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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F`=p/IAJK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S!K<kn`E3  
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, 4:MvC^X~z  
q` S ~w  
.G/Rh92  
vG|!d+  
  class filler z']6C9m}  
  { rzY)vC+ZT  
public : aIgexi,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =%_=!%  
} ; 0nc(2Bi  
hB [bth  
vNi;)"&*  
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: ^}  {r@F  
*F$@!ByV  
TE`5i~R*  
Va!G4_OT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^[hAj>7_8$  
=OufafZb  
Iv6 lE:)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FDo PW~+[  
txEN7!  
Z% +$<J  
4*_jGw  
二. 战前分析 Mo/R+\u+Y  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 PRfq_:xy  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 .Ys e/oEo  
&%J{uRp  
, ['}9:f9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XtCIUC{r,  
  /* --------------------------------------------- */ tPyk^NJ;  
vector < int *> vp( 10 ); pPL=(9d  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /gAT@Vx  
/* --------------------------------------------- */ ^f[6NYS?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0E\#!L  
/* --------------------------------------------- */ pq*e0uW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  O_ _s~  
  /* --------------------------------------------- */ 4!sK>l!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {S0-y  
/* --------------------------------------------- */ |bk9< i ?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~[=<O s  
= gF035  
6R :hsC$  
 |q3X#s72  
看了之后,我们可以思考一些问题: t?hfP2&6  
1._1, _2是什么? x'EEmjJ  
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。 k26C=tlkv"  
2._1 = 1是在做什么? stiF`l  
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。 RvG=GJJ9  
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。 )\])?q61  
j_C"O,WS  
(wj:Gc  
三. 动工 j$ T12  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: AojL4H|  
$9%F1:u  
Byq VNz0L  
QC'Ru'8S  
template < typename T > =A!oLe$%  
class assignment lIyMNw  
  { zk<V0NJIL*  
T value; -!!]1\S*Y  
public : Cm;cmPPl  
assignment( const T & v) : value(v) {} y)zZ:lyIq  
template < typename T2 > l/3=o}8q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G=y~)B}  
} ; gk%01&_>4  
V u")%(ix  
,^bgk -x-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =!-}q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ge`GQ>  
gWgp:;Me  
/<_!Gz.@uG  
%N Q mV_1  
  class holder k'r}@-X  
  { (uX?XX^  
public : {.Qv1oOa  
template < typename T > 4T@+gy^.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f?d5Ltg   
  { =]%,&Se  
  return assignment < T > (t); ZtZ3I?%U3  
} lEl.'X$  
} ; _1[Wv?  
.B~}hjOZK  
Tdh(J",d  
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: {|>'(iqH"w  
g}!{_z  
  static holder _1; \me5"ZU  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -] wEk%j  
)l9KDObis  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ECt<\h7}  
而不用手动写一个函数对象。 YE@yts  
e-*@R#x8+  
jyD~ER}J  
CHTK.%AQH!  
四. 问题分析 R'sNMWM  
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。 .@): Uh  
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。 J4ZHE\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6):1U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N!ihj:,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 IP/%=m)\%  
?98!2:'{9  
五. 问题1:一致性 L\UPM+tE  
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<5fn+{]S:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oeg Bk  
s,r|p@^  
struct holder `U|7sLR  
  { Xfg3q.q  
  // cFc(HADM`r  
  template < typename T > (rFiHv5  
T &   operator ()( const T & r) const 6 D Xja_lp  
  { S'5)K  
  return (T & )r; bN-!&Td  
} ,K[e?(RP  
} ; ,KJHYm=Q  
G_?U?:!AC  
这样的话assignment也必须相应改动: S?CT6moXA  
I;Mm+5A  
template < typename Left, typename Right > 3!8(A/YP;  
class assignment  g*a+$'  
  { PP{ 9Y Vr  
Left l; P@PF" {S  
Right r; _yg;5#3  
public : Lfn$Q3}O`$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MrzD ah9UG  
template < typename T2 > T^Ia^B-%}g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } )Zr\W3yWX  
} ; H?O5 "4a  
6!>p<p"Ns  
同时,holder的operator=也需要改动: XfE0P(sE  
cO7ii~&%!  
