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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v\Uk?V5T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Dp ](?Yr  
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, V}#X'~Ob  
tTLg;YjN  
0 5`"U#`:  
lb-1z]YwQ  
  class filler l?U=s7s0?  
  { +nDy b  
public : [8i)/5D4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >CqzC8JF  
} ; "tzu.V-  
9Rnypzds  
}aVZ\PDg  
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: 3 !@  
`OBzOM  
kt/,& oKI  
v _MQ]X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l<`>  
(90/,@6 6l  
_fHml   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 b|d-vnYE  
aixX/se  
FmL]|~  
br[iRda@  
二. 战前分析 Rm} ym9  
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。 z~ cW,  
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 N T`S)P*?  
'u7-Qetj  
gsk? !D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -Uwxmy+  
  /* --------------------------------------------- */ J?QS7#!%  
vector < int *> vp( 10 ); -b(DPte  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); { qNPhi  
/* --------------------------------------------- */ m+TAaK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1UP=(8j/  
/* --------------------------------------------- */ tJ\ $%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a#YK1n[!  
  /* --------------------------------------------- */ zfeT>S+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !@ ^6/=  
/* --------------------------------------------- */ J7`mEL>?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +xFn~b/  
*; o%*:  
6p9fq3~7Y  
HEF e?  
看了之后,我们可以思考一些问题: g'(bk@<BP  
1._1, _2是什么? fE-R(9K  
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。 k6(7G@@}  
2._1 = 1是在做什么? 1@F-t94I  
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。 54+(o6E<  
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。 m9 h '!X<  
> N~8#C  
35<A :jKS  
三. 动工 Zse&{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $9)os7H7  
;w7mr1  
y6XOq>  
WAa45G  
template < typename T > )U@9dV7u  
class assignment utlr|m Xc  
  { 53HA6:Q[  
T value; ! _S#8"  
public : ~||0lj.D  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6hxZ5&;(*  
template < typename T2 > kA:mB;:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } v/+ <YU  
} ; Re$h6sh  
z5E%*]  
(Rw<1q`,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 KGz Nj%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L:$4o  
f[@96p ?a[  
DX s an  
:<QknU}dwy  
  class holder d*@T30  
  { XUqorE  
public : Eb8pM>'qM  
template < typename T > //R"ZE@d\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8 #_pkVQw:  
  { O=B =0  
  return assignment < T > (t); De?VZ2o9"  
} X0/slOT  
} ; NJUKH1lIhR  
9LDv?kYr  
k9Pvh,_wp  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: hbw(o  
"tJ+v*E  
  static holder _1; I |Oco?Q"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }Q\%tZC#T  
q~ H>rC(\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x/*lNG/  
而不用手动写一个函数对象。 to={q CqU  
82r8K|L.<y  
-$Oh.B`i  
3_(_yEKx  
四. 问题分析 <DF3!r  
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。 1Cr&6't  
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。 V ao:9 ~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 FY1iY/\Cn  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E }L Hp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `|dyT6V0I_  
mUYRioNj  
五. 问题1:一致性 ZT0\V ]!B  
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?| P`Np +E#I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %Bs. XW,  
2~4:rEPJ:  
struct holder ]3KeAJ  
  { }A)\bffH  
  // spEdq}  
  template < typename T > e;]tO-Nu  
T &   operator ()( const T & r) const [9m3@Yd'  
  { FK%b@/7s~  
  return (T & )r; %w;qu1j  
} Hfcpqa  
} ; Jj4 HJ9  
I2Xd"RHN  
这样的话assignment也必须相应改动: '6so(>|  
g'"~'  
template < typename Left, typename Right > #}`sfaT  
class assignment x~5uc$  
  { R~vGaxZ$  
Left l; @DN/]P  
Right r; MpV<E0CmE  
public : /bo}I-<2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !~ox;I}S  
template < typename T2 > V6]6KP#D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6(n0{A  
} ; cgnNO&  
)U/jD  
同时,holder的operator=也需要改动: R9J!}az'  
ZpTDM1ro  
template < typename T > #Hw|P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +QChD*  
  { #:K=zV\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); gabfb#  
} 8z=# 0+0  
77>oQ~q  
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。 8mI(0m'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0At0`Q#  
o) )` "^  
return l(rhs) = r; c6h?b[]  
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。 inut'@=G/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5'2kP{;  
KC/O EJ`  
template < typename Tp > {6i|"5_j  
class constant_t c=m'I>A  
  { D#;7S'C  
  const Tp t; *2AD#yIKC  
