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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda nwN<Q\]S  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7B% @f9g  
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, ;lAz@jr+  
U)p2PTfB  
 df 1* [  
u(ZS sftat  
  class filler XpH[SRUx  
  { de1&  
public : i}<R >]S  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SsznV}{^  
} ; nfDPM\FFD  
CsSB'+&{  
4kg9R^0  
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: +d6E)~qKL  
rP`\<}a.  
u>S&?X'a  
EmY4>lr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O~,^x$v e  
X\%],"9%  
\Y!Z3CK  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {.,OPR"\  
ydns_Z  
TTE#7\K~B  
+]]wf'w  
二. 战前分析 g'Xl>q  
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。 7FDraEr#f  
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 T>uLqd{hH  
)cqhbR  
)edM@beY_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }(tGjx]  
  /* --------------------------------------------- */ yJp& A  
vector < int *> vp( 10 ); 6!"15dPN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZTmdS  
/* --------------------------------------------- */ ',!#?aGV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v8%]^` '  
/* --------------------------------------------- */ i ^IvT  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s\jLIrG8  
  /* --------------------------------------------- */ 6:EO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2tr2:PB`  
/* --------------------------------------------- */ pb{P[-f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5e2m EQU>  
N l@Hx  
t'Q48QAb?  
_ _)Z Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: XPEjMm'*b3  
1._1, _2是什么? [U jbox  
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。 |\_O8=B%  
2._1 = 1是在做什么? 7>ODaj   
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>Yr ?^  
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。 kcYR:;y  
M}5C;E*  
THu a?,oyW  
三. 动工 7k$8i9#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }dXL= ul  
z{n=G  
r\Nn WS J  
J5o"JRJ"  
template < typename T > by06!-P0[  
class assignment _&z>Id`w  
  { sJ?kp^!g  
T value; 7CIje=u.q  
public : Zwt!nh   
assignment( const T & v) : value(v) {} 8% |x)  
template < typename T2 > m|7g{vHVV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MoX* e  
} ; AjlG_F  
V+Tj[:ok  
A!f0AEA,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'Aqmf+Mm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~clWG-i  
=[k9{cVW  
#YNb&K n  
-Qgfo|po  
  class holder hW},%  
  { 7Ow7|  
public : PLY7qM w  
template < typename T > S77Gc:[;8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E+2y-B)E  
  { A |&EI-In  
  return assignment < T > (t); ;4_n:XUgo;  
} ~J2Q0Jv  
} ; *@ o3{0[Z  
@1 +/r?b  
WIGb7}egR  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: t!=S[  
<7&b|f$CL  
  static holder _1; k@Tt,.];  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 H{XW?O^@  
4Oy c D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TB[vpTC9)  
而不用手动写一个函数对象。 E7<:>Uh  
`Q8 D[  
Z kS* CG   
Kq?7#,_  
四. 问题分析 4J_%quxO  
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。 Rk=B;  
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。 z%KChU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qb<gh D=j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 s_[?(Ip{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S3<v?tqLr  
b#m47yTW9<  
五. 问题1:一致性 Gs6 #aL}]R  
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?| r%#qbsN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~4^e a  
g3Q #B7A  
struct holder yS43>UK_W+  
  { b?$09,{0  
  // 8j$q%g  
  template < typename T > }cT}G;L'-  
T &   operator ()( const T & r) const 3pp w_?k  
  { R3PhKdQ"  
  return (T & )r; +{I\r|  
} 'KL(A-}!  
} ; \\qg2yI  
?*@h]4+k'  
这样的话assignment也必须相应改动: dF,FH-  
5^dw!^d  
template < typename Left, typename Right > `R> O5Rv  
class assignment t5k&xV=~ #  
  { )yP>}ME  
Left l; g)9/z  
Right r; @}gdOaw  
public : fUXp)0O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GN<I|mGLJK  
template < typename T2 > 8z CAy@u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3KKe4{oG  
} ; T42g4j/l~  
LTe7f8A  
同时,holder的operator=也需要改动:  {5udol5?  
