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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o]R*6$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -hd@<+;E  
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, L0lqm0h  
e4h9rF{Cxn  
a:v5(@8  
"O}u2B b  
  class filler G'#f*) f  
  { 5>Kk>[|.  
public : o;[?b'\[d  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e=ITAH3b  
} ; ]z77hcjB1  
{s7 3(B"  
n0a|GZyO]  
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: W1;QPdz:  
qr@ <'wp/  
I4"(4u@P  
3< 'bi}{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <u_ vL WS  
6 l,8ev  
drwD3jx0xv  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e,K.bgi  
{*PbD;/f  
M\_IQj  
xqQLri}  
二. 战前分析 [4 v1 N  
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。 :<P3fW  
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 C0gY  
(Q?@LzCjy  
]x(cX&S-9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FP<mFqy  
  /* --------------------------------------------- */ wgUgNwd1  
vector < int *> vp( 10 ); @|PUet_pb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); fW w+'xF!  
/* --------------------------------------------- */ z&c|2L-u6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8l l}"  
/* --------------------------------------------- */ z -c1,GOD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <MyT ;  
  /* --------------------------------------------- */ *djVOC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7G+E+A5o&  
/* --------------------------------------------- */ dKQu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); JJHO E{%  
-A,UqEt  
F};T<#  
R>t?6HOcp  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8ZF!}kb0F  
1._1, _2是什么? }X/>WiGh:  
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。 6DG%pF,  
2._1 = 1是在做什么? @u @,Edh  
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。 IP  
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。 P0/Ctke;  
nR=!S5>S  
D<g d)  
三. 动工 -EJj j {  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `&:>?Y/X2  
. {vMn0c  
BJt]k7ku+  
C]Q`!e  
template < typename T > |'``pq/}_  
class assignment "%YVAaN  
  { ;@*<M\O  
T value; >K<cc#Aa  
public : PpLiH9}  
assignment( const T & v) : value(v) {} l{gR6U{e  
template < typename T2 > Ob/i_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :PK2! 0nK  
} ; ]K'OH&  
zE Ly1v\"  
VU1Wr|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  nvCp-Z$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $Xh5N3  
?[|A sw1t  
-zUBK  
azzG  
  class holder oE_*hp+  
  { E[i#8_  
public : P:WxhO/  
template < typename T > ^ E_chx-e}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9{}"tk5$h  
  { ILx4 [m7  
  return assignment < T > (t); E5 #ff5  
} 4:Oq(e_(  
} ; oWx^_wQ-=  
f1S% p  
wA"d?x  
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: ^oYRB EIJH  
|S~$IFN4  
  static holder _1; iUFG!,+d  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }ik N  
dq%C~j{v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \=P(?!v  
而不用手动写一个函数对象。 G^cMY$?99  
i&p6UU  
~Q#! oh'i  
$ce*W 9`  
四. 问题分析 vL;>A]oM2  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 N ]14~r=  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 r,3\32[?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?D,j!Hy  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D>^g2!b:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 A^$xE6t  
4c qf=  
五. 问题1:一致性 yJ `{\7Uqg  
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}O,xquY  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .beqfcj"  
s(ap~UCOw  
struct holder $BT[fJ'k  
  { '@ p464  
  // eh>FYx( S  
  template < typename T > IlwHHt;njp  
T &   operator ()( const T & r) const c<lEFk!g  
  { R^=v&c{@  
  return (T & )r; WgG$ r  
} !Eb|AHa  
} ; =}@1Z~  
~{);Ab.9+  
这样的话assignment也必须相应改动: ,j9?9Z7R  
kma>'P`G  
template < typename Left, typename Right > >)u{%@Rcy{  
class assignment m>F:dI  
  { dz>Jl},`k  
Left l; |H]0pbC)w  
Right r; ,KD?kSIf  
public : y"ss<`Cn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xt IF)M  
template < typename T2 > -j2y#aP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eX lJ=S}  
} ; VXlAK(   
)v11j.D  
同时,holder的operator=也需要改动: +]z Rn  
wr=K AsH<  
template < typename T > Owgy<@C  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .p*?g;  
  { ?E(X>tH  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M# -E  
} KZ%us6  
OB\ZT@l  
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。 80 T2EN:$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i7v =o#  
`W" ;4A  
return l(rhs) = r; "wg$ H1K  
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。 1|!)*!hu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E/wxX#]\  
S-ZN}N{,6  
template < typename Tp > = &?&}pVF  
class constant_t $$W2{vr7+  
  { l 9g  
  const Tp t; 6,M$TA  
public : XGbpH<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} } XhL`%  
template < typename T > >SL mlK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const U <q`f-  
  { Rg\4#9S JF  
  return t; 42A'`io[w]  
} HwZl"!;Mry  
} ; ]4V1]  
,EVPnH[F~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 HS ]c~  
下面就可以修改holder的operator=了 6&0G'PMf  
{fHY[8su0  
template < typename T > @1gURx&2_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]];pWlo!  