public : Uh }PB3WZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2]!@)fio`  
template < typename T > |iM,bs  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const HsY5wC  
  { -3Kh >b)  
  return t; w~lH2U'k}  
} sSM"~_y\  
} ; l;-Ml{}|0  
j G8;p41  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2Tp2{"sB>A  
下面就可以修改holder的operator=了 DiJLWXs  
N J3;[qJ  
template < typename T > y|`-)fY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JEjxY&  
  { D|uvgu2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GppCrQ%Ra|  
} ,\4]uZ<  
c_8&4  
同时也要修改assignment的operator() <WXVUEea  
e~)[I!n  
template < typename T2 > 3>O|i2U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %:3XYO.w-  
现在代码看起来就很一致了。 09kR2(nsW/  
ww2mL <B  
六. 问题2:链式操作 ztp|FUi  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >0^<<=m  
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。 '| 8 dt "C  
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。 EPm~@8@"j?  
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。 c 1YDln  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >pq~ &)^u  
@16GF!.  
template < typename T > rN0<y4)!  
struct result_1 sJ6.3= c  
  { F8pA)!AH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1lw%RM  
} ; DDE-$)lf>  
z.Cj%N  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: :So<N}&  
Yy*=@qu>g  
template < typename T > VD=H=Ju  
struct   ref DbGS]k<$  
  { br I;}m  
typedef T & reference; 0Lo8pe`DH  
} ;  .NOAp  
template < typename T > HTQZIm  
struct   ref < T &>  -WC0W  
  { l=?e0d>O  
typedef T & reference; (< +A  w7  
} ; (Pc>D';{S  
Hw \of  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $/wm k7T  
e]4$H.dP  
template < typename T > 2<D| {  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $ XjijD9R  
  { \n<! ld  
  return l(t) = r(t); VLuHuih  
} 5m8u:6kQu  
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。 )/RG-L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4'QX1p  
q G%Y& P  
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 x|O7}oj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v,w af`)J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]]j^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 yE}\4_0I/  
最后的布局是: YR?Y:?(  
                Add T$;S   
              /   \ ';C'9k<P:  
            Divide   5 25>R^2,LiE  
            /   \ (/:m*x*6  
          _1     3 {JE [  
似乎一切都解决了?不。 IkCuw./  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 "6B@V=d  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 %8*:VR  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: PaCC UF  
BA@E  
template < typename Right > 56;u 7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "&6vFmr  
Right & rt) const ^/C\:hw  
  { }3 xkA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h/EIFve  
} X1#Ar)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s~M$Wo8  
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。 8~Cmn%  
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。 u)@:V)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。 <6UXk[y  
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。 PUR,r%K`  
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? 63l3WvoK  
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: NLy4Z:&{  
}UPC~kC+Z  
template < class Action > #^}H)>jWy  
class picker : public Action oU\]#e^  
  { Rqe. =+Qs  
public : nxZz{&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C19N0=  
  // all the operator overloaded A8-[EBkK  
} ; 8~Kq "wrbu  
e,%|sAs[  
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。 #`iEbiSq  
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: Y 9$jJ1V  
Fm`*j/rq  
template < typename Right > T]th3*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const a_b#hM/c;  
  { Fb{N>*l.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VrIN.x  
} <^YvgQ,m  
Yq ]sPE92  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > D;en!.[Z  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 m.D8@[y  
aE~T!h  
template < typename T >   struct picker_maker N<Sl88+U  
  { ~.T|n =  
typedef picker < constant_t < T >   > result; w)7y{ya$  
} ; ;W- A2g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x?L0R{?WW  
  { z|pt)Xl  
typedef picker < T > result; z/\OtYz  
} ; Mt.Cj;h@^[  
T AG@Ab  
下面总的结构就有了: wV )\M]@  
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。 G_+/ e]P  
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。 B_[efM<R$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 hO"!q;<eS  
至此链式操作完美实现。 pS$9mzY  
z"f@iJX?2  
#Th)^Is  
七. 问题3 v]EMJm6d|  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 C3'xU`=7  
9~hW8{#  
template < typename T1, typename T2 > p{,#H/+J  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ny KfM5s_  
  { |enLv12Gm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w"{DLN[Qw  
} 0/v]YK.  
