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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .wy$-sG81  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, B76 v}O:  
vX;HC'%n  
 8gC)5Y  
Hm fXe  
  class filler _9@ >;]  
  { >.<ooWw  
public : YTQps&mD.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J-V49X#  
} ; "'a* [%  
B[F-gq-  
ka/XK[/'  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ``u:lL  
Gr: 3{o`  
!8R@@,_v  
^:u?ye;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); BAV>o|-K  
C!&y   
.VM3D0aV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ghAi{@s$)  
tHh HrMxO  
!tXZ%BP.u  
/(?@mnq_  
二. 战前分析 oY=1C}  
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。 3A,rHYS  
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 _w(ln9   
[ohBPQO  
\.#p_U5In  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A&,,9G<  
  /* --------------------------------------------- */ ]|U-y6 45  
vector < int *> vp( 10 ); ECcZz.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l&W;b6L  
/* --------------------------------------------- */ y3eHF^K+$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >MG(qi  
/* --------------------------------------------- */ 2(M6(xH>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A}5fCx.{  
  /* --------------------------------------------- */ "e6|"w@8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); iiG f'@/  
/* --------------------------------------------- */ 8K{[2O7i)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1A<,TFg  
q; ji w#_  
~n?>[88"  
(GcT(~Gq)D  
看了之后,我们可以思考一些问题:  c</1  
1._1, _2是什么? qAY%nA>jO  
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。 /nZ;v4  
2._1 = 1是在做什么? vq!uD!lr  
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。 7dOyxr"H-  
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。 zt=0o| k  
%Dig)<yx  
<>Y?v C  
三. 动工 &dR=?bz-A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: iv&v8;B  
q,%:h`t\  
cz/Q/%j$/  
z[EFQ^*>  
template < typename T > yT8=l"-[G  
class assignment +jP~s  
  { WYrI|^[>  
T value; 'ZP)cI:+X  
public : YB,t0%vTJw  
assignment( const T & v) : value(v) {} Sw[{JB;y,  
template < typename T2 > ,Hn^z<f   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p'94SXO_  
} ; RA O`i>@  
&miexSNeF  
+iO/m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !>z:m!MlQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %rkk>m  
`ln1$  
D y-S98Y  
]J7Qgp)i  
  class holder 9`Q<Yy"du  
  { $s5a G)?7  
public : ^U[D4UM  
template < typename T > :dI\z]Y(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const MXD4|r(  
  { @b#^ -  
  return assignment < T > (t); k1 -~  
} #Q"O4 b:8  
} ; w ej[+y-  
%A/_5;PZ/  
1|r,dE2k9  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: sTRJ:fR  
@Xp~2@I=ls  
  static holder _1; 3AcD,,M>>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 eqAW+Ptx  
q'Wr[A40j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >rsqH+oL  
而不用手动写一个函数对象。 !g!5_ |  
qJ4T]FVN  
790-)\:CY  
r|Z5Xc  
四. 问题分析 O$u"/cwe*  
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。 O1&b]C#  
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。 ^wb:C[r!V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >Z.\J2wM<j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6uPcXd:8ZR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 KhbYr$  
q.YfC  
五. 问题1:一致性 ~]C%/gEh  
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?| x#.C4O09  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V5F%_,No  
UBv@+\Y8m  
struct holder NB_ )ZEmF  
  { vmTs9"ujF,  
  // PQN@JaD  
  template < typename T > +HT1ct+dI  
T &   operator ()( const T & r) const -_ C#wtC  
  { G q<X4C#|  
  return (T & )r; Z6p5* +  
} T:]L/wCj  
} ; BQH}6ueZ  
F[ ajOb8  
这样的话assignment也必须相应改动: "XgmuSQ!  
b89a)k>^g  
template < typename Left, typename Right > $j}OB6^I  
class assignment \%Ves@hG>  
  { 6z0@I*  
Left l; Fs_]RfG  
Right r; YKmsQ(q`N  
public : %WTEv?I{Ga  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d[p;T\?"  
