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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [m7jZOEu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W/U&w.$  
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, kd9rvy0oK  
T$/6qZew  
~g$Pb[V  
O@ jW&-;  
  class filler -[?q?w!?  
  { ,o-BJ 069  
public : H"W%+{AR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $FEG0&  
} ; U@v=q9'W  
6y&d\_?Y  
'|n-w\ >Wv  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Hw8`/'M=%5  
cF_hU"  
b'`8$;MII  
GuMsw*{>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >IO}}USm  
c#+JG  
P`wp`HI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w^09|k  
&Mbpv)V8  
#imMkvx?  
R?g qPi-  
二. 战前分析 qy6zHw  
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。 R iid,n  
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 RrSo`q-h+  
g9OO#C>  
Oa=0d;_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o|G.tBpKg  
  /* --------------------------------------------- */ eX$P k:  
vector < int *> vp( 10 ); 5!,`LM9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w@Ut[ ;6^  
/* --------------------------------------------- */ )}\T~#Q]y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?g2Wu0<  
/* --------------------------------------------- */ . Rxz;-VA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); aloP@U/\Sn  
  /* --------------------------------------------- */ D^P_3 B+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w~sr2;rp<  
/* --------------------------------------------- */ PNgj 8J4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Kxb_9y0`r  
DPI iGRw  
>_h*N H  
='<0z?Af  
看了之后,我们可以思考一些问题: rWI6L3,i+  
1._1, _2是什么? L}CjC>R!  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 cMxTv4|wui  
2._1 = 1是在做什么? knZee!FA7  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 g&;:[&% T]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 "Q]`~u':  
T:S+P t~  
 g!5`R`7  
三. 动工 NK'awv),pM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: iO4YZ!  
+K2jYgy  
=p|,~q&i  
?cf9q@eAH  
template < typename T > gS ~QlW V  
class assignment [#V?]P\uV  
  { O7bTu<h=  
T value; e>1z1Q;_uv  
public : SN O'*?  
assignment( const T & v) : value(v) {} XJTY91~R  
template < typename T2 > S{aK\>>H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MDa 4U@Q  
} ; %gDMz7$~  
($&i\e31N  
<hgt{b4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 iqURlI);P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?)k;.<6  
0m_c43+^  
r8rU+4\8<  
K1 a$ m2  
  class holder AjB-&Z  
  { -4{sr| lm  
public : +s.r!?49+  
template < typename T > WjtmV2b<7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dM8`!~#&PI  
  { w$4fS  
  return assignment < T > (t); lpLjfHr  
} Mp9wYM*  
} ; !},_,J~(|  
%{g<{\@4(;  
Dsc{- <v  
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: 1foy.3g-  
.<j\"X(  
  static holder _1; x\!Q[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lO>w|=<  
-kT *gIJ}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j-@3jFu  
而不用手动写一个函数对象。 }N!I|<"/  
j u`x   
^2}0lP|  
H->J.5~,K  
四. 问题分析 V9qA.NV2  
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。 ,[ &@?  