template < typename T > @\nQ{\^;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :+6W%B  
  { q83^?0WD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]=t}8H  
} (mp  
9;Z{++z  
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。 1q(Qr h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3F]Dh^IR9  
I'*,<BPG  
return l(rhs) = r; @Dfg6<0  
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。 rX)&U4#[m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .O"a:^i  
W+ ;=8S  
template < typename Tp > (=uT*Cb  
class constant_t =q0V%h{  
  { ( 0/M?YQF  
  const Tp t; [3bPoAr\  
public : G+N1#0,q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1iY4|j;ahV  
template < typename T > 9V1d`]tP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ic`BDkNO  
  { )M dddz4  
  return t; #1U>  
} ]fzXrN_  
} ; %JrZMs>  
}| MX=:@*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D&F{0  
下面就可以修改holder的operator=了 ZeuL*c \  
#M|lBYdW}  
template < typename T > o3`U;@&u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const p#jAEY p  
  { :se$<d%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xgMh@@e  
} >BO$tbU5b  
-9FGFBm4]  
同时也要修改assignment的operator() ld ]*J}cw  
1s(T#jh  
template < typename T2 > ]?+i6 [6U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =S{OzF  
现在代码看起来就很一致了。 Qu[QcB{ro-  
m[xl) /e  
六. 问题2:链式操作 ;+XrCy!.)L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ss%,  
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。 pWKE`x^  
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。 ;ZUj2WxE  
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。 }(8>&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "7y, d%H  
d^A]]Xg  
template < typename T > T='uqKW\  
struct result_1 V3ozaVk;  
  { u ,3B[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; W9]z]6  
} ; AC1RP`c  
\4wMv[;7  
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: #dae^UjM  
0#OyT'~V%  
template < typename T > <~5O-.G]  
struct   ref : wS&3:h  
  { D%]S>g5k  
typedef T & reference; _ cQ '3@  
} ; is8i_FoD,n  
template < typename T > vcdVck@  
struct   ref < T &> " Bx@(  
  { 9{OO'at?  
typedef T & reference; uQ-GJI^t  
} ; AMjr[!44 @  
:W,S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ={;pg(  
w"?Q0bhV9y  
template < typename T > g0j)k6<6(Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `;Tf_6c  
  { |:5O|m '  
  return l(t) = r(t); '(@q"`n  
} ZwBz\jmbP  
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。 I`{*QU  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KbLSK  
q~ a FV<Q  
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 nSyLt6zn\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xH\\#4/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]S4"JcM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 I :<,9.   
最后的布局是: N_K9H1 r  
                Add O8 .xt|  
              /   \ 7 2JwG7qh  
            Divide   5 [tk x84M8  
            /   \ f;^ +q-Q  
          _1     3 x3cjyu<K  
似乎一切都解决了?不。 r%f Q$q>  
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。 zA9q`ePS  
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。 : |s;2Y  
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: w\GJ,e  
# &.syD#  
template < typename Right > T" {~mQ*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const FTCIfW  
Right & rt) const x9>$197  
  { |K1S(m<F  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a6n@   
} XiTi3vCe  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %TQ4 ZFD3  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 |p[Mp:^^  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 L@GICW~  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 LHA^uuBN}  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 mv99SOe[Fz  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? g@^y$wt  
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: C/Q20  
yS~Y"#F!.  
template < class Action > "O>~osj  
class picker : public Action b5)^g+8)w  
  { "b`#RohCi  
public :  _C5i\Y)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %>Gb]dv?  