jveRiW@  
template < typename T > 5dF=DCZ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Kq$Zyf=E  
  { l 3K8{HY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3$8}%?i  
} _D9=-^  
4.'EEuRw\}  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 + LwoBn>6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D$cMPFa2Nt  
*ls6#j@  
return l(rhs) = r; bwJi[xF  
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。 n@Ag`}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: CnH R&`  
 o,yvi  
template < typename Tp > yLx.*I^6  
class constant_t [ q&J"dt  
  { q,DX{:  
  const Tp t; dX*>?a  
public : zmFFBf"<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} o0'av+e7  
template < typename T > \bOjb\ w$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const fhmr*E'J  
  { -z$0S%2?  
  return t; .;b> T  
} uKy*N*}  
} ; =T)2wcXBB  
lt4jnV2"a  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 fn OkH  
下面就可以修改holder的operator=了 d_uy;-3  
*u/|NU&X  
template < typename T > wIF ":'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !5j3gr ~  
  { \z9?rvT:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (J&Xo.<Z-  
} mM* yv  
lrhAO"/1  
同时也要修改assignment的operator() k+[KD>;1  
+ca296^  
template < typename T2 > 2.D!4+&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /8}+# h)[  
现在代码看起来就很一致了。 _oTT3[7P  
x\.i `ukx  
六. 问题2:链式操作 EcoUpiL%2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KeI:/2  
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。 rx>Tc#g  
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。 C..2y4bA}  
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。 OLNn3 J  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "t:.mA<v  
fVUBCu  
template < typename T > k6'#  
struct result_1 ^-GX&ODa  
  { uV_)JZ W,L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; i*R:WTw#  
} ; m->%8{L  
id+m [']+  
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: #0g#W  
lE)rRG+JLW  
template < typename T > ]HV~xD7\  
struct   ref eCIRt/ uA  
  { P0ltN  
typedef T & reference; _qt;{,t  
} ; ~f10ZB_k>'  
template < typename T > Gv,92ny!|  
struct   ref < T &> 9]@J*A}=l  
  { f WjS)  
typedef T & reference; `qDz=,)WP  
} ; P9"D[uz  
#)A?PO2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ckN(`W,xp  
CS5jJi"pD3  
template < typename T > {]\uR-a(o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3Ge<G  
  { HwW[M[qA  
  return l(t) = r(t); u45h{i-e  
} o|qeh<2=x  
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。 U.Chf9a -  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *OOa)P{^D  
{0vbC/?]  
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 EO/cW<uV'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: RO$ @>vL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ( ssH=a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p (xD/E  
最后的布局是:  ,eeL5V  
                Add +%}5{lu_e  
              /   \ O\?5#.   
            Divide   5 vQYfoam;  
            /   \ _`@Xy!Ye  
          _1     3 A,lw-(.z4Z  
似乎一切都解决了?不。 ss`q{ARb  
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。 k;fnC+Y$s  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 YY:iPaGO  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: wAYzR$i  
im \ YL<  
template < typename Right > a&s"# j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const QE#-A@c  
Right & rt) const ( X 'FQ  
  { x-V' 0-#U>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lv\F+?]a  
} jO&f*rxN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E8iadf49  
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。 %<=vbL9  
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。 9(^X2L&Z  
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。 DtF![0w/  
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。 =o{: -EKQF  
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? }`9fZK{. @  
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: e(n2+S#N  
TFJ{fLG  
template < class Action > oj^5G ]_ <  
class picker : public Action KSgQ:_u4}  
  { W -C0 YU1  
public : [2QY  
picker( const Action & act) : Action(act) {} N t>HztXd  
  // all the operator overloaded Jl}!CE@-  
} ; |,a%z-l  
LTYu xZ  
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。 D)*_{   
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: 4('0f:9z+  
GwMUIevO_  
template < typename Right > .}$`+h8W T  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y1yXB).AH8  
  { \}u7T[R=`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Owh*KY:  
} igRDt{}  
9!O+Ryy?\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KF:]4`$  
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。 lk*0c {_L  
iC\rhHKQ  
template < typename T >   struct picker_maker kKxL04  
  { =p,4=wo{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Y uw E 0  
} ; rY[3_NG%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hpqHllL  
  { l${Hgn+  
typedef picker < T > result; 1%SJ1oY  
} ; [NCXn>Z  
 +eDN,iv  
下面总的结构就有了: Imh2~rw;  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 }"&n[/8~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 =#.8$oa^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %)<oX9E  
至此链式操作完美实现。 OUlxeo/  
_o&,  
P;L)1 g  
七. 问题3 (s V]UGrZ  
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#LV7@H.e?  
