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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda BnM4T~reOF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _zu?.I0^  
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, ~WpGf,  
n3`&zY  
SgEBh  
tL+OCLF;  
  class filler `+/H^  
  { wO>L#"X^v  
public : KnNh9^4"\2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }rdIUlVO\  
} ; c0Dmq)HK?  
kpI{KISQu  
 P N*JR  
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: olW|$?  
6ITLGA  
*E~VKx1  
5eA8niq#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u<n`x6gL  
3<?XTv-  
G8IY#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 iHp\o=#  
4"vaMa  
2F8|I7R  
9F^;!  
二. 战前分析 A`u$A9[  
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。 '?Jxt:<  
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 e\b`n}nC  
PjIeZ&p  
=D^TK-H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `PL[lP-<  
  /* --------------------------------------------- */ ?QA\G6i4  
vector < int *> vp( 10 ); !tHt,eJy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G^(}a]>9  
/* --------------------------------------------- */ EHlytG}@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); a? R[J==  
/* --------------------------------------------- */ Q8MS,7y/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); m4[g6pNx~  
  /* --------------------------------------------- */ ?'r9"M>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hGf-q?7  
/* --------------------------------------------- */ {FI\~ q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vSW L$Y2  
b59{)u4F  
3qQUpm+  
= zl= SLe  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?R5'#|EyX  
1._1, _2是什么? ? &zQa xD  
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。 ofW+_DKB?l  
2._1 = 1是在做什么? SLhEc  
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。 !D o,>gO  
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。 B/"2.,  
_iE j  
0 3~Ikll  
三. 动工 s^T+5 E&}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t?^9HP1b_  
9B +wYJp  
:ZxLJK9x1  
A.Bk/N1G  
template < typename T > ]Fb0Az  
class assignment %TrF0{NR90  
  { $gMCR b,  
T value; \O7J=6fn  
public : cywg[  
assignment( const T & v) : value(v) {} a)2yE,":  
template < typename T2 > e(1k0W4B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &!35/:~uD  
} ; Ih1|LR/c  
*T4<&  
NfE.N&vI_c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ' 9J|=z9.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Xev54!619  
4%*hGh=  
/!Z^Y  
eFTX6XB:i  
  class holder 6(sIYZ2yq  
  { S2~@nhO`U(  
public : THhy~wC".  
template < typename T > v6e%#=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const NE"jh_m-  
  { qvt-  
  return assignment < T > (t); /f1'm@8;  
} *rqm8z50a  
} ; R#4 ^s  
FoPginZ]J  
J?P]EQU  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: |t\|:E>" }  
uC~g#[I QM  
  static holder _1; v9}[$HWx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #B\=Aa`*  
JatHSW7j9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^Y^"'"  
而不用手动写一个函数对象。 c!&Qj  
s0{ NsK>  
!W1eUY  
GH'O! }  
四. 问题分析 {TZE/A3D,  
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。 u9![6$R  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 <?$kI>Ot  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H?}wl%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -Gsl[Rc0H;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .R5/8VuHF  
NMjnL&P`  
五. 问题1:一致性 0 15Owi  
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?| a ]1i/3/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Goj4`Hc  
Q?;C4n4]l  
struct holder q|q:: q*  
  { K="I<bK  
  // Bt>}LLBS2  
  template < typename T > wL<j:>Ke[3  
T &   operator ()( const T & r) const ~4s-S3YzaM  
  { v`{:~ q*  
  return (T & )r; GhnE>d;i  
} K[ ?R[  
} ; KC Xwn  
R!{7OkC  
这样的话assignment也必须相应改动: A9BxwQU#  
@;9()ad  
template < typename Left, typename Right > xbC~ C~#  
class assignment Js}tZ\+P75  
  { 0|2%#  E  
Left l; + x_ wYv  
Right r; y'rN5J:l  
public : _hoAW8i  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w67x l  
template < typename T2 > |h1^G v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3%NE/lw1  
} ; K<,Y^3]6?  