template < typename T2 > L|-98]8>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q6gt+FKU9  
} ; 1923N]b  
Y6i _!z[V[  
同时,holder的operator=也需要改动: G7!W{;@I  
m %;D  
template < typename T > DGW+>\G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const NA3 \  
  { osARA3\Xt  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tZ`Ts}\e  
} L(T12s  
Yim<>. !  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 bV8g|l-4(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 40E#JF#  
3 >E%e!D%  
return l(rhs) = r; &k-Vcrcz  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 W[EKD 7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9O{b]=>wq  
l3Njq^T  
template < typename Tp > y[B>~m8$  
class constant_t HK\~Qnq  
  { _Z5Mw+=19  
  const Tp t; \`V;z~@iA  
public : # mize  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {7TlN.(  
template < typename T > -7J|l  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^7zu<lX  
  { }Sy=My89r  
  return t; n  -(  
} Hbv6_H  
} ; kKC9{^%)  
T91moRv  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K\"R&{+=  
下面就可以修改holder的operator=了 u:0aM}9A  
lL1k.& |5m  
template < typename T > ]Q]W5WDe:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f&v9Q97=  
  { 9zYVC[o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ctE\ q  
} uqz]J$  
^B8b%'\  
同时也要修改assignment的operator() l Va &"   
r.7$&BCng  
template < typename T2 > .bBdQpF-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |rmg#;/D  
现在代码看起来就很一致了。 {(r6e  
L(&&26Y  
六. 问题2:链式操作 45hF`b>%,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ca+5=+X7  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  {o(j^@  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 q, O$ %-70  
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。 g}@OUG"D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YPHS 1E?  
%|s+jeUDn|  
template < typename T > tcxcup%  
struct result_1 >EY3/Go>  
  { boDt`2=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %^RN#_ro(3  
} ; ]_N|L|]M  
95el'K[R  
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: >/|q:b^2r  
/SYw;<=  
template < typename T > @)J+,tg/7  
struct   ref M4as  
  { ;!(<s,c#:  
typedef T & reference; *z@>!8?  
} ; j?'GZ d"B  
template < typename T > \rv<$d@L  
struct   ref < T &> t!RiUZAo  
  { 5\z `-)  
typedef T & reference; >2~=)L  
} ; wI(M^8F_Mf  
k:7(D_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;!yQ  
(o`{uj{!  
template < typename T > 6j ~#[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |\pbir  
  { F$)[kP,wtO  
  return l(t) = r(t); | Bi!  
} l\i)$=d&g  
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。 ;^Dpl'v%\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 gEjdN.  
=>-Rnc@  
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 ]\|VpIg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -B +4+&{T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0Vx.nUQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 a\r\PBi  
最后的布局是: !r<pmr3f@7  
                Add &Xf}8^T<V  
              /   \ 4<BjC[@~Z{  
            Divide   5 E>K!Vrh-L  
            /   \ V:joFRH9  
          _1     3 {;2PL^i  
似乎一切都解决了?不。 Zu7)gf  
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。 kGl~GOB a  
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。 .[_L=_.  
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: Hj}K{20  
5 sX+~Q  
template < typename Right > vam;4vyu  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7'Mm205\  
Right & rt) const $` ""  
  { |p,P46I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vX.VfY  
} %KLpig  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T:~vk.Or  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 FYpzQ6s~  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 :> 5@cvc  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 q#%xro>m  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 j:v@pzTD  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? fb~ytl<  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: uLV#SQ=bZN  
{e 14[0U-  
template < class Action > YuO.yh_  
class picker : public Action tS6qWtE  
  { vw9@v`k  
public : M!o##* *`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} iUN Ib  
  // all the operator overloaded VXwU?_4J.  
} ; Vh4X%b$TV  
rbWP78  
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。 H:V2[y8\  
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: *_d7E   
8]9%*2"!  
template < typename Right > ;>Ib^ov  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @J/K-.r  
  { XwJ7|cB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "]} bFO7C  
} oG_~q w|h  
WvY? +JXJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8)_XJ"9)G  
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。 JxM]9<a=4  
MDnua  
template < typename T >   struct picker_maker =c\>(2D  
  { <<][hQs  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |IzPgC  
} ; 8<QdMkI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;@oN s-  
  { &OH={Au  
typedef picker < T > result; Fww :$^_ k  
} ; W:pIPDx1=!  