D y`W5_xSz  
template < typename T1, typename T2 > vy{rwZ$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x%IXwP0  
  { Eo7 _v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); dr,B\.|jC  
} D% v:PYf  
FhY{;-W(T  
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: ]Efh(Gb]  
v|4STR  
template < typename T1, typename T2 > nxn[ ~~  
struct result_2 ?8wwd!)x%  
  { .*RB~c t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; b[{m>Fa+o#  
} ; 4hsPbUx9  
/@9-!cL  
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? .^[fG59  
这个差事就留给了holder自己。 Jo7fxWO_g  
    DU/9/ I?~  
]b0zkoD9<  
template < int Order > nu469  
class holder; <t?x 'r?@  
template <> w2uRN?  
class holder < 1 > ;S=62_ Un  
  { @MN}^umx`  
public : ;uM34^  
template < typename T > ,-cpsN  
  struct result_1 J+/}K>2#  
  { vCy.CN$  
  typedef T & result; oglXW8  
} ; ]/aRc=Gn  
template < typename T1, typename T2 > "fX_gN?  
  struct result_2 vKU]80T  
  { dp"<KcP_  
  typedef T1 & result; [Vrc:%Jk  
} ; ;-3h~k  
template < typename T > 7.7Cluh5,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $?]@_=  
  { bGGeg%7  
  return (T & )r; ql!5m\  
} p/ziFpU  
template < typename T1, typename T2 > Ek"YM[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \S=XIf  
  { |uQn|"U4  
  return (T1 & )r1; .;<7424(%  
} 1zb$5{,|  
} ; zVp[YOS&c  
jGk7=}nw  
template <> ^#a#<8Jz  
class holder < 2 > VRtbHam  
  { &%|xc{i  
public : i;[h 9=\/  
template < typename T > R7E]*:0}  
  struct result_1 XsAY4WTS  
  { L"""\5Bn(  
  typedef T & result; hr J$%U  
} ; +L`V[;  
template < typename T1, typename T2 > B8bvp:Ho|  
  struct result_2 iyA*J CD  
  { 4/*]`  
  typedef T2 & result; E p^B,;~  
} ; Kwy1SyU  
template < typename T > 9>A-$a4R>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u~#%P&3 _W  
  { i:l80 GK  
  return (T & )r; EHH|4;P6  
} IT8B~I\OY  
template < typename T1, typename T2 > P\D[n-&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q;XXgX#l  
  { keT?,YI  
  return (T2 & )r2; L\QQjI{  
} 3M}AxE u  
} ; IL!BPFG w  
`y1BTe&  
aj&\CJ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 @;||p eU  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1k!D0f3qb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h=X7,2/<  
5T!&r  
return l(i, j) = r(i, j); -6u H.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3cmbK  
5|yZEwq  
  return ( int & )i; !Bag}|#  
  return ( int & )j; ot-(4Y  
最后执行i = j; Ly^E& ,)  
可见,参数被正确的选择了。 <$"7~i /X  
lKf Mp1  
@)  
L=d$"Q  
qv.[k<~a>  
八. 中期总结 IJ hxE  
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: MNkKy(Za  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 cge-'/8w%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $`^H:Djr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor DY$yiOH9  
PqTYAN&F  
b OW}"  
uEBQoP2  
Xyb8u})p'  
K3La9O)>  
九. 简化 +nU',E  
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。 Xfj)gPt}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G=vN;e_$_b  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: g<M0|eX@~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Sq?,C&LsA  
  +-*/&|^等 ;_x2 Ymw  
2. 返回引用。 4; ?1Kb#  
  =,各种复合赋值等 ?A|zRj{  
3. 返回固定类型。 <MRC%!.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G?>qd}]y0L  
4. 原样返回。 K3Huu!Tr  
  operator, #]"/{Z  
5. 返回解引用的类型。 7}gA0fP9  
  operator*(单目) Q?W r7  
6. 返回地址。 ,Yo: &>As  
  operator&(单目) x<8\-  
7. 下表访问返回类型。 t9ER;.e  
  operator[] >Ja0hS{*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ggMUdlU  
  operator<<和operator>> 3)dP7rmZ  
sc<kiL  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 `$H7KIG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Xu6jHJ@x  
{>S4 #^@}  
template < typename Left > ldP3n:7FS  
struct value_return [qSQ#Qzi2i  
  { k9cK b f@  
template < typename T > $$42pb.  