Z5t^D|  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: _y4O2n[e  
d5^^h<'  
template < typename T1, typename T2 > ei-\t qY_  
struct result_2 .jJD$FC  
  { k2 Ju*W&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; e]VW\ 6J&  
} ; c^I^jg2v  
Bz/ba *  
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? 3)WfBvG  
这个差事就留给了holder自己。 G2|jS@L#  
    S%- kN;  
ps'_Y<@  
template < int Order > V 1'otQH2l  
class holder; N**)8(  
template <>  v@EErF  
class holder < 1 > O50_qu33ju  
  { ~u&gU1}  
public : YZ>L_$:q  
template < typename T > x$q}lJv_  
  struct result_1 X):7#x@uy  
  { XP)^81i|  
  typedef T & result; 9)wYSz'  
} ; # Wi?I =,  
template < typename T1, typename T2 > ~61b^L}$  
  struct result_2 d.? }>jl  
  { >@7$=Y>D  
  typedef T1 & result; '> ib K|  
} ; P")I)> Q6  
template < typename T > t*hy"e{*a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]EKg)E  
  { [gT}<W  
  return (T & )r; U~D~C~\2;  
} 0B(s+#s  
template < typename T1, typename T2 > uE.BB#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _M%>Qm  
  { Z3&}C h  
  return (T1 & )r1; wp@_4Iq1$  
} IL|Q-e}Ol  
} ; Lf(( zk:pt  
3RaW\cWzg  
template <> ulxlh8=  
class holder < 2 > U;W9`JT<.f  
  { nF'YG+;|@  
public : P!]uJ8bi  
template < typename T >  ,]EhDW6  
  struct result_1 Mz&/.A  
  { l:'#pZ4T  
  typedef T & result; 0!,uo\`  
} ; / <)Vd  
template < typename T1, typename T2 > KRL.TLgq)  
  struct result_2 j{lurb)y  
  { %M`48TW)  
  typedef T2 & result; fHd[8{;P:  
} ; :|n[zjK/S  
template < typename T > {.2\}7.c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  2yJ{B   
  { 2VRGTx  
  return (T & )r; R%KF/1;/  
} Jw _>I  
template < typename T1, typename T2 > 'Ou C[$Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .=;IdLO,Bf  
  { %>$<s<y  
  return (T2 & )r2; bB?E(>N;  
} g4A{RI  
} ; e@vtJaSu  
%[|^7  
&:l-;7d  
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> >。 P7F"#R0QB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d/R!x{$-f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I(^0/]'  
d1/WUKmbZ  
return l(i, j) = r(i, j); by<@\n2B:U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ir<e^a  
"`ftcJUd  
  return ( int & )i; lQ?jdi  
  return ( int & )j; 8;?4rrS  
最后执行i = j; e ymv/  
可见,参数被正确的选择了。 p XXf5adl<  
b7>'ARdbzX  
r>(,)rs(l  
-Fd&rq:GB(  
U,P>P+\@  
八. 中期总结 o,WjM[e  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 9 " q-Bb  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hY.i`sp*/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3q'AgiW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ysu\CZGX  
'$OUe {j<  
^Oi L&p;r  
fz^j3'!\  
$Wj= V  
}T4|Kyu?  
九. 简化 }PJsPIa3j  
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。 l\W|a'i  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .yy-jf/  
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: ?C[?dg{n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mxqD'^n#  
  +-*/&|^等 @#4-4.6I<x  
2. 返回引用。 2yK">xYY@  
  =,各种复合赋值等 Jx5`0?  