NXrJfp  
下面总的结构就有了: s{ *[]!  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 uxr #QA  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 _ 9F9W{'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 a .k.n<  
至此链式操作完美实现。 f*?]+rz  
iP7(tnlW$  
rX2.i7i,  
七. 问题3 yPb"V  
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。 !$gR{XH$]  
GjvOM y  
template < typename T1, typename T2 > N 5lDS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pd_U7&w,5  
  { 9y"@(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i9,ge Q7d  
} p8Qk 'F=h  
fHx*e'eA  
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: vdc\R?  
gCB |DY  
template < typename T1, typename T2 > x??+~$}\*-  
struct result_2 Swig;`  
  { B|C2lu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G3Hx! YW  
} ; Ng2twfSl$  
j8 ^Iz  
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? 52Z2]T c ,  
这个差事就留给了holder自己。 LTQ"8  
    m[~y@7AK<  
*k.G5>@  
template < int Order > 8V`WO6*  
class holder; 6d<r= C=  
template <> 2} /aFR  
class holder < 1 > 3 /g~A{  
  { 8Fz#A.%P  
public : p>v$FiV2N  
template < typename T > 3M[! N  
  struct result_1 ZbW17@b  
  { Y!w`YYKP  
  typedef T & result; z!ZtzD]cb  
} ; h+g_rvIG*  
template < typename T1, typename T2 > N/"{.3{W  
  struct result_2 84& $^lNV  
  { |4;Fd9q^m  
  typedef T1 & result; "^})zf~_  
} ; FrGgga$  
template < typename T > hF~n)oQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \/r}]Vz  
  { PR#exm&  
  return (T & )r; nv|NQ Tk  
} 7rc0yB  
template < typename T1, typename T2 > &[?\k>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'CM|@Zz%  
  { Tztu}t]N  
  return (T1 & )r1; a/4T> eC  
} '}53f2%gKa  
} ; J?"B%B5c  
{4<C_52t  
template <> N2^=E1|_  
class holder < 2 > !C ':  
  { uP)'FI  
public : BUDi& |,  
template < typename T > *5C7d*'  
  struct result_1 g[' ^L +hd  
  { qZ}^;)a^  
  typedef T & result; vxBgGl  
} ; C!<Ou6}!b  
template < typename T1, typename T2 > oM>l#><nq  
  struct result_2 ~ D j8 z+^  
  { oGnSPI5KGC  
  typedef T2 & result; {T$9?`h~M  
} ; v!~fs)cdE|  
template < typename T > S%;O+eFYb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'x#~'v*  
  { tKOmoC  
  return (T & )r; ? =Z?6fw  
} KxJ!,F{>H  
template < typename T1, typename T2 > %v M-mbX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ju@c~Xm  
  { EHJ.T~X  
  return (T2 & )r2; t\dN DS  
} :D5Rlfj  
} ; L\J;J%fz.  
`,<BCu  
hn G Z=  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 PJ|P1O36a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~w+c8c8pW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: AlaW=leTe  
cA?W7D  
return l(i, j) = r(i, j); AofKw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) SwGx?U  
Mk 6(UXY  
  return ( int & )i; Qz1E 2yJ  
  return ( int & )j; PO: {t  
最后执行i = j; UcHJR"M~c  
可见,参数被正确的选择了。  R B  
|mfvr *7  
6P l<'3&  
MAR'y8I  
Gx/Oi)&/  
八. 中期总结 ASA,{w]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: m.rmM`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +Mb.:_7'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *~e?TfG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor eF$x1|  
& '`g#N  
F v2-(  
"%w u2%i  
+{.WQA}z\  
P/eeC"  
九. 简化 }j)e6>K])  
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。 IFL*kB   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &DX! f  
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: IHac:=*Q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IM'r8 V  
  +-*/&|^等 p8O2Z? \  
2. 返回引用。 $7ZX]%<s  
  =,各种复合赋值等 x|Bf-kc[#Q  
3. 返回固定类型。 1.GQau~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O,f?YJ9S  
4. 原样返回。 <iC(`J$D  
  operator, j</: WRA`]  
5. 返回解引用的类型。 g*_&  
  operator*(单目) BX7kO0j  
6. 返回地址。 Cl7xt}I  
  operator&(单目) kgP0x-Ap  
7. 下表访问返回类型。 zTSTEOP}%Y  
  operator[] XNkn|q2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 UB@+c k  
  operator<<和operator>> pz*3N  
F^;ez/Gl  
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。 2HA:"v8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^\=`edN0  
^jZbo {  
template < typename Left > m<Dy<((_I  
struct value_return FTUv IbT  
  { |/{=ww8|  
template < typename T > VlsnL8DV  
  struct result_1 ",; H`V  
  { ##>H&,Dp[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qo bc<-  
} ; Ve; n}mJ?  