  // all the operator overloaded :4V5p =v-  
} ; AVQcD`V3B  
39 }e }W"  
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。 ,;}   
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: Pg T3E  
;)FvTm'"\.  
template < typename Right > uSR%6=$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _MC',p&  
  { 5 %\K  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I%r7L  
} =F_uK7W  
@`KbzN_h/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =hTJp/L  
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。  #B~ ;j5  
5%2~/ "  
template < typename T >   struct picker_maker 'S6zkwC]  
  { EM@|^47$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; n R,QG8  
} ; THq}>QI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >P j#?j*Y  
  { |_p7vl"  
typedef picker < T > result; T3oFgzoO  
} ; :epBd3f  
A x8>  
下面总的结构就有了: YaS!YrpI  
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。 Q.$8>)  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 #d %v=.1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 OE(y$+L3_I  
至此链式操作完美实现。 D Z*c.|W  
/E<Q_/'Z  
9e`};DE   
七. 问题3 ,]0BmlD  
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。 d3rjj4N"z  
aU;X&g+_)  
template < typename T1, typename T2 > _UTN4z2aTG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E|9`J00  
  { =)+^y}xb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gH(#<f@ZI  
} 12#yHsk  
O:GPuVb\  
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: fGV'l__\\  
9<rs3 84  
template < typename T1, typename T2 > ]vf_4QW=  
struct result_2 OSO MFt  
  { bJMsB|r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t }4  
} ; b)IQa,enH  
#L!`n )J"  
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? Ec<33i]h*p  
这个差事就留给了holder自己。 UucX1%  
    ;v]C8}L^  
ROTKK8:+:  
template < int Order > l\L71|3"g  
class holder; [O\ )R[J  
template <> iuWUr?`\  
class holder < 1 > b&yuy  
  { 0Md.3kY  
public : olQP>sa  
template < typename T > 1@I#Fv  
  struct result_1 dn'|~zf.  
  { Sm {Sq  
  typedef T & result; VTL_I^p  
} ; [H\0 '  
template < typename T1, typename T2 > r[ k  
  struct result_2 cPZ\iGy  
  { F6 ~ ;f;  
  typedef T1 & result; /D9#v1b  
} ; 0B 1nk!F  
template < typename T > =,it`8;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |(tl a_LE  
  { uy2~<)  
  return (T & )r; -,*m\Fe}  
} a=ZVKb  
template < typename T1, typename T2 > {w3<dfJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J;XO1}9  
  { kJB:=iq/x$  
  return (T1 & )r1; .7 j#F  
} uDG>m7(}/h  
} ; en|~`]HF  
@>VX]Qe^X  
template <> 5I[:.o0  
class holder < 2 > }#.OJub  
  { MjQ>& fUK  
public : 6miXaAA8  
template < typename T > xr.;B`T0\'  
  struct result_1 :KC]1_zqR  
  { x Y$x= )  
  typedef T & result; 5hEA/G  
} ; MA9E??p3\  
template < typename T1, typename T2 > +(Hp ".gU  
  struct result_2 s w >B  
  { $27OrXQ|  
  typedef T2 & result; *lZ V3F  
} ; rgXX,+cO  
template < typename T > q}jh>`d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |#t^D.j  
  { !ckluj  
  return (T & )r; IX 6 jb"  
} }Uj-R3]}K  
template < typename T1, typename T2 > Vq#0MY)2gS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g'km*EV  
  { jp_)NC/~g  
  return (T2 & )r2; Cs"ivET  
} .(p_YjIA  
} ; P;XA|`&  
kn$SG  
Ot=nKdP}D  
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> >。 9:%')M&Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i\ 7JQZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: cfBl HeYE  
%t* 9sh  
return l(i, j) = r(i, j); JI-.SR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) AWFq5YMSI  
I^LU*A=  
  return ( int & )i; V`/c#y||  
  return ( int & )j; |R91|-H  
最后执行i = j; !}mM"|<  
可见,参数被正确的选择了。 &<&eKq  
.+8#&Uy  
^Q0=Ggh  
`:ZaT('h  
mV}8s]29  
八. 中期总结 ;x_T*} CH  
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: t#f-3zd9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w"kBAi&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X/%!p<}:'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9^sz,auB  
/3Y"F"`M.  
~_CZ1  
HYdt3GtJ?  