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。 0q(}nv  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 EOWLGleD1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p me5frM|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'v iF8?_  
deO/`  
五. 问题1:一致性 l -us j%\  
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?| -bT1Qh X  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7<DlA>(oUX  
7(AB5.O  
struct holder SbI %|  
  { -t2bHhG  
  // $TS4YaJ%  
  template < typename T > Uc]S7F#  
T &   operator ()( const T & r) const X-O/&WRYQ  
  { CEjMHP$=  
  return (T & )r; $-'p6^5  
} tb#. Y  
} ; 5SKj% %B2,  
[=imF^=3Vb  
这样的话assignment也必须相应改动: hs< )<  
;LM`B^Q]s  
template < typename Left, typename Right > D9^.Eg8W  
class assignment %_N-~zZ1E  
  { kKwb)i  
Left l; /iFtW#K+  
Right r; 8TIc;'bRM  
public : V uZd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (;-< @~2  
template < typename T2 > 'N#,,d/G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H$Om{r1j  
} ; gSS2)Sd}  
X}C }  
同时,holder的operator=也需要改动: 6?u9hi  
H7!j5^  
template < typename T > A]^RV{P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L5 ~wX  
  { U 1!6%x  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s 8O"U%  
} ^F/gJ3_;  
4sOo>.<x  
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。 fH[Yc>(oj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^y"5pf SR  
@%mJw u  
return l(rhs) = r; Oo<L~7B  
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。 7kJ =C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: luAmq+  
HC4qP9Gs  
template < typename Tp > x`/"1]Nf  
class constant_t &' E(  
  { |E)-9JSRy  
  const Tp t; *mH++3h  
public : P5/\*~}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Fy_D[g  
template < typename T > kpFt  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const e7rD,`NiV  
  { ";\na!MT  
  return t; 5{ ?J5  
} z.EpRJn  
} ; ZdQt!  
.=rS,Tpo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YmXh_bk  
下面就可以修改holder的operator=了 'o41)p  
`rEu8u  
template < typename T > c!n\?lB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^]_[dqd  
  { z&x ^ Dl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6 2{(i'K  
} stn/  
.;#Wf @V  
同时也要修改assignment的operator() I6!~(ND7  
?86q8E3;&  
template < typename T2 > A"Q6GM2;Io  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } l!z)gto  
现在代码看起来就很一致了。 ~wtl\-cY  
\/E+nn\)  
六. 问题2:链式操作 M'gw-^(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A#/O~-O^  
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。 M:&g5y&  
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。 RlJt+lnV  
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。 !>gi9z,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )nncCU W  
Rs*]I\  
template < typename T > (.Q.S[<Y  
struct result_1 w<}kY|A"=-  
  { |T!ivd1G  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; X; [$yW9hE  
} ; 5cY([4,  
h0i/ v  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: @ Gxnrh6  
KY}c}*0  
template < typename T > tCZ3n  
struct   ref c;X8: Z=ja  
  { j0^%1  
typedef T & reference; &z'N Q !uV  
} ; ry^FJyjW  
template < typename T > "9Q @&C  
struct   ref < T &> OUoN  
  { N$cm;G=]  
typedef T & reference; fGK=lT$  
} ; C%#%_ "N  
L-J 7z+{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %9 kOl  
t}$WP&XRG<  
template < typename T > YVSAYv_ZG}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~< ~PaP$=\  
  { njhDrwN  
  return l(t) = r(t); O}$@|w(8;  
} +hoZW R  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 6} b1*xQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 b@6hGiqx  
{w/{)B nPG  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 8OV;&Z,x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j6Msbq[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l~_] k  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 SQ$|s%)oB  
最后的布局是: c*fMWtPp  
                Add d2cslD d  
              /   \ Kyn[4Bu!?  
            Divide   5 F@4TD]E0^  
            /   \ ;!RS q'L1  
          _1     3 V]4g- CS[  
似乎一切都解决了?不。 uP;qs8  
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。 p]z< 43O$  
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。 hh%f mc  
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: "#<P--E9  
q oA?  
template < typename Right > _f^JXd,7v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }vx+/J  
Right & rt) const fLGZ@-qA0  
  { pv LA:LW2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^v5v7\!  