q[boWW  
同时,holder的operator=也需要改动: ZA.fa0n  
aBCOGtf  
template < typename T > q<}PM  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d5, FM  
  { 7l}~4dm2J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); n.;3X  
} # J.u  
J%4HNW*p  
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。 70<K .T<b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /:6Q.onmLn  
$f(agG]  
return l(rhs) = r; G4yUC<TqBP  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !?r/ 4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3ExVZu$  
Ao!=um5D J  
template < typename Tp > -eYL*Pa  
class constant_t ,'-?:`hP'  
  { pU[K%@sC  
  const Tp t; c+;S<g 0  
public : !@yQK<0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4H7Oh*P\j  
template < typename T > IuWX*b`v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /a%KS3>V*  
  { 9<qx!-s2rr  
  return t; ZX]A )5G  
} -$tCF>,  
} ; F=5kF/}x-z  
Ko-QR(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #,Bj!'Q'-  
下面就可以修改holder的operator=了 / T#o<D  
gDc]^K4>  
template < typename T > % 9YA^ri  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %f#\i#G<k  
  { Jh(mbD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); mE_iS?1  
} agTK =  
/^ QFqM;  
同时也要修改assignment的operator() iXnx1w   
F$C+R&V_  
template < typename T2 > /~"AG l.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '7=<#Blc  
现在代码看起来就很一致了。 [R$liN99z;  
&0h=4i=6r  
六. 问题2:链式操作 W#Cq6N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }amE6  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 *hl<Y,W(  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 =KW|#]RB^  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 " V/k<HRw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _6 /Qp`s  
R_~F6O^EO  
template < typename T > fcn_<Yh0W  
struct result_1 bF7`] 83  
  { gTyW#verh$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'iDu0LX  
} ; SFOQM*H  
'&{(:,!B  
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: 7Fc |  
wtUG^hV #_  
template < typename T > 3_@G{O)e  
struct   ref \ /sF:~=  
  { t>-XT|lV  
typedef T & reference; $$/S8LmmK  
} ; @>Biyb  
template < typename T > @]yQJuXA&Z  
struct   ref < T &> ?/^VOj4&  
  { vkh;qPD  
typedef T & reference; Q)9369<A  
} ; <|wmjW/ D  
 MbM :3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ),z,LU Yf  
2@4MC`&  
template < typename T > r$Kh3EEF`E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r ufRaar  
  { gZ ~y}@L y  
  return l(t) = r(t); OHQ3+WJ  
} ~'|&{-<  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 C=M?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &8.z$}m  
l!Nvn$h m  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 AZ}%MA; q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N/`g?B[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o(BYT9|.kw  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1. xw'i  
最后的布局是: ~91uk3ST?  
                Add ;9 R40qi  
              /   \ 8HB?=a2Q<'  
            Divide   5 >E{#HPpBi  
            /   \ N n:m+ZDo^  
          _1     3 mT}Aje-L  
似乎一切都解决了?不。 Pm'.,?"  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 sCuQBZ h  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 a'c9XG}  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: \"{/yjO|4  
aj% `x4e A  
template < typename Right > N7%=K9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const d8 3+6d  
Right & rt) const _dz:\v  
  { ok8JnQC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (}~ 1{C@  
} t^dakL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -{.h\  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 REeD?u j  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ^?JEyY  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 %Td+J`|U+  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 oo"JMD)  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? us(sZG  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: kemr@_  
H 7 o$O  
template < class Action > {5?!`<fF  
class picker : public Action IiQWs1  
  { Yf%[6Y{  
public : k B$lkl\C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Y>c5:F;  
  // all the operator overloaded .f[\G*   
} ; h?M'7Lti  
:z}~U3,JE  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 e /ppZ>  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 5k_Mj* {6  
*m2d#f  
template < typename Right > WcQZFtW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #<^/yoH7C6  
  { uugzIV)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .oB'ttF1  
} y$"~^8"z  