G a$2o6  
@~=d4Wj6  
九. 简化 LkF*$  
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。 'SE5sB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  N6\m*j,`  
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: X6!KFc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B;iJ$gt]  
  +-*/&|^等 l:~ >P[  
2. 返回引用。 OS(Ua  
  =,各种复合赋值等 @GweNo`p7  
3. 返回固定类型。 hE\gXb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (3x2^M8  
4. 原样返回。 tG"EbWi  
  operator, Y2uy@j*N  
5. 返回解引用的类型。 /viBJ`-O  
  operator*(单目) hG<W *g  
6. 返回地址。 k^q~ 2  
  operator&(单目) J8@bPS27q  
7. 下表访问返回类型。 ^=-W8aVi>  
  operator[] #="Lr4T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Lrt~Q:z2u  
  operator<<和operator>> -:!T@rV,d  
P|fh4b4  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 N- <,wUxf  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {A MAQ  
M@. 2b.  
template < typename Left > |ns9ziTDI  
struct value_return L?(1 [jB4G  
  { HZ{DlH;&  
template < typename T > p7Yb8#XfU  
  struct result_1 oB!-JX9  
  { ^D {v L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; J rYL8 1  
} ; a\ MJh+K  
@, z4{B  
template < typename T1, typename T2 > WR* <|  
  struct result_2 M~saYJio  
  { bHs},i6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cn_KHz=  
} ; RBeQT=B8~  
} ; *ES"^N/88  
>o"0QD  
?,Wm|xY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait UPuG&A#VV  
y.Yni*xt/  
下面我们来剥离functor中的operator() !1+!;R@&H>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Pf<BQ*n  
n3hlo@gYW  
return l(t) op r(t) 5.Nc6$ N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6,p;8I  
return op l(t) /-ewCCzZV  
return op l(t1, t2) Pz'Z n  
return l(t) op F n*+uk  
return l(t1, t2) op =~$)Ieu  
return l(t)[r(t)] U4y ?z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bXWodOSN  
N?s5h?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 2ZMVYa2%(  
单目: return f(l(t), r(t)); u |ru$cIo  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Eds{-x|10  
双目: return f(l(t)); "SwM%j  
return f(l(t1, t2)); XXW.Uios  
下面就是f的实现,以operator/为例 LaIH3!M3  
GmN~e*x>p  
struct meta_divide m&6I@S2  
  { BMbZ34^e  
template < typename T1, typename T2 > W^9=z~-h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (=D^BXtH|  
  { aD?ySc}  
  return t1 / t2; 5[$Tpn#K7  
} J35[GZ';D  
} ; ;MKfssG  
YksJ$yH^  
这个工作可以让宏来做: >56;M7b(K  
5AAPtZ\lH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <K~mg<ff$  
template < typename T1, typename T2 > \ {F$MZ2E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Si[xyG6=  
以后可以直接用 uI&<H T?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IlP@a[:_  
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  gm@%[  
(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。。。) dO[pm0  
nc>Ae`"(  
6[C>"s}Ol  
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 ]0@ J)Z09  
fK9wr@1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [YQ` `  
class unary_op : public Rettype sJcwN.s  
  { R)5zHCwOw  
    Left l; h<f]hJ`ep  
public : U3ao:2zP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gl"1;C  
lJXihr  
template < typename T > <nT).S>+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x5nw/''[2  
      { f5|Ew&1EP  
      return FuncType::execute(l(t)); 1ml{oqNj  
    } bp(X\:zAy  
"+ 8Y{T  
    template < typename T1, typename T2 > 7TGLt z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^U@E rc#d  
      { ;1woTAuD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6 g`Y~ii  
    } wfF0+T+IA  
} ; !T8h+3 I  
9^1.nE(R&  
yBxWBW*e  
同样还可以申明一个binary_op nQ^ <h.  
}Dc?Emb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;AK@Kb  
class binary_op : public Rettype }c0EGoU}?  