} P|0dZHpT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 WR5@S&fU`  
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。 $9~6M*  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 H YA<  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 _BC%98:WP  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Ln&'5D#  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? G0e]PMeFl  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 06)B<  
q4Rvr[  
template < class Action > 1$+-?:i C  
class picker : public Action r2t|,%%N7  
  { )Id.yv}_  
public : QYS 1.k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} zc1y)s0G  
  // all the operator overloaded Y.7iKMp(  
} ; CO%o.j=1  
6!QY)H^j9,  
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。 /=y _ #l  
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: ( vO\h8  
@^O+ulLJ,]  
template < typename Right > }KEL{VUX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2cnyq$4k  
  { j'\!p):H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f*(W%#*|  
} t@_MWF  
&1Zq C;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 84X/=l-c=  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 w!GPPW(  
;$il_xA)\>  
template < typename T >   struct picker_maker |(evDS5  
  { o.o$dg(r!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @N(*1,s2  
} ; Z?@oe-mz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @Yu=65h  
  { _NwB7@ e  
typedef picker < T > result; ! 0}SZ  
} ; $vC}Fq  
^8z~`he=_J  
下面总的结构就有了: l- mt{2  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 1xf Pe#  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )XFaVkQ}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I1Jhvyd?$  
至此链式操作完美实现。 6Fe$'TP  
` !um )4  
i 6DcLE  
七. 问题3 ntZl(]l  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ru>c\X^|  
t[|aM-F&>  
template < typename T1, typename T2 > W Z_yaG$U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &{gD(QG  
  { l(B(gPvU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ab@1JAgs  
} VhfM j|  
o`{@':%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: ?as1^~  
U3-cH  
template < typename T1, typename T2 > CGp7 Tx#  
struct result_2 V_Xq&!HN[  
  { Q7{/ T0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7_ G$&  
} ; O]1aez[  
E3~Wyfd7  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? x("V +y*  
这个差事就留给了holder自己。 |[3%^!f\  
    xNAa,aMM  
K}feS(Ji  
template < int Order > x^959QO~  
class holder; ?c6`p3p3L  
template <> \F'tl{'\@  
class holder < 1 > /=i+7^  
  { />13?o#  
public : gK#G8V-,  
template < typename T > "C~Zl&3  
  struct result_1 a49xf^{1"i  
  { @ )2<$d  
  typedef T & result; "<Q,|Md  
} ; >u0B ~9_E  
template < typename T1, typename T2 > vIQu"J&fE  
  struct result_2 )wb&kug -  
  { VJoobu1h  
  typedef T1 & result; p* Q *}V  
} ; XD8Q2un  
template < typename T > sWGc1jC?.F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VZ1u/O?ub  
  { fgW>~m.W  
  return (T & )r; Yp@i{$IUW  
} `iQ9 9  
template < typename T1, typename T2 > [+2iwfD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M/LC:,  
  { Zk*!,,P!  
  return (T1 & )r1; 1(`UzC=R|  
} Pe`eF(J  
} ; Rch?@O#J  
_9 B ^@~  
template <> JO=kfWW  
class holder < 2 > $%"?0S  
  { 2t3DQ  
public : (kFg2kG  
template < typename T > {+N7o7  
  struct result_1 z:JQ3D7/we  
  { i9=*ls^Cx  
  typedef T & result; $8;`6o`  
} ; )Zbrg~-@  
template < typename T1, typename T2 > =K8z8K?  