3. 返回固定类型。 J>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) esJ7#Gxt  
4. 原样返回。 i#V(oSx  
  operator, tq59w  
5. 返回解引用的类型。 sA,bR|  
  operator*(单目) bvtpqI QZ  
6. 返回地址。 _H]^7`;  
  operator&(单目) ]"_c-=  
7. 下表访问返回类型。 P)K $+oo  
  operator[] ]QaKXg)3q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `sKyvPtG  
  operator<<和operator>> m'N AM%$}J  
!vnC-&G  
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。 cR3d& /_,U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: es*$/A  
M<Wi:r:  
template < typename Left > 9;#RzelSp  
struct value_return AI2XNSV@Yl  
  { OPNRBMD  
template < typename T > y`va6 %u{  
  struct result_1 uHI(-!O  
  { -!XG>Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]B3](TH"  
} ; #r9+thyC  
V#oz~GMB  
template < typename T1, typename T2 > x{:U$[_  
  struct result_2 wGti |7Tu*  
  { vntJe^IaFd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; AU\=n,K7  
} ; *Y(59J2  
} ; Y$L` G  
+fk*c[FG  
7z$Z=cs  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2{h2]F  
Hi09?AX  
下面我们来剥离functor中的operator() QH-CZ6M  
首先operator里面的代码全是下面的形式: eJo" Z  
{<ShUN  
return l(t) op r(t) 8@rYT5e3c  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ceG\Q2  
return op l(t) hH`x*:Qja  
return op l(t1, t2) iI<c  
return l(t) op .u)KP*_  
return l(t1, t2) op  Gk~aTO  
return l(t)[r(t)] r)|~Rs!y,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] LWM<[8wJ4  
ya&=UoI  
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: YcA. Bn|as  
单目: return f(l(t), r(t)); ,7s>#b'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w<H Xe  
双目: return f(l(t)); qO"QSSbZqQ  
return f(l(t1, t2)); &|XgWZS5  
下面就是f的实现,以operator/为例 ATkd#k%S  
nG'Yo8I^5  
struct meta_divide B!Wp=9)G  
  { %"f85VfZ  
template < typename T1, typename T2 > 9Q1%+zjjMq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sg,\!'  
  { `&A`&-nc=  
  return t1 / t2; ,w~3K%B4  
} @m5J%8>k  
} ; WVeNO,?ytS  
xq;>||B  
这个工作可以让宏来做: >2s6Y  
:=B.)]F.)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ E.*hY+kGZ  
template < typename T1, typename T2 > \ vt5w(}v(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )(]rUJ~+~A  
以后可以直接用 / <(|4e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~3 bV~H#~m  
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 {Z/iYHv~#c  
(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。。。) Xgx/ubca0  
_5Lcr)  
|6Y:W$7k  
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 8~(,qU8-N  
iOZ9A~Ywy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dLYM )-H`>  
class unary_op : public Rettype ,&,%B|gT]  
  { 1R}9k)JQ  
    Left l; n=-vOa%  
public : (LK@w9)i;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (/uN+   
H}r]j\  
template < typename T > h> bjG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2;sTSGDG  
      { d[?RL&hJO  
      return FuncType::execute(l(t)); 4vL\t uoz  
    } O + aK#eF  
qVh?%c1.Y  
    template < typename T1, typename T2 > MX]#|hEeQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lz1KDXr`)+  
      { r#WqXh_uk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l0G{{R 0Y  
    } >aJmRA-C}  
} ;  C@*x  
er_6PV  
oL~1M=r  
同样还可以申明一个binary_op }m<+tn3m  
_i ztQ78  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p8 S~`fjV  
class binary_op : public Rettype N_ ODr]L  
  { Dl.< (/  
    Left l; Vb? wwx7=  
Right r; /HUT6B  
public : 2(!W 9#]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iY`[dsT  