  { zJa,kN|m  
    Left l; n42XqR  
Right r; "G @(AE(  
public : x3?:"D2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d<^o@  
qx3`5)ef  
template < typename T > OBmmOswg~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +zLh<q0  
      { h4dT N}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); WscNjWQ^TD  
    } `}9jvR5  
h\qM5Qx+Q  
    template < typename T1, typename T2 > SPK% ' s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W"L;8u  
      { ,~,{$\p   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (#;<iu}  
    } $j!VJGVG  
} ; _3?7iH  
V:8ph`1  
yzQ^KqLH  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 %?[H=v(b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 34\:1z+s M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u|a+ :r)*4  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 kdHP v=/U  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! VY=c_Gl  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 vg/:q>o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @`6db  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) a\m@I_r.N  
下面是修改过的unary_op JQ.w6aE  
<rs"$JJV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <n:j@a\up0  
class unary_op zf>r@>S!L  
  { }TS4D={1  
Left l; <MH| <hP  
  ?YO$NYwE  
public : =8F]cW'1`  
SXx2   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7VQk$im399  
oAgO 3x   
template < typename T > h5?yrti  
  struct result_1 /"M7YPX;  
  { -K K)}I`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9e|]H+y  
} ; ^"!j m  
]M;aVw<!  
template < typename T1, typename T2 > TZ,kmk#  
  struct result_2 szy^kj^2  
  { 9"YOj_z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S%7^7MSqA  
} ; BiUOjQC#  
'h&"xXv4|  
template < typename T1, typename T2 > . !|3a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nUL8*#p-  
  { s2-p -n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Iw0Q1bK(  
} StP7t  
Q'~2,%3<  
template < typename T > Ox` +Z0)a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `E),G;I  
  { .D`""up|{  
  return OpClass::execute(lt(t)); clZ jb  
} q! +?  
|hprk-R*OH  
} ; k2xOu9ncEj  
8W|qm;J98  
|lijnfp  
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 : _>/Yd7-&  
好啦,现在才真正完美了。 b'N(eka  
现在在picker里面就可以这么添加了: l 6;}nG  
iJza zQ  
template < typename Right > Z~VSWrw3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const gt1W_C\  
  { wY`yP!xO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ad1%"~1  
} $Y!$I.+  
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。 _[,oP s:+  
'Zdjd]  
xi]qdiA  
zd+_ BPT  
(\ze T5  
十. bind .I@jt?6X  
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。 5 ap~;t  
先来分析一下一段例子 h] (BTb#-  
qd9CKd  
mE"?{~XVL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (YbRYu  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d5zF9;[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :h>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。 \B'rWk 33,  
我们来写个简单的。 1%YjY"j+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3@r_t|j  
对于函数对象类的版本: ]8|cV GMa  
eUyQSI4A  
template < typename Func > EPQ~V  
struct functor_trait l;I)$=={=  
  { 6O^'J~wiI  
typedef typename Func::result_type result_type; t$sL6|Ww}o  
} ; S?W!bkfn  
对于无参数函数的版本: +6=2B0$ r  
KrhAObK  
template < typename Ret > i>n.r_!E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > s^X(G!V{c  
  { btC 0w^5  
typedef Ret result_type; f((pRP   
} ; f3>8ZB4  
对于单参数函数的版本: @iZ"I i&+  
Cz2OGM*mz?  
template < typename Ret, typename V1 > o5(p&:1M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > FF"6~  
  { l^s\^b=W  
typedef Ret result_type; ,r{[lD^  
} ; ps#+i  
对于双参数函数的版本: &R54?u^A  
s6(iiB%d  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D{&0r.2F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N`tBDl"ld  
  { c$)Y$@D  
typedef Ret result_type; nDh]: t=  
} ; D:9/;9V  
等等。。。 bqwQi>^Cw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -S]yXZ  
A4,tv#z  
template < typename Func > OC|9~B1  
struct func_return g0m6D:f  
  { Th&* d;  
template < typename T > '/^bO#G:  
  struct result_1 4~Ptn/ g  
  { y9?~^pTx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uaMf3HeYV  
} ; B5>1T[T'-  
>^#OtFHuT)  
template < typename T1, typename T2 > TO.71x|  
  struct result_2 H+:SL $+<o  
  { pu(a&0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FhZ^/= As  
} ; i<N[sO  
} ; _~aFzM  
I$K?,   
&TqY\l  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $]4>;gTL'  
}QszOi\fV1  
template < typename Func, typename aPicker > Yx21~:9}  
class binder_1 :"+/M{qz  
  { %RE-_~GF  
Func fn; wD}ojA&DU  
aPicker pk; D];%Ey  
public : ,6,sz]3-  
3/P# 2&jt  
template < typename T > z~TG~_s  
  struct result_1 MB9tnGO-Q  
  { \atztC{-L>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; BlF]-dF\  
} ; W\s ]qsLS  
j';V(ZY&BB  
template < typename T1, typename T2 > 6#S}EaWf  
  struct result_2 i5  x[1  
  { 2s{PE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?*i qg[:  
} ; bT|N Z!V  
j tdhdA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j9zK=eG  
I g/SaEF  
template < typename T > I\JJ7/S`t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SST1vzm!  