  struct result_1 7Ez}k}aR<  
  { 4>l0V<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &/HoSj>HS  
} ; ;D:=XA%  
)#C_mB$-#  
template < typename T1, typename T2 > S45'j(S=  
  struct result_2 OthG7+eF  
  { 61G|?Aax  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -H4PRCDH  
} ; @sN^BX`z  
} ; E{<?l 7t  
"=FIFf  
anLbl#UV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q< dba12  
*JwFD^<j  
下面我们来剥离functor中的operator() av$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %z=`JhE"Q  
(yfXMp,x  
return l(t) op r(t) ]XY0c6 <  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4AJ9`1d4  
return op l(t) P> |Ef~j  
return op l(t1, t2) v< Ty|(gd  
return l(t) op hRk,vB ]  
return l(t1, t2) op _<XgC\4O|  
return l(t)[r(t)] O!/ekU|,r  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,b$z!dvhl  
L+7*NaPY*  
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: %U-Qsy8|D)  
单目: return f(l(t), r(t)); $]Jf0_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5|5=Y/   
双目: return f(l(t)); ad9EG#mD#  
return f(l(t1, t2)); O 3G:0xF  
下面就是f的实现,以operator/为例 )x)gHY8;  
% ^e@`0L  
struct meta_divide 3<+z46`?  
  { z[*zuo  
template < typename T1, typename T2 > KA?v.s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) G<|:605  
  { ssPI$IRg!  
  return t1 / t2; &h\7^=s.  
} QOd!]*W`?m  
} ; 'g2vX&=$A  
s_TD4~ $  
这个工作可以让宏来做: 9+t =|  
 K,6OGsh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C]M7GHe1q  
template < typename T1, typename T2 > \ &"xQ~05  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; o7J{+V  
以后可以直接用 E_]k>bf\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |g+!  
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 } +1'{B"I  
(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。。。) sx:Hv1d  
uQWp+}>ZJy  
`wf|uM  
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 Ep<YCSQy$i  
RU7!U mf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i]dz}=j'  
class unary_op : public Rettype IEc>.J|T&  
  { 4aA9\\hfGY  
    Left l; Jb9F=s+  
public : Fk aXA.JE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} v:?o3 S  
YlrB@mE0n$  
template < typename T > ]r!QmWw~V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6A.P6DW  
      { {79qtq%W{  
      return FuncType::execute(l(t)); * O5:  
    } l!/!?^8|f  
JS PW>W"  
    template < typename T1, typename T2 > w1c w1xX*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const brfKd]i  
      { Ms,@t^nk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >J>>\Y(p  
    } "U*5Z:8?9  
} ; YroNpu]s  
.x>HA^4  
%OEq,Tb  
同样还可以申明一个binary_op FZH-q!"^cK  
Ajg\aof0{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?3Pazc]+|  
class binary_op : public Rettype JA< :K0  
  { jAZ >mo[  
    Left l; 1g~y]iQ  
Right r; A*Rn<{U  
public : 6Etss!_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <&6u]uKrW  
bb}?h]a   
template < typename T > 4QO/ff[ o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $e*B:}x}  
      { k8 u%$G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); m9woredS,  
    } >gnF]<  
GyuV %  
    template < typename T1, typename T2 > LJj=]_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &>g~-s  
      { N2[jO+6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F;-90w  
    } l=xt;c!  