  { JC-> eY"O2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vr{|ubG]d  
} L-S5@;"  
={ -kQq  
同时也要修改assignment的operator() r\F2X J^  
0'.z|Jg=  
template < typename T2 > +F60_O `  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )?{!7/H F@  
现在代码看起来就很一致了。 p8@8b "  
-u<F>C  
六. 问题2:链式操作 $d])>4eQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F E{c{G<  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 %t!r pyD  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 pU<J?cU8N  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 *i#N50k*j'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct UBM#~~sM  
'0 )`.  
template < typename T > 4&%H;Q  
struct result_1 7UG c2J  
  { ';8 ,RTe  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \9tJ/~   
} ; bp}97ZQ  
e!L5 v?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: P]y{3y:XxM  
@lWNSf  
template < typename T > s_RK x)w@  
struct   ref N~IAm:G}[  
  { Mt`LOdiC_  
typedef T & reference; lxgfi@@+h  
} ; )4s7,R  
template < typename T > N%Y!{k5T7  
struct   ref < T &> *y7 Yf7  
  { *S}CiwW>/  
typedef T & reference; )B&`<1Oie  
} ; YcwDNsk  
l<4P">M!.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X(Mpg[,N"  
66 R=  
template < typename T > cr ]b #z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const u$zRm(!RB  
  { iHc(e(CB<  
  return l(t) = r(t); "q=ss:(  
} qrj f  
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。 :k`Qj(7S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8d8jUPFQ  
mOHOv61  
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 8jL^q;R_(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z)v o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -bdWG]w"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mS;WNlm\  
最后的布局是: D*VO;?D  
                Add )CE]s)6+2  
              /   \ 8mRZ(B>% X  
            Divide   5 [.xc`CF  
            /   \ H<q|je}e  
          _1     3 \<xo`2b  
似乎一切都解决了?不。 V9Mr&8{S4  
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。 .{?; #Cdn  
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。 Ci 4c8  
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: fJ _MuAv  
[:(O`#  
template < typename Right > >7cj. %  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]}l.*v\uK  
Right & rt) const T]1.":   
  { XY9%aT*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X@Zt4)2#  
} 5Rw2/J L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s 72yu}  
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。 6|n3Q$p  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 /g9^g(  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 HN/YuP03[  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 VSCKWYy  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? |E$q S)y  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ~l] w=[ z  
cp~6\F;c  
template < class Action > ?z-nY,'^uq  
class picker : public Action dQ_'8 )  
  { -Q Mwtr#q}  
public : Pj g#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %" mki>  
  // all the operator overloaded 'x? |tKzd  
} ; &dj/Dq@  
. 8ikcs  
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。 %yKcp5_  
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: AA ~7"2e  
VJW8%s[  
template < typename Right > yHs9J1S f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ouoIbA9X  
  { P92pQ_W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =F/R*5:T  
} H|j]uLZ  
y/_=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;O,&MR{;|n  
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。 <~v4BiQ3l^  
(=gqqOOl~  
template < typename T >   struct picker_maker 7oUo[  
  { l9+CJAmq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V8o, e  
} ; 3|G~_'`RLt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &\6(iL  
  { QL2 LIs  
typedef picker < T > result; 9aIv|cS?  