  { /5^"n4/M  
  return fn(pk(t)); k}-@N;zq  
} p@H]F<  
template < typename T1, typename T2 > Cx$M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <szD"p|K  
  { nJJ9>#<g$  
  return fn(pk(t1, t2)); Nf0'>`/  
} %vjLw`  
} ; Mg H,"G  
Z^i=51  
R u^v!l`!7  
一目了然不是么? t.sbfLu  
最后实现bind O$}p}%%y7  
v\Zni4  
tGGv 2TCEy  
template < typename Func, typename aPicker > T+z]ztO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pK=$)<I"6  
  { 90)0\i+P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w ^ v*1KA&  
} 2Yd0:$a  
t+'|&b][Qi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 c@RMy$RTF  
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。 G% wVQ|1  
7XKPC+)1ya  
十一. phoenix Vv=/{31  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: AV0m31b  
nQuiRTU<  
for_each(v.begin(), v.end(), b#U nE  
( vn"2"hPF|  
do_ SFrQPdX6V  
[ bWzv7#dd=  
  cout << _1 <<   " , " v,Lv4)  
] p[BF4h{E  
.while_( -- _1), kt8P\/~*i  
cout << var( " \n " ) V[-4cu,Ph^  
) ^06f\7A  
); w9I7pIIl  
IYm~pXg^0  
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: %{\|/#>:  
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 L8K= Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5y7rY!]Bf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #3@ Du(_n  
2j_YHv$I  
a hi lp$v  
template < typename Cond, typename Actor > 3w9j~s  
class do_while ?bc-?<Xk  
  { v.,|#}0 o  
Cond cd; >AsD6]  
Actor act; )Lht}I ]:  
public : I`"8}d@Jm  
template < typename T > J+f .r|?  
  struct result_1 n}9vAvC  
  { 6AeX$>k+  
  typedef int result_type; -lHSojq~H  
} ; RXa&*Jtr -  
L(a&,cdh  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P( >*gp  
w=EUwt  
template < typename T > aEr<(x !|"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >r%L=22+  
  { "KQ3EI/g  
  do dR"H,$UH  
    { 5b X*8H D  
  act(t); !@mV$nTA  
  } dkTj KV  
  while (cd(t)); T"1H%65`V  
  return   0 ; <ijf':X=*  
} 1@Dp<Q  
} ; 3V:{_~~  
44 bTx y  
}qy,/<R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). OjxaA[$  
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。 2XhtK  
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。 sg"J00  
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。 }:u" ?v=|j  
下面就是产生这个functor的类: L3:dANG  
b_= $W  
K*;e>{p  
template < typename Actor > hn9'M!*:O  
class do_while_actor w~J 7|8Y  
  { ;h[p "  
Actor act; Va^Y3/  
public : Z;kRQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )1Rn;(j9Re  
QC7Ceeh]4  
template < typename Cond > xU$A/!oK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Wbo{v r[2+  
} ; ySP1,xq  
L/Cp\|~ O  
g_lj/u]P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "?Dov/+Q.  
最后,是那个do_ 4|Z;EAFx  
%H=d_Nm{  
C?@vBM}  
class do_while_invoker n_;qB7,,  
  { N3?hyR<T  
public : SN!TE,=I  
template < typename Actor > s*`_Ka57]~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >ZMB}pt`  
  { 4;anoqiG\  
  return do_while_actor < Actor > (act); M@$}Og  
} /DOV/>@5%  
} do_; &u5OL?>  
hE>ux"_2/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m~;fklX S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 tL0<xGI5^  
最后来说说怎么处理break和continue qfp,5@p  
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。 b&:>v9U  
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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