C:TuC5Sr  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l93Q"*_  
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。 .XZ 71E  
9e|{z9z[l  
template < typename T >   struct picker_maker 7zi^{]  
  { ~j\;e  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  yS(=eB_  
} ; 4 g/<).1<b  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > c>%z)uY>/  
  { NiU tH  
typedef picker < T > result; ]ys4  
} ; RJ7/I/yD|  
rmAP&Gw I  
下面总的结构就有了: ,L8I7O}A;  
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。 cftn`:(&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。 "fX8xZdS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ynt&cdK9  
至此链式操作完美实现。 mw%[qeL V  
-6*OF.Ag`  
3L\s8O  
七. 问题3 l)2HHu<  
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。 v f/$`IJ  
s}p GJ&C  
template < typename T1, typename T2 > (h8hg+l o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x Jj8njuq4  
  { Vf\?^h(tP  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6H. L!tUI  
} Jh/M}%@|  
D q_{O  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: b smoLT  
[ a65VR~J  
template < typename T1, typename T2 > RF\1.HJG  
struct result_2 oVxV,oH(  
  { tkUW)ScJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y}H*p  
} ; Y+Q,4s  
~,3v<A[5Vi  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? cWy*K4O  
这个差事就留给了holder自己。 a)yNXn8E_  
    kAKqW7,q"  
eUUD|U*b   
template < int Order > j)SgB7Q  
class holder; { <ao4w6B  
template <> "ZK5P&d  
class holder < 1 >  *<h  
  { [F9KC^%S  
public : N!4xP.Ps  
template < typename T > Duo#WtC  
  struct result_1 SS<+fWXE  
  { v"?PhO/{=  
  typedef T & result; \c@qtIc  
} ; cq+M *1;  
template < typename T1, typename T2 > |SXMu_w  
  struct result_2 sou$qKoG01  
  { \?`d=n=  
  typedef T1 & result; \Lh<E5@]  
} ; 9"u @<]  
template < typename T > Rc m(Y7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "Jv,QTIcS  
  { I! eSJTN  
  return (T & )r; 2w.9Q (Sn  
} y^+[eT&  
template < typename T1, typename T2 > 7 +W?Qo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9@&Z`b_  
  { ~IN$hKg^  
  return (T1 & )r1; yP=isi#dDY  
} qytGs@p_  
} ; a\ 2Myj  
K5c7>I%k  
template <> 5['B- Iw  
class holder < 2 > O|g!Y(  
  { *fy`JC  
public : {G*:N[pJp  
template < typename T > E0?\DvA  
  struct result_1 do?n /<@o  
  { ez<wEt S  
  typedef T & result; Exo`Z`m`U  
} ; =[-- Hf  
template < typename T1, typename T2 > Q)|LiCR,  
  struct result_2 GLcZ=6)"'  
  { '9F{.]  
  typedef T2 & result; z E7ocul  
} ; e hB1`%@  
template < typename T > .$x[!fuuR&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B7jlJqV  
  { |&pz,"(  
  return (T & )r; QbKYB  
} aw@Aoq  
template < typename T1, typename T2 > 'krMVC-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const an5kR_=  
  { TD=/C|  
  return (T2 & )r2; v'~nABYH  
} a0j.\g  
} ; dfk TDG+  
#dm@%~B{.  
+(k)1kCMn  
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,>F#A '  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  WD do{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wyhf:!-I  
S2GBX1  
return l(i, j) = r(i, j); ?g*T3S"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) HyYQQ  
i3WmD@  
  return ( int & )i; u2\qg;dP  
  return ( int & )j; Fea\ eB  
最后执行i = j; >^ 1S26  
可见,参数被正确的选择了。 pnw4QQ9  
S^"e5n2  
z00:59M4  
K#+]  
$0C/S5b  
八. 中期总结 r[4F?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: 9: |K]y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $YQ&\[pDA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O]LuL&=s y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S<9d^= a  
l@F e(^5E  
i/EiUH/~  
ik NFW*p  
A,[m=9V  
RV*Zi\-X  
九. 简化 PC7.+;1  
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。 )Ua2x@j'C@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z4+6k-#):  
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: <ORz`^27o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;{7lc9uRj  
  +-*/&|^等 @"7dk.|  
2. 返回引用。 hGHzO  
  =,各种复合赋值等 Llc|j&yHQ  
3. 返回固定类型。 >f05+%^[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Q&'Nr3H#tZ  
4. 原样返回。 qtwmTT)  
  operator, _~q^YZ  
5. 返回解引用的类型。 \$|UFx  
  operator*(单目) ~:b~f]lO  
6. 返回地址。 nt`l6b  
  operator&(单目) RSeezP6#  
7. 下表访问返回类型。 H 6<@  
  operator[] 5j 01Mx A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |MrH@v7S  
  operator<<和operator>> DL!s)5!M  
LZ]pyoi  
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。 hQx e0Pdt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b!P;xLcb  
zO]dQ$r\Z  
template < typename Left > Q&a<9e&  
struct value_return d~$t{46  
  { SLB iQd.  