#q:j~4)h  
template < typename T > eY` z\I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EJ {vJZO  
      { 9%kO%j,3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <&[`  +  
    } #*:1Ch]B  
<q'?[aKvR  
    template < typename T1, typename T2 >  zr ez*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Srw`vql{(  
      { "d-vs t5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5dv|NLl  
    } F lVG,Z  
} ; M5*Ln-qt(a  
lFuW8G,-f@  
k @fxs]Y_L  
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 )r"R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z<|x6%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )P R`irw  
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。 <,O| fY%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yUcU-pQ  
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。。。 4%}iKoT   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R}(Rv3>Xx  
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) u L v  
下面是修改过的unary_op .&5 3sJ0{  
R1hmJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I.t)sf,  
class unary_op !JdZ0l  
  { 0Bgj.?l  
Left l; a:P+HU:  
  %d:cC:`  
public : q !}~c  
vZQraY nJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R,.qQF\*  
O\q6T7bfRW  
template < typename T > !*DY dqQ/  
  struct result_1 M.SF}U  
  { 0XljFQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .`KzA]&#  
} ; %a8e_  
SIM> Lz  
template < typename T1, typename T2 > V,zFHXO  
  struct result_2  ~9YEb  
  { ?pQ0* O0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'ym Mu}q  
} ; %*q^i}5)E  
OtAAzc!dQ  
template < typename T1, typename T2 > k{!9 f=^   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BSkmFd(*  
  { n2o)K;wW+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); NHU5JSlB  
} c;KMox/  
t0<RtIh9e  
template < typename T > 4<<eqxI$|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wf?[GO  
  { ?W dY{;&  
  return OpClass::execute(lt(t)); :V6t5I'_  
} ?;w`hA3ei  
\u6.*w5TI  
} ; q(46v`u  
D @wIbU  
%Ze7d&  
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 (uHyWEHt  
好啦,现在才真正完美了。 Nj?Q{ztS  
现在在picker里面就可以这么添加了: E i2M~/  
#$ka.Pj  
template < typename Right > HOPl0fY$L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6%9 kc+ 9  
  { Rc93Fb-Zp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \ %xku:  
} a$iDn_{  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 D0_CDdW%7  
,9KnC=_y  
!mVq+_7]  
r^E(GmW  
_iA oNT!  
十. bind kTzO4s?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 [@pumH>  
先来分析一下一段例子 `S3)uV]I  
0}` -<(  
`Y!8,( 5#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;x FB /,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 U0W2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 av'[k<  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 # dUi['  
我们来写个简单的。 Q"!GdKM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lkp$rJ#6  
对于函数对象类的版本: `.~*pT*u  
zDm3 $P=  
template < typename Func > 9 %Vy,  
struct functor_trait %<|<%~l&  
  { n%}#e!  
typedef typename Func::result_type result_type; {QN 5QGvK  
} ; H:Q4!<  
对于无参数函数的版本: benqm ~{\  
i}f"'KW  
template < typename Ret > O#{`Fj`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > GAs.?JHd  
  { svt3gkR0  
typedef Ret result_type; [tC=P&<  
} ; 2h@&yW2j  
对于单参数函数的版本: g%)cyri  
/nh3/[u  
template < typename Ret, typename V1 > EKuLt*a/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sw:a(o&$  
  { m.gv?  