.W!i7  
template < typename T1, typename T2 > <\^8fn   
  struct result_2 }Zn}  
  { aX'*pK/-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; sDlO#  
} ; %P|/A+Mg"  
} ; Z@!+v 19^  
mz0X3  
hRhe& ,v  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait YNF k  
<PH #[dH  
下面我们来剥离functor中的operator() htF] W|z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `M8i92V\qY  
NZ0;5xGR  
return l(t) op r(t) "+G8d' %YV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xi}skA  
return op l(t) !Wnb|=j  
return op l(t1, t2) 0 M[EEw3  
return l(t) op lRFYx?y  
return l(t1, t2) op `d}2O%P  
return l(t)[r(t)] fuySN!s  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2c*GuF9(0  
BRiE&GzrF  
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: '~=SzO  
单目: return f(l(t), r(t)); /a4{?? #e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); XW] tnrs  
双目: return f(l(t)); 8{sGNCvU  
return f(l(t1, t2)); -uf|w?  
下面就是f的实现,以operator/为例 [7Oe3=  
UP,c|  
struct meta_divide %7+qnH*;r  
  { }o`76rDN  
template < typename T1, typename T2 > HG^'I+Yn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vXje^>_6  
  { `b$.%S8uj=  
  return t1 / t2; ~Mxvq9vaD  
} 2BwO!Y[  
} ; 0@oJFJrO  
ud('0 r',D  
这个工作可以让宏来做: *$g-:ILRuZ  
uVrd i?3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +CNv l  
template < typename T1, typename T2 > \ ( a#BV}=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v.qrz"98-  
以后可以直接用 &tj!*k'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P&LsVR{#  
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 ^ [@ ,  
(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。。。) /%^#8<=|U  
4Fr  
N~'c_l  
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 D*d]aC  
]t"Ss_,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PEZ!n.'S  
class unary_op : public Rettype =UWI9M*sz  
  { |yPu!pfl  
    Left l; 61U09s%\0  
public : pEA:L$&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F:S}w   
=t?F6)Q  
template < typename T > w``U=sfmV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {)sdiE  
      { A.w.rVDD  
      return FuncType::execute(l(t)); qIT@g"%}t  
    } 'm$L Ij?@  
)9]PMA?u  
    template < typename T1, typename T2 > p4Z(^+Aa  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l.M0`Cn-%  
      { U 6)#}   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h/Y'<:  
    } Lr pM\}t  
} ; scV5PUq  
dk^~;m#iN  
do'GlU oMC  
同样还可以申明一个binary_op 'LDQgC*%  
<N~K ;n v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4#Jg9o   
class binary_op : public Rettype A@#E@ ;lm  
  { G' 1'/  
    Left l; =Dj#gV  
Right r; "\yT7?},  
public : 2GG2jky{/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zfdl45  
VUuE T  
template < typename T > 2&cT~ZX&'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m9;SrCN_  
      { v`T c}c '  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qf-8<{T  
    } )boE/4  
-mh3DhJ,  
    template < typename T1, typename T2 > 'V>-QD%1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (/$^uWj  
      { RxQ*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E"IZ6)Q  
    } Dw"\/p:-3  
} ; ;n;p@Uu[ b  
nO-#Q=H,  
h{qgEIk&  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 +b 6v!7_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yB!dp;gM{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x4O~q0>:Le  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +kD R.E:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /x *3}oI  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3XNCAb2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 DHRlWQox  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) * v#o  