template < typename T > \> dG'  
  struct result_1 #,{v Js~  
  { rzj'!~>U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >c>ar>4xF  
} ; w%H#>k  
G7JZP T  
template < typename T1, typename T2 > 5h7DVr!  
  struct result_2 bu5)~|?{t  
  {  #7"5Y_0-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ] CE2/6Ph  
} ; mW9b~G3k  
} ; <W^~Y31:0  
K ePHn:c  
0].5[Jo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'Em($A (  
UzwIV{  
下面我们来剥离functor中的operator()  )U`kU`+'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Tj+WO6#V  
5X-{|r3q  
return l(t) op r(t) !]T|=yw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) '(>N gd[  
return op l(t) ?`}U|]c  
return op l(t1, t2) t\0JNi$2  
return l(t) op 8Qy |;T}  
return l(t1, t2) op qeGOSGc_  
return l(t)[r(t)] ~epkRO="  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] gI{F"7fa=  
% m$Mn x  
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: PrxXL/6  
单目: return f(l(t), r(t)); 0CYI,V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $OuA<-  
双目: return f(l(t)); $a1.c;NE'  
return f(l(t1, t2)); o LRio.u*  
下面就是f的实现,以operator/为例 XA%?35v~  
!4fL|0  
struct meta_divide YJ`>&AJ  
  { |Dli6KN  
template < typename T1, typename T2 > LYv2ll`XP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p]HtJt|]  
  { 0\A[a4crj  
  return t1 / t2; `R;XN-  
} ;[ojwcK[ZF  
} ; d1TG[i<J_  
v\u+=}r l  
这个工作可以让宏来做: 07&S^ X^/  
Pr'py  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 35et+9  
template < typename T1, typename T2 > \ C%h_!z":  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C ^'}{K  
以后可以直接用 3]A'C&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) KxI(# }5o&  
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 " 8v  
(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。。。) +bU(-yRy5o  
YTsn;3d]}  
V#Eq74ic  
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 aqgSr|  
$ :/1U$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S7]cF5N  
class unary_op : public Rettype *2Kte'+q  
  { oizoKwp%  
    Left l; IFe[3mB5  
public : gUl Z cb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} eS M!_2  
n$9!G  
template < typename T > kQtl&{;k?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F u)7J4Z  
      { ) Lv{  
      return FuncType::execute(l(t)); 3@SfCG&|e  
    } yuWrU<Kw  
bK7DGw`1  
    template < typename T1, typename T2 > 8cl!8gfv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }z6HxB]$  
      { Y|bGd_j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F{S.f1Bsp  
    } mJHX  
} ; -!" 8j"pA:  
<KCgtO  
e5Z\v0  
同样还可以申明一个binary_op F);C?SW"  
b $!l* r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a+d|9y/k  
class binary_op : public Rettype Uz6B\-(0p  
  { Vj1AW<  
    Left l; u Wtp2]A  
Right r; C" {j0X`  
public : u]"R AH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _*_zyWW_j  
(s~hh  
template < typename T > snrfHDhUw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1'iRx,  
      { G(L*8U< UG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -M:.D3,L  
    } -Q/Dbz#-  
; 1WclQ!(  
    template < typename T1, typename T2 > gNJ\*]SY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $k dfY'u  
      { FM5$83Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [(1O_X(M  
    } =0A{z#6  
} ; M&L"yQA  
]pb3 Fm{  
*| 'k  
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 '5IJ;4k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "o`( kYSF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) YV9%^ZaN7  
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。 }v?{npEOt+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h6#  
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。。。 c?|/c9f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @<P [z[  