} ; XddHP;x  
d+Ds9(gV  
qF'~F`6  
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 4~*Y];!Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ><K!~pst}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]Z/R!y?l"G  
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。 "9ue76  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @+:4J_N  
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。。。 gvGi %gq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yjFe'  
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) r ^ Y~mq  
下面是修改过的unary_op Xo8DEr  
<}]{~y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @C=M UT-!  
class unary_op eG4>d^`c  
  { rFfy#e  
Left l; D'n L  
  ?&xlT+JM  
public : K#wK1 Sv  
5j`v`[B;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M/} aq  
z&>|*C.Y  
template < typename T > UGCox-W"  
  struct result_1 p1~*;;F  
  { 6g~+( ({lQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D^|7#b,zcH  
} ; G5;V.#"Z[  
LN\[Tmd &  
template < typename T1, typename T2 > ;y OD  
  struct result_2 PtqGX=u  
  { 8 URj1 W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Fg4@On[,i  
} ; .it2NS  
'in@9XO  
template < typename T1, typename T2 > kW +G1|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;_N"Fdl  
  { :3 y_mf>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $kl$D"*0  
} h R~v  
@hsbq  
template < typename T > JhJLqb@q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LipxAE?O  
  { 9~~UM<66W  
  return OpClass::execute(lt(t)); np=kTJ  
} `iQqhx  
wVE:X3Ei  
} ; o:9$UV[  
B2(,~^39  
b2s~%}T  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug s7"i.A  
好啦,现在才真正完美了。 Z/7dg-$?'0  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]u0Jd#@  
a_{6Qdl  
template < typename Right > 1eD.:_t4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :<%vE!$  
  { @)b^^Fp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;(S|cm'>}  
} [e1L{_*l  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 HY*\ k#  
V7@ { D  
bE4HDq34  
AerFgQiS  
0D~=SekQ 9  
十. bind ZF'HM@cfo  
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。 3Oiy)f@{TF  
先来分析一下一段例子 11{y}J  
c&m9)r~zP  
Jn#K0( FQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `pm>'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2yxi= XWZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 VDpxk$a  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 DEtf(lW_  
我们来写个简单的。 {cR3.%wX  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B6%&gXr\  
对于函数对象类的版本: !=[>r'+3  
/< QSe  
template < typename Func > bjzx!OCpV  
struct functor_trait Bm} iU~(Z`  
  { nh0&'hA  
typedef typename Func::result_type result_type; agT7=hX].  
} ; j 3P$@<  
对于无参数函数的版本: eM }W6vIn  
8[R1A  
template < typename Ret > J3IRP/*z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !Rqx2Q  
  { gQ+9xTd  
typedef Ret result_type; ]nc2/S%  
} ; ._,trb>o  
对于单参数函数的版本: 5 0Ad,mn<  
FW Y[=S  
template < typename Ret, typename V1 > JJ-i_5\q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > km4g}~N</  
  { 9I kUZW  
typedef Ret result_type; jCQho-1QN  
} ; K(3&27sGN  
对于双参数函数的版本: P^zy;Qs7  
A{(T'/~"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 41}/w3Z4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8Zw]f-5x\  
  { ;"@:}_t  
typedef Ret result_type; !FP"M+  
} ; xiCN qk3  
等等。。。 PpFsp( )x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ! Rvn'|!  
X" \}sl 5  
template < typename Func > <\ETPL,<  
struct func_return 1Z 6SI>p  
  { Nb1J ~v  
template < typename T > oyW00]ka  
  struct result_1 &^+3er rO  
  { u`6/I#q`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  i6 L  
} ; 2-s7cXs  
OZT^\Ky_l  
template < typename T1, typename T2 > S&01SX6  
  struct result_2 `Cg^in\  
  { 85hQk+Bu4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0x71%=4H^x  
} ; y ||@?Y  
} ; " 5|\X<f  
lsFfb'>  
)&z4_l8`=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Pi){h~B>  
<jFSj=cIL  
template < typename Func, typename aPicker > k* Pz&8|  
class binder_1 @h(!<Ux_  
  { w[sR7T9*  
Func fn; [Xh\m DU.  