} ; =*+f2  
6wq%4RI0  
下面总的结构就有了: |rhB@k  
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。 ~WV1t][  
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。 MDd 2B9cy[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |@R/JGB^  
至此链式操作完美实现。 ff fWvf  
Jzy:^PObT  
B"*PBJuOA  
七. 问题3 ) 54cG  
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。 0CX9tr2J  
9nlj{(  
template < typename T1, typename T2 > c1*^ \   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6BQq|:U  
  { \sW>Y#9]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); F<2gM#jLB  
} E J6|y'  
<FZ*'F*M  
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: QT1oUP#*  
m,w^,)  
template < typename T1, typename T2 > ^QHgc_oDm  
struct result_2 'q8:1i9\[  
  { }ri7@HCY4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $\20Vgu<  
} ; j \ #y  
/>PH{ l  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? =fhRyU:C[z  
这个差事就留给了holder自己。 jcxeXp|00  
    N#:W#C{16w  
'^2bC  
template < int Order > "Q tkNy%E  
class holder;  .^rs VNG  
template <> O G7U+d6  
class holder < 1 > 3%N!omAe  
  { k>\s6  
public : zj1_#=]  
template < typename T > OF! n}.O(  
  struct result_1 g9=O<u#  
  { }.<]A  
  typedef T & result; #CB`7 }jq  
} ; `DP4u\6_  
template < typename T1, typename T2 > 6:G ::"ew  
  struct result_2 +/#Lm#*nu%  
  { f kdJgK  
  typedef T1 & result; k]A$?C0Q<%  
} ; p;2NO&  
template < typename T > Reg%ah|$/=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,L(q/#p  
  { Qu|<1CrZj]  
  return (T & )r; c 9zMI  
} @c%h fI  
template < typename T1, typename T2 > E-$N!KY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M >s,I^  
  { hOcVxSc.  
  return (T1 & )r1; \ 3l3,VYH  
} ;J?zD9  
} ; L'x[wM0w;  
E&b!Y'  
template <> -[5yp 2F-{  
class holder < 2 > +H3;{ h9,  
  { fq[,9lK  
public : Ky[-ZQQo=5  
template < typename T > "3uPK$  
  struct result_1 >iWw i'T=  
  { zT _[pa)O`  
  typedef T & result; h%%dRi  
} ; X>s'_F?  
template < typename T1, typename T2 > inv 5>OeG  
  struct result_2 koOp:7r  
  { "@+r|x  
  typedef T2 & result; ?\T):o;/  
} ; >l0D,-O]m  
template < typename T > 2S_7!|j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >^+c s^jCM  
  { EN@Pr `R  
  return (T & )r; $pYT#_P!/  
} t3FfPV!P"  
template < typename T1, typename T2 > WB>M7MI%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `1U?^9Nf  
  { x[eho,6)  
  return (T2 & )r2; H83/X,"!w  
} <S`N9a  
} ; .VfBwTh7q8  
|H@1g=q  
?Y#x`DMh  
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> >。 V|zatMHs  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: FaE,rzn)iD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "ll TVB  
}6^d/nE*T  
return l(i, j) = r(i, j); j= Ebk;6p  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) '"<h;|  
*^ -~J/  
  return ( int & )i; dd@-9?6M  
  return ( int & )j; 6. 6g9  
最后执行i = j; |dQ-l !  
可见,参数被正确的选择了。 9 54O=9PQ  
(}NKW  
pz@wbu=($4  
*wVWyC  
$bT<8:g  
八. 中期总结 @{y[2M} %]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: {Kkut?5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j6{9XIR o_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7Eett)4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u!WjG@  
('7qJkV  
12MWO_'g8  
?#rejA:  
@z1Yj"^Pm  
AUvUk<a  
九. 简化 h1'j1uI  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 *D$[@-7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %RF9R"t$  
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: U4hFPK<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 x^ruPiH  
  +-*/&|^等 +)eI8o0#  
2. 返回引用。 )$_b?  