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) $JOIK9+3z#  
下面是修改过的unary_op jWQB~XQY  
cIH`,bR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > MFVFr "  
class unary_op aLr^uce]  
  { jhHb[je~{4  
Left l; *GA#.$n  
  `7NgQ*g.d/  
public : ;YB8X&H$  
0xsvxH"*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3x#G SS  
>Kx l+F  
template < typename T >  mJ-@:5  
  struct result_1 {Su]P {oJ  
  { oR~+s &c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jRGG5w}  
} ; `g#\ Ws  
E:7vm@+  
template < typename T1, typename T2 > :=* -x  
  struct result_2 V[% r5!83H  
  { R,(^fM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !R-UL#w9W'  
} ; BR|dW4\  
HtMlSgx,8>  
template < typename T1, typename T2 > oY{*X6:6<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o)NWsUXf  
  { {KR/ TQ?A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Z-WWp#b  
} q,2 @X~T  
P9c1NX\-  
template < typename T > ?[kO= hs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A!NT 2YdHZ  
  { C~ >'pS6%5  
  return OpClass::execute(lt(t)); #df Aqg'  
} 371E S4  
&c A?|(7-  
} ; u*"tZ+|m  
yfV{2[8ux  
s4w<X}O_  
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 Q_ $AGF  
好啦,现在才真正完美了。 hcej?W8j  
现在在picker里面就可以这么添加了: i;)88  
1r@v \#P  
template < typename Right > ! $n^Ze2 !  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h~dM*yo;  
  { @NO&3m]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1wwhTek  
} lp4sO#>`  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 l_DPlY  
X!&=S!}  
;DGp7f#9  
<F&S   
a"~W1|JC"  
十. bind e{"d6pF=  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 lk8VJ~2d  
先来分析一下一段例子 YTY0N5["  
h1,J<B@  
L&l> ?"_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `9@!"p f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 F|V?Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9) wjVk  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 d8|:)7PSt  
我们来写个简单的。 guBOR 0x`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MTr _8tI  
对于函数对象类的版本: b%AYYk)d?  
X!r!lW  
template < typename Func > enZW2o97c  
struct functor_trait h4sEH  
  {  xU)~)eK  
typedef typename Func::result_type result_type; P||u{]vU  
} ; brZ3T`p+.P  
对于无参数函数的版本: wp$SO^?-  
LM0 TSB?  
template < typename Ret > ucTkWqG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -6#i~a]  
  { / Z \zB  
typedef Ret result_type; T_pE'U%[  
} ; 1298&C@  
对于单参数函数的版本: /K'Kx  
iPxSVH[  
template < typename Ret, typename V1 > KPKby?qQ^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <;M6s~  
  { &u$l2hSS  
typedef Ret result_type; |IZG `3  
} ;  c,x2   
对于双参数函数的版本: ;u , 5 2  
n1$p esr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > tw^V?4[Miu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5JQq?e)n  
  { cpf8f i  
typedef Ret result_type; ~ 5`Ngpp  
} ; 3"%:S_[  
等等。。。 60-LpGhvy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy * _U z**M  
QD7>S(p  
template < typename Func > DAJh9I  
struct func_return 'M YqCfIK  
  { _Tev503  
template < typename T > }K0.*+M  
  struct result_1 JWM/np6  
  { :y 0'[LV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 350y6pVh  
} ; 0s= GM|y  
wMei`svY  
template < typename T1, typename T2 > yU&A[DZQ  
  struct result_2 B-JgXW.\0  
  { CfA F.H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S =eP/  
} ; *9*6n\~aI  
} ; ">NBPanJ  
6$2)m;| XY  
p}N'>+@=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !j [U  
7J##IH+z35  
template < typename Func, typename aPicker > Oxy. V+R  
class binder_1 "!r7t4  
  { BB=%tz`B  
Func fn; cYW F)WAog  
aPicker pk; Ci=c"JdB  
public : /\h&t6B1  
DS-Kot(k(z  
template < typename T > <"aPoGda  
  struct result_1 4d[:{/+Q  
  { [R6du*P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; i7:j(W^I8  
