m4A  
  return   0 ; :D7!6}%  
} JVYYwA^ .  
} ; <GlV!y  
&cejy>K  
BuO J0$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %}MM+1eu  
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。 I!@` _Q9N  
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。 2Nzcej  
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。 ImW~Jy  
下面就是产生这个functor的类: `{[C4]Ew/  
OF}_RGKg3  
3 +9|7=d  
template < typename Actor > TUCp mj  
class do_while_actor /v<8x?=  
  { uU"s50m  
Actor act; (S{c*"}2  
public : U}TQXYAg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2)]*re)  
LLN^^>5|l  
template < typename Cond > !y0 O['7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #J9XcD{1  
} ; w N.Jyb  
2?&ptN) `N  
@1X1E 2:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9&jNdB  
最后,是那个do_ S}yb~uc,  
EPfVS  
breVTY7 S  
class do_while_invoker Tl-B[CT  
  { &Kwt vUN{  
public : 5T*7HC[  
template < typename Actor > ]P5u:~U  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6FAP *V;  
  { NyNu1V$  
  return do_while_actor < Actor > (act); J>&GP#7}  
} H%V[% T4=  
} do_; ".=EAXVU  
\`&fr+x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g Q^]/X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 h<q``hn>  
最后来说说怎么处理break和continue zc5_;!t  
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。 K>~l6  
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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