  =,各种复合赋值等 Y^~Dr|5%  
3. 返回固定类型。 K~B@8az  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) a*gzVE7W#n  
4. 原样返回。 ;j]-;wg-;  
  operator, O0VbKW0h3  
5. 返回解引用的类型。 i{ " g 7  
  operator*(单目) N4JJA+  
6. 返回地址。 sF`ELrR \  
  operator&(单目) aV9QIH~  
7. 下表访问返回类型。 $ 3/G)/A  
  operator[] -U"h3Ye^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  A/zZ%h  
  operator<<和operator>> )Kw Gb&l&  
~Kr_[X:d5  
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。 97%S{_2m/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N @24)g?  
2MapB*  
template < typename Left > oju}0h'1  
struct value_return U)n+j}vi  
  { a$r<%a6  
template < typename T > A*r6  
  struct result_1 Qg\{d)X[N  
  { L&WhX3$u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; uGxh}'&  
} ; */ ~_3  
fi6i{(K  
template < typename T1, typename T2 > pW>?%ft.  
  struct result_2 B7 ^*xskH  
  { O~1vX9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; CE'd`_;HLn  
} ; l".LtUf-  
} ; lLb"><8a  
,a&&y0,  
dF?:&oP]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?=22@Q}g  
7vRFF@eq}  
下面我们来剥离functor中的operator() ;c!}'2>vM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: F"k.1.  
;ORT#7CU  
return l(t) op r(t) W.fsW<{4j  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) h*2NFL~#  
return op l(t) ># {,(8\  
return op l(t1, t2) t=IpV l!  
return l(t) op U49#?^?  
return l(t1, t2) op _.ny<r:g  
return l(t)[r(t)] \,b@^W6e>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `H:5D5]  
+EtL+Y (U  
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: Xlw8> .\  
单目: return f(l(t), r(t)); Ax9a5;5WM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /qYo*S_cG  
双目: return f(l(t)); /ynvQ1#uA  
return f(l(t1, t2)); 7~2/NU?  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y'75DE<BC  
VeJM=s.y7  
struct meta_divide IwE{Zvr  
  { LV^V`m0#  
template < typename T1, typename T2 > ^sWsP`DV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )<.BN p  
  { FXHcy:)}G  
  return t1 / t2; `YZK$ -,  
} y?t2@f]!XK  
} ; cZ!%#A z  
8f^QO:  
这个工作可以让宏来做: MQ9Nn|4  
 KKfC^g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 44uM:;  
template < typename T1, typename T2 > \ HF3W,eaqK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C&&*6E5  
以后可以直接用 RjII(4Et  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *K{-J*   
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 4oY<O  
(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。。。) :V(+]<  
]6`]+&  
ZQZBap"  
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 :GXD-6}^|  
*r b/BZX{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {Hv/|.),hu  
class unary_op : public Rettype zL1*w@6  
  { CaSoR |  
    Left l; 7X Z5CX&  
public : 9q?\F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m+f?+c6  
X=:|v<E   
template < typename T > $.a4Og2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qjK'sge/  
      { Mr5E\~K>s  
      return FuncType::execute(l(t)); #cN0ciCT'  
    } EFb1Y{u^\!  
X3C"A|HE9  
    template < typename T1, typename T2 > l!U_7)s/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const To x{Sk3L  
      { j}0W|*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); IZ<d~ [y  
    } mkA1Sh{hX>  
} ; *rY@(|  
:# 1d;jx  
}U)g<Kzh  
同样还可以申明一个binary_op HFJna2B`  
QB<9Be@e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *W'F 6Hpu  
class binary_op : public Rettype YbMeSU/sX  
  { 24ojjxz+  
    Left l; $1QQidB  
Right r; J! ;g.q  
public : %J*z!Fe8s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J&64tQl*  
9<0p1WO  
template < typename T > TM|M#hMS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K~j&Q{yws@  
      { 2v ^bd^]u:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \q2#ef@2  
    } o80"ZU|=  
|N9::),<  
    template < typename T1, typename T2 > W/(D"[:l%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8.-0_C*U;  
      { jOJ$QT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #cG7h(!  