下面是修改过的unary_op ;kKyksxlD  
nJ;.Td  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m4Zk\,1m.|  
class unary_op -nwypu  
  { F"mmLao  
Left l; %"-5 <6d  
  %z$#6?OK^  
public : !()Qm,1u  
;9#KeA _  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J .<F"r>  
1\.pMHv/  
template < typename T > ?V=CB,^  
  struct result_1 h2QmQ>y"  
  { 4^d?D!j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0*v2y*2V  
} ; Gq P5Kx+=  
$:^td/p J  
template < typename T1, typename T2 > ,#K'PB4E  
  struct result_2 [D1Up  
  { 19] E 5'AI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ee=D1qNu;  
} ; +w~oH=  
@(lh%@hO  
template < typename T1, typename T2 >  0+8e,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |vC~HJpuv'  
  { E" vS $  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2KZneS`  
} 1 -b_~DF  
%l%HHT  
template < typename T > K)P%;X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !@"OB~  
  { SS2%q v  
  return OpClass::execute(lt(t)); V VCZ9MVJ  
} uw8f ~:LT  
!`r$"}g  
} ; )M^ gT}M  
]_$[8#kg  
w2'5#`m  
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 5-A\9UC*@  
好啦,现在才真正完美了。 & nK<:^n  
现在在picker里面就可以这么添加了: ./~(7o$  
*K; ~!P  
template < typename Right > -n;}n:w L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const WY]s |2a  
  { d"Y{UE  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6MI8zRX  
} 8b=_Y;  
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。 K<J9 ~  
:zR!/5  
LIrb6g&xj_  
T^q 0'#/  
L: x-%m%w  
十. bind :E?V.  
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。 #A.@i+Zv  
先来分析一下一段例子 54qFfN8O  
fc@A0Hf  
13 wE"-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 048kPXm`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 XX~,>Q}H=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M^I(OuRMeI  
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。 hv+zGID7  
我们来写个简单的。 PI<vxjOK`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1YMh1+1  
对于函数对象类的版本: 2T`!v  
=R\]=cRbg  
template < typename Func > rM "l@3hP  
struct functor_trait c[e}w+ uB  
  { 1:wQ.T  
typedef typename Func::result_type result_type; i6N',&jFU  
} ; D`AsRd  
对于无参数函数的版本: .e5Mnd%$M  
j|Q-*]V  
template < typename Ret > ItCv.yv35  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :Q q#Z  
  { }1xo-mUg,  
typedef Ret result_type; -']56o_sQ/  
} ; ^C%<l( b  
对于单参数函数的版本: \Og+c%  
B-ESFATc  
template < typename Ret, typename V1 > cj@koA'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > DL.!G  
  { 'f|o{  
typedef Ret result_type; L rPkxmR  
} ; y?!"6t7&  
对于双参数函数的版本: T 1t6p&  
J^/p(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > CQ2jP G*py  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > < 7$1kGlA  
  { ^}C\zW  
typedef Ret result_type; jqkqZF  
} ; 8EEuv-aeo  
等等。。。 F5#YOck&,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H:\k}*w  
"h ^Z  
template < typename Func > aN=B]{!  
struct func_return J-4:H gx  
  { b>$S<td  
template < typename T > !%>7Dw(kt  
  struct result_1 h1(4Ic  
  { Np)lIGE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J. @9zA&  
} ; I O> yIU[  
GH xp7H  
template < typename T1, typename T2 > *owU)  
  struct result_2 |D.ND%K&  
  { D3A/l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &-=5Xc+Z  
} ; u-C)v*#L  
} ; i@CxI<1'  
WN<zkM~3  
QdC<Sk!G  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W'.m'3#z  
w*MpX U<  
template < typename Func, typename aPicker > Ca3~/KrM  
class binder_1 t0I{q0  
  { ]:\dPw`A  
Func fn; } d }lR  
aPicker pk; 8.~kK<)!  