aPicker pk; pYh!]0n  
public : $T/#1w P  
= t-fYV  
template < typename T > Q c3?}os2  
  struct result_1 )E~_rDTl  
  { QkE,T0,/?h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ut_mrb+W  
} ; !.X _/$c  
@'gl~J7  
template < typename T1, typename T2 > :t5uDKZ_j)  
  struct result_2 7}o6_i  
  { :l`i4kx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I.9o`Q[8&  
} ; h!Y?SO.b  
Fx5ZwT t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bg1un@%!l  
$m8leuo)  
template < typename T > PY -+Bf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1LyT7h  
  { @'HT;Q!\Vd  
  return fn(pk(t)); )UP8#|$#T  
} )-q\aX$])  
template < typename T1, typename T2 > c _mq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iokPmV  
  { HtUG#sc&`{  
  return fn(pk(t1, t2)); ,ey0:.!;  
} ls]H6z*q  
} ; C$K+=jT  
G * @@K  
B-dlm8gX  
一目了然不是么? ?[|hGR2L  
最后实现bind !&JiNn('  
}! =U^A)  
97S? ;T  
template < typename Func, typename aPicker > '=@r7g.2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) H+R7X71{  
  { yZ~b+=UM  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x ^[F]YU  
} 4oN${7k0  
"Y(^F bs  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ALAL( f`  
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。 6g|#ho1Bbs  
pw;r 25   
十一. phoenix f8#*mQ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $`v+4]   
:o l6%Z's  
for_each(v.begin(), v.end(), )Oe`s(O@[I  
( N33AcV!*8  
do_ 6?!I  
[ .HCaXFW  
  cout << _1 <<   " , " R=Ymo.zs6  
] obYn&\6  
.while_( -- _1), KK$ a;/  
cout << var( " \n " ) [ t$AavU.  
) 4(8<w cL  
); FW5}oD( H  
yp?w3|`4;  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: =1/q)b,p)  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor v~aLTI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0# l#,Y6#I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |i u2&p >  
k#?| yP:  
P{Lg{I_w.B  
template < typename Cond, typename Actor > SXh?U,5u  
class do_while %Gu][_.L  
  { wn1, EhHt  
Cond cd; *(p7NYf1  
Actor act; }+_9"YQ:  
public : {( dP  
template < typename T > hMWo\qM  
  struct result_1 ?DRR+n _  
  { X?R |x[  
  typedef int result_type; :t%)5:@A  
} ; dEG ]riO  
Fn> <q:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :~i+tD  
i3d y  
template < typename T > LGfmUb-{]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jJ c07r']  
  { F:,#?  
  do ZqFUPHc  
    { ?lyltAxs'  
  act(t); 8J):\jAZ6  
  } *V-ds8AQ  
  while (cd(t)); `$M etQ  
  return   0 ; mV%h[~-  
} ]Ly8s#<g]N  
} ; D Kq-C%  
? o sfL  
%b9fW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =oPng= :  
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。 q#|r   
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。 +NT:<(;|i5  
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。 fQ1 0O(`g,  
下面就是产生这个functor的类: j<@fT ewZ  
W.p66IQwL&  
U&s(1~e\  
template < typename Actor > _)q4I(s*  
class do_while_actor 99EX8  
  { Z>&K&ttJ  
Actor act; 97(n\Wt 2  
public : W%WC(/hor  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fSr`>UpxC  
^^eV4Y5`+  
template < typename Cond > jQkUNPHu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /xJY7yF  
} ; Uqr{,-]5v  
Q<C@KBiVE  
VT Vm7l  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9GaL0OWo  
最后,是那个do_ {n6\g]p3  
mgxz1d  
{RH*8?7  
class do_while_invoker 'Nw6.5  
  { @E YK(QS-  
public : ^ISQ{M#_  
template < typename Actor > _Po#ZGm~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !bieo'c  
  { 8| Sba<d  
  return do_while_actor < Actor > (act); ZRUh/<\[  
} M",];h(I6(  
} do_; 1-/4Y5?}  
Y6+k9$h  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N:d D*[QZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 PJ}[D.elO  
最后来说说怎么处理break和continue \k4M{h6  
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。 tfsh!)u?  
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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