    } $T\W'W R>  
} ; ?(9/V7HQ.5  
R{s&6  
g7($lt>  
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 ^/|agQ7D2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 OH`| c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sFqLxSo_I  
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。 Vy]y73~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3F5Y#[L`  
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。。。 k lLhi<*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =x9SvIm/tH  
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) LRF_w)^['  
下面是修改过的unary_op !PQ%h/ix  
#6<  X  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `6`p~  
class unary_op >s 4"2X  
  { yc4?'k!  
Left l;  1 &24:&  
  4CO"> :  
public : =o N(1k^  
Vu @2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~vqVASUc,  
.hBq1p  
template < typename T > \rXmWzl{  
  struct result_1 3V)ef$Y0  
  { RCXm< /  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #nK38W#  
} ; $]V,H"  
:O`7kZ]=n  
template < typename T1, typename T2 > sK)fEx  
  struct result_2 #6t 4 vJ1  
  { /z<7gd~oU  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Wo&WO e  
} ; = NHE_ 4/p  
Gv ';  
template < typename T1, typename T2 > 4?+K:e #F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t=,ZR}M1`  
  { [v@3|@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?]*WVjskE  
} cyM9[X4rC  
&cZQ,o  
template < typename T > t0*kL.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ew13qpt)<L  
  { g=Gd|  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^Rr!YnEN  
} -cgLEl1J  
xq6 eu 9   
} ; |j 9d.M  
AnF"+<  
l*r8.qp  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug KT5amct  
好啦,现在才真正完美了。 6tx5{Xl-o  
现在在picker里面就可以这么添加了: +3>)r{#k  
;mT|0&o>#  
template < typename Right > fwF&V^Dy  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _GhP{ C$  
  { yH=Hrz:<eM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C VXz>oM  
} (Q]Ww_r~  
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。 :P2{^0$  
g~7x+cu0  
`49: !M$i  
c-jE1y<  
#&k`-@b5|  
十. bind 00 9[`Z  
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。 D'8xP %P  
先来分析一下一段例子 +g9C klJ  
]$7yB3S,B  
>g>L>{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +^6a$ N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HZawB25{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 op2<~v0?  
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。 67tB8X  
我们来写个简单的。 7DZZdH$Fm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e0"80"D  
对于函数对象类的版本: LJgGX,Kp  
6"oG bte  
template < typename Func > ;hV-*;>  
struct functor_trait 5y~ Srb?2  
  { 9Ai 3p  
typedef typename Func::result_type result_type; mgd)wZNV  
} ; Op_(10|  
对于无参数函数的版本: W9rmAQjn  
6/dP)"a('  
template < typename Ret > O`^dy7>{U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;u?L>(b  
  { |e_'% d&  
typedef Ret result_type; }~#Tsv  
} ; MqAN~<l [  
对于单参数函数的版本: [*K.9}+G_  
>^~W'etX|  
template < typename Ret, typename V1 > oFi_ op  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +zg3/C4 S  
  { `yYYyB[  
typedef Ret result_type; &?H`MCv t  
} ; s?Z{LWZ@  
对于双参数函数的版本: ZK4d;oa",  
Ew )1O9f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "rnVPHnQR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u#+Is4Vh  
  { S[e> 8  
typedef Ret result_type; `D?  &)Y  
} ; no,b_0@N  
等等。。。 Tl L,dPM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f;%=S:3  
Q%QIr  
template < typename Func > bo-lT-I  
struct func_return > ofWHl[-  
  { YJF|J2u  
template < typename T > lNo]]a+_  
  struct result_1 5 )z'=  
  { 4C }#lW9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }E^k*S  
} ; !>?*gc.<  
4vi [hiV   
template < typename T1, typename T2 > y[';@t7CC  
  struct result_2 7 &iav2q  
  { EvptGM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 98*C/=^TH{  
} ; @2~;)*  
} ; G4^6o[x  
*{(tg~2'(  
$"g'C8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XZ:6A]62I  
t8ORfO+  
template < typename Func, typename aPicker > 9vBW CCf  
class binder_1 !8|?0>3)  
  { t{e}3}LEd  
Func fn; qS?^(Vt|R  
aPicker pk; qb$M.-\ne  
public : s)#TT9BbV  
%?BygG  
template < typename T > -Np}<O`./  
  struct result_1 w&*oWI$i  
  { E-deXY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZyV^d3F@$  
} ; ]] T,;|B  
|<JBoE]3B  
template < typename T1, typename T2 > !$p E=~1C  
  struct result_2 ,MUgww!.  