} ; no^I![_M  
*(s)CWf  
template < typename T1, typename T2 > Wv$e/N`l  
  struct result_2 Aln\:1MU  
  { T3Qa[>+\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B3e{'14  
} ; %q(n'^#Z.y  
LR'F/.Dx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} AgO:"'c  
/tx_I(6F?|  
template < typename T > ad }^Dj/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wQ@@|Cj4L  
  { WRL &tz  
  return fn(pk(t)); rEz=\yY^j'  
} W/xb[w9v  
template < typename T1, typename T2 > l\jf]BHX'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h,0mJj-ma  
  { `QAotSO+  
  return fn(pk(t1, t2)); jcv3ES^  
} :1=mNrg  
} ; Jc:*X4-'  
.Mdxbs6.C  
[u=b[(  
一目了然不是么? -i7W|X"  
最后实现bind 4:5CnK  
Mryi6XT  
i{!i %`"  
template < typename Func, typename aPicker > \} P}H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) OT\[qaK  
  { r4D6g>)h1q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l^WFMeMD3a  
} , B h[jb`y  
[uW{Ap~2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @tRq(*(/:  
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。 2U)H2 %  
'72ZLdi}-  
十一. phoenix .pr-  ^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dGTAZ(1W  
7[ *,t  
for_each(v.begin(), v.end(), \P+lb-~\"  
( f LxFF  
do_ 7-Fh!=\f/  
[ Z,_yE*q  
  cout << _1 <<   " , " N:Q}Lil  
] 00n6v;X  
.while_( -- _1), X#Ajt/XQ  
cout << var( " \n " ) 7Oru{BQ">  
) SP 97Q-  
); j^ex5A.& &  
/@Y/(+DE  
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: O.  V!L  
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 wYOSaGyZ0I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [D^KM|I%+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (KK9/k  
K Ps 5? X  
jx+%X\zokA  
template < typename Cond, typename Actor > $:t;WXc.<  
class do_while B}C"Xc  
  { +}J2\!Jw  
Cond cd; t%/Y^N;  
Actor act; G<Z|NT  
public : hF.9\X]  
template < typename T > Yhb=^)@))  
  struct result_1 tHJ#2X#Y.  
  { <._MNHC  
  typedef int result_type; th2a'y=0  
} ; ZH~T'Bg  
:W? 7J"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?6; +.h\  
K #}DXq  
template < typename T > /~K-0K#w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0Zs}y\J`  
  { BI3Q~ADV  
  do MrXhVZ"d*  
    { )?:V5UO\  
  act(t); 7eqax33f  
  } (B}+uI{  
  while (cd(t)); |l 03,dOF  
  return   0 ; Q+U}    
} %mAgE\y25  
} ; l+*^P'0u  
u0Fu_Rtr  
pBG(%3PpW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `sAz1/N  
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。 x%jJvwb^|  
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。 `u 3to{  
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。 $,bLK|<hi  
下面就是产生这个functor的类: 6OkN(tL&.  
_iO,GT=J-  
=P<gZ-Cm  
template < typename Actor > Wt"fn&R}  
class do_while_actor A<C`JN}  
  { :lcZ )6&S  
Actor act; g PU|Gv5  
public : $ o?Wum  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Z}5 ;K"T/  
.:B] a7b  
template < typename Cond > ?J<Y]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c6:"5};_  
} ; 8&7LF  
35%'HFt_  
NX4!G>v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 OQ;DqV  
最后,是那个do_ DK}k||-  
Hc ]/0:  
K{%}kUj>  
class do_while_invoker G,FYj'<!7,  
  { #DXC 6f  
public : )c b e 4  
template < typename Actor > <]r.wn=}M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const cor?#  
  { > nDx)!I  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^,]'Ut  
} }nvH Eo  
} do_; j{?,nJdQ  
2$. ubA  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (30{:o&^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q g?q|W  
最后来说说怎么处理break和continue kL 6f^MoL  
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。 oe}nrkmb  
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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