typedef Ret result_type; ;Ob^@OM  
} ; ]W`M <hEI  
对于双参数函数的版本: 8F$]@0v`%  
}QCn>LXE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dtG>iJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gL@]p  
  { O"X7 DgbC  
typedef Ret result_type; GUJ?6;  
} ; WFmW[< g  
等等。。。 3:c6x kaw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4kK_S.&  
V~-tp^  
template < typename Func > ^%\MOjSN  
struct func_return R9K~b^`  
  { _Wp.s]D [  
template < typename T > " w /Odd  
  struct result_1 4,=;:#n,J  
  { ZBQ@S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1bDXv, nD  
} ; X #$l7I9H  
Qip@L WvT  
template < typename T1, typename T2 > #g2&x sU  
  struct result_2 XrXW6s ;Z  
  { |v#rSVx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~?iQnQYI  
} ; SoFl]^l  
} ; [CAFh:o  
xNRMI!yv   
_Db&f}.`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z;;A#h'%e  
4)XB3$<  
template < typename Func, typename aPicker > T}"[f/:N/  
class binder_1 }P\6}cK  
  { *vqUOh  
Func fn; l?xd3Z@7[  
aPicker pk; Bq-}BN?pz  
public : vr6YE;Rs  
/z}b1m+  
template < typename T > @ W,<8  
  struct result_1 /* "pylm  
  { 4l> d^L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \lwLVe  
} ; $:A80(#+  
}YM[aq?6  
template < typename T1, typename T2 > C/9]TkX}q  
  struct result_2 CZ{7?:^f  
  { ^/}&z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *.T?#H  
} ; u&o$2 '8  
{([`[7B>a<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <33,0."K  
Jy('tfAHp  
template < typename T > e:rbyzf#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]8'PLsS9<w  
  { t4hc X[  
  return fn(pk(t));  &Du S*  
} T_9o0Qk  
template < typename T1, typename T2 > m GJRCK_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "];@N!dA  
  { z'"Y+EWN  
  return fn(pk(t1, t2)); 1FT3d  
} Pl2eDv-y  
} ; bg)}-]u]  
g^\!> i  
h7o.RRhK  
一目了然不是么? $Fy >N>,E(  
最后实现bind $ 1m}lXk  
T)ISDK4>S"  
M[Nv>  
template < typename Func, typename aPicker > 4_$.gO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) K7nyQGS  
  { > +00[T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9}4~3_gv;M  
} jmP;(j.|  
',rK\&lL6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (I35i!F+tY  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 47f\  
@*|T(068&  
十一. phoenix UG}2q:ST  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P^ <to(|  
D`Ka IqLz  
for_each(v.begin(), v.end(), =4V SbOlZ  
( f=S2O_Ee  
do_ Imq-5To#  
[ T{yJL<  
  cout << _1 <<   " , " VC% .u.< F  
] q1ZZ T"'  
.while_( -- _1), ojA!!Ru  
cout << var( " \n " ) 64>CfU(  
) #5{BxX&\  
); 4x#tUzb;  
lXzm)  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !aL=R)G&e  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ~CdW: t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d9%P[(yM^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: j9vK~_?;  
[8 H:5 Ho  
ZNL+w4  
template < typename Cond, typename Actor > 6GqC]rd*:  
class do_while /{ W6]6^  
  { TNK1E  
Cond cd; 3=*ur( Qy  
Actor act; N0JdU4'  
public : eg1F[~YL/  
template < typename T > ,(f W0d#  
  struct result_1 -8<vWe  
  { @~UQU)-(  
  typedef int result_type; ;P/ 4.|<  
} ; GS}JyU  
9jM7z/Ff  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @7V~CNB+  
{];-b0MS~  
template < typename T > n+i=Ff  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KDH<T4#x  
  { :F@goiuC  
  do A r>BL2@  
    { =q`T|9v  
  act(t); Gzg3{fXl  
  } .0~uM!3y  
  while (cd(t)); i$<")q  
  return   0 ; ou<,c?nNM  
} >mG64N  
} ; y~VI,82*  
"^a"`?J  
~!cxRd5;F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). vAqj4:j  
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。 qPN9Put  
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。 )feZ&G]  
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。 n=AcN  
下面就是产生这个functor的类: 2i1xSKRYrD  
&ODo7@v`1  
bSz7?NAp  
template < typename Actor > JY^i  
class do_while_actor Dg{d^>T!_x  
  { N^@:+,<3  
Actor act; ;[(d=6{hc]  
public : het<#3Bo  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N-Z=p)]  
_{gqi$Mi  
template < typename Cond > 2gMG7%d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; GNq f  
} ; bovAFdHW  
L[,19 ;(  
u]9\_{c]Q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 r@bh,U$  
最后,是那个do_ T#*H  
22U`1AD3U  
S6 a\KtVa  
class do_while_invoker (Cfb8\~  
  { QCE7VV1Rw  
public : PLMC<4$s  
template < typename Actor > Ki7t?4YE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,sL%Ykr  
  { ws^Ne30R  
  return do_while_actor < Actor > (act); ' VKD$q  
} :."oWqb)  
} do_; NY.* S6  
~(kqq#=s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6N5(DD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &>E gKL  
最后来说说怎么处理break和continue d!YP{y 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。 \IImxkE  
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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