  { sj&1I.@,>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y+gNi_dE  
} ; H-3*},9  
!1#=j;N`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fs2y$HN  
S& F;~  
template < typename T > nnTiu,2R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SP4(yJy&  
  { _$yS4=.  
  return fn(pk(t)); $U'*}S  
} xu@+b~C\  
template < typename T1, typename T2 > @=K*gbq5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zor  
  { ~BgNM O;|  
  return fn(pk(t1, t2)); \"P$*y4Le  
} lt%9Zgr[u  
} ; >:0^v'[  
C|RC9b  
vofBS   
一目了然不是么? P}vk5o'  
最后实现bind db.~^][k  
EQX?Zs?C  
^2nH6,LPS  
template < typename Func, typename aPicker > I=;=;-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) awSi0*d~  
  { ?>mpUH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @eP(j@(^  
} AIw~@*T  
rEj Ez+wu  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JTTI`b2l_  
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。 EV_u8?va  
ODKS6E1{  
十一. phoenix [@0Hmd7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5KW n>n  
,<;.'r  
for_each(v.begin(), v.end(), yS4nB04`=  
( ?}No'E1!I  
do_ W7w*VD|  
[ Zig3WiD&  
  cout << _1 <<   " , " twp~#s:\z  
] 9Yji34eDZ  
.while_( -- _1), alyA#zao|  
cout << var( " \n " ) US&:UzI.  
) 64SRW8AH  
); c22L]Sxo  
"Jg* /F  
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: uP1]EA  
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 e*39/B0S  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J74kK#uF=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Pk^V6-  
tw<}7l_>Au  
=!=DISPo  
template < typename Cond, typename Actor > o 'Z W  
class do_while rR(\fX!dg  
  { Z )X(  
Cond cd; }KV)F,`  
Actor act; ki]i[cdk  
public : .FvIT] k-  
template < typename T > F "-GhjK  
  struct result_1 SKVQ !^o  
  { (~^KXJ{->  
  typedef int result_type; 8[IR;gZf  
} ; nDXy$f8  
G4"[ynlWV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Kj+TP qXb  
}5y ]kn  
template < typename T > K# h7{RE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '^BTa6W}m  
  { /%P,y+<}iG  
  do 2~@Cj@P]  
    {  R'aA\k-  
  act(t); _x<7^^VT  
  } /+f3jy:d  
  while (cd(t)); 8b $e)  
  return   0 ; qhNYQ/uS  
} ?DC;Hk<  
} ; |@dY[VK>  
_%<q ZT  
nb(Od,L  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6{2 9cX.  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 z_87 ;y;=  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 i$z*~SuM#  
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。 Oyy E0  
下面就是产生这个functor的类: {y|j**NZ  
9S{0vc/2@  
fCi1JH;  
template < typename Actor > k; vhQ=  
class do_while_actor &MGM9 zm-]  
  { E1>zKENN;  
Actor act; =T|m#*{.L  
public : %~qY\>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} RGLi#:0_.x  
ASaNac-3  
template < typename Cond > ?yAjxoE~?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3!u:*ibt  
} ; V e4@^Jy;  
7R>Pk9J  
I=}R Z9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pAc "Wo(Q  
最后,是那个do_ w(nQ:;oC  
%s[ n2w  
G!w?\-  
class do_while_invoker PA>su)N$  
  { Y>PC>  
public : iFaC[(1@a  
template < typename Actor > 2R`}}4<Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9d&}CZr  
  { s F3M= uz  
  return do_while_actor < Actor > (act); ??=7pFm  
} W> rx:O+  
} do_;  ~b LhI  
p`3$NCJN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? of?0 y-LT%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uzWz+atH  
最后来说说怎么处理break和continue N1u2=puJY  
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。 RTvzS]  
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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