public : E~:x(5'%d  
%PJQ%~ A  
template < typename T > D,ln)["xm  
  struct result_1 Q3SS/eNP  
  { Y4(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K4);HJ|=  
} ; w`=\5Oa.G  
MJrR[h]  
template < typename T1, typename T2 > 'P}0FktP`  
  struct result_2 .>nRzgo  
  { 8sCv]|cn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ],v=]+R  
} ; {}Za_(Y,]  
O| hpXkV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A+)`ZTuO  
ri.I pRe  
template < typename T > 188*XCtjQ9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e~':(/%|5;  
  { "wHFN>5B  
  return fn(pk(t)); ~3 bPIg7D  
} E+JqWR5  
template < typename T1, typename T2 > :/Qq@]O>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?pZOeqqu$  
  { kSh( u  
  return fn(pk(t1, t2)); z$xo$R(  
} GM<-&s!Uj  
} ; b%5f&N  
OBAi2Vw  
&8 x-o,  
一目了然不是么? yvYad  
最后实现bind K96<M);:g  
!0cD$^7  
"-J -k=  
template < typename Func, typename aPicker > ?I@W:#>o  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) XSl GE9]AG  
  { bY0|N[ g  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); puM3g|n@  
} RdML3E  
;d9QAN&0}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 D5HZ2cz|a  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 "FKOaQ%IH  
@{O`E^}-D  
十一. phoenix _#h_:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uR r o?m<  
z]9MM 2+  
for_each(v.begin(), v.end(), |H+Wed|  
( UZsH9 o  
do_ IobD3:D8W  
[ :Z z '1C  
  cout << _1 <<   " , " {> 0wiH#!E  
] ( ICd}  
.while_( -- _1), \;"=QmRD%:  
cout << var( " \n " ) }U9G    
) u-5{U-^_  
); }!C)}.L<  
,nB5/Lx  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: #ucBo<[  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor H DFOA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H+Sz=tg5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1 Ya`| ?FS  
A$:U'ZG_  
j ?(&#  
template < typename Cond, typename Actor > ^M>P:~  
class do_while KMjhZap%  
  { v oj^pzZ  
Cond cd; s}% M4  
Actor act; l2P=R)@{  
public : W1=H8 O  
template < typename T > p"ZG%Ow5Q]  
  struct result_1 P(z++A&  
  {  1HZO9cXJ  
  typedef int result_type; ';=O 0)u  
} ; =rCIumqD-}  
pD#rnp>WWt  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ak"m 85B  
KNIn:K^/  
template < typename T > 5,6"&vU,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ ~&/s:Vvo  
  { ah+iZ}E%  
  do 5S--'=fu+  
    {  O+Y6N  
  act(t); xx%j.zDI]  
  } c|@bwat4  
  while (cd(t)); 4u5-7[TZ  
  return   0 ; *6DB0X_-}  
} g~A`N=r;h  
} ; HqT#$}rv  
"mvt>X  
.+A+|yR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). DG:Z=LuJr  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 [}0haTYc4  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Q|?L*Pq2I  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 76h ,]xi  
下面就是产生这个functor的类: oEKvl3Hz_  
4 VW[E1<  
#Kex vP&*  
template < typename Actor > orMwAV  
class do_while_actor aH/ k Ua  
  { k5.Lna  
Actor act; 'op|B@y  
public : <s<n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [;) ,\\u,d  
O5nD+qTQ#  
template < typename Cond > EVC]sUT  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &H/'rd0M  
} ; S8j{V5R'  
GM f `A,>  
A!WKnb_`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4-H+vNG{%  
最后,是那个do_ "8jf81V*  
U7}yi$WT  
/zVOK4BqN+  
class do_while_invoker ]{mPh\  
  { !/i{l  
public : } .m<  
template < typename Actor > My[pr_xg  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =Qj{T  
  { +V046goX W  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9} M?P  
} ?:I*8Fj  
} do_; hVAn>_(  
RF53Jyt  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "2$fi{9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ryUQU^v  
最后来说说怎么处理break和continue o 5uph=Q{  
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。 peuZ&yK+"  
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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