  struct result_2 t \;,$i  
  { {~0r3N4Zl  
  typedef T2 & result; ":Uv u[-  
} ; .?NraydwV  
template < typename T > D6NgdE7b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #bZT&YE^  
  { YacLYo#  
  return (T & )r; 4RDdfY\%u  
} U:+wt}-T"  
template < typename T1, typename T2 > Y$K[@_dv=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SLi?E  
  { Pu`;B  
  return (T2 & )r2; 3j} @}2D  
} J5j3#2l  
} ; nm{J  
w\{oOlE  
56l1&hp8In  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 NzAMX+L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VPI;{0kh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^E}};CsT  
+/|t8zFWs  
return l(i, j) = r(i, j); V'm4DR#M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  }0f"SWO>  
Cj3C%W  
  return ( int & )i; fb;y*-?#  
  return ( int & )j; i8+[-mh  
最后执行i = j; cms9]  
可见,参数被正确的选择了。  WgayH  
#Ks2a):8  
D\9-MXc1  
` Clh;  
d7i 0'R  
八. 中期总结 j" ~gEGfK  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Fo$'*(i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G~FAChI8![  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e>~7RN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :}{,u6\  
Kq4b`cn{_  
A.>L>uR  
's7 (^1hH  
9%6W_ 0>  
0.kQqy~5  
九. 简化 :o=a@Rqx  
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。  Unc_e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,o68xfdZVW  
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: $CP_oEb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S :%SarhBD  
  +-*/&|^等 EN/e`S$)  
2. 返回引用。 au~}s |#  
  =,各种复合赋值等 $#LR4 [Fq  
3. 返回固定类型。 _+NM<o#A  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J%SuiT$L&Y  
4. 原样返回。 MzX4/*ba  
  operator, dWDM{t\}\  
5. 返回解引用的类型。 WIkr0k  
  operator*(单目) vzPuk|q3  
6. 返回地址。 y>jP]LR4  
  operator&(单目) f'Cx %  
7. 下表访问返回类型。 Jh!'"7  
  operator[] Kh,zp{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 o'auCa,N  
  operator<<和operator>> 'BmLR{[2L  
4y|%Oj  
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。 1C]mxV=%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ux=0N]lc  
V<W$ h`  
template < typename Left > zd-qQ.j0  
struct value_return F* h\#?  
  { A[6D40o  
template < typename T > O;m@fS2%3  
  struct result_1 D g~L"  
  { +%: /!T@@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C<u<:4^H  
} ; 4ht+u  
nBo?r}t4  
template < typename T1, typename T2 > ,"U_oa3  
  struct result_2 7ElU5I<S  
  { 0kOl,%Ey  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; " _{o}8L  
} ; .QVZ!  
} ; 7w?V0pLwn8  
yG..B  
x-%4-)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6Qh@lro;y  
'j27.Ry.  
下面我们来剥离functor中的operator() L^><APlX  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *Tyr  
4k4 d%  
return l(t) op r(t) 9f U,_`r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XjINRC8^4  
return op l(t) }?KfL$@$  
return op l(t1, t2) -Mx\W|YK  
return l(t) op uW4wTAk;qh  
return l(t1, t2) op PTZ/j g@71  
return l(t)[r(t)] |ryV7VJ8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \!Cc[n(f#  
]R?{9H|jwE  
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: vn"+x_  
单目: return f(l(t), r(t)); q"C(`S.@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }XcYIo#+t  
双目: return f(l(t)); ?CU6RC n  
return f(l(t1, t2)); TpIx!R9  
下面就是f的实现,以operator/为例 %3;vDB*L$  
RF$2p4=[  
struct meta_divide Z\. n6  
  { K}e:zR;;^  
template < typename T1, typename T2 > (u:^4,Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vj,OX~|  
  { RJhafUJ zH  
  return t1 / t2; t]14bf$*Q  
} =R6IW,*  
} ; l>){cI/D#  
ewrs D'?  
这个工作可以让宏来做: o4PJ9x5R!  
!9p;%Ny`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c+A$ [  
template < typename T1, typename T2 > \ 1XXuFa&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T0TgV  
以后可以直接用 7H!/et?S,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) oqUF_kh  
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 ms%RNxU4:  
(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。。。) 0* ^>/*  
#X t|"Z  
JG/Pc1aK  
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 ` G- V %  
<N'v-9=2jl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ! %X#;{  
class unary_op : public Rettype tN1xZW:  
  { YM r2|VEU[  
    Left l; P+:DLex  
public : X 7R&>Pf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;1AX u/  
wG@f~$   
template < typename T > 4^(aG7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nr]:Y3KyxX  
      { z;Jz^m-  
      return FuncType::execute(l(t)); 4..M *U  
    } qd<-{  
xQ,My  
    template < typename T1, typename T2 > F87/p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U[EZ, 7n8  
      { C C B'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q].p/-[(  
    } 8AQ__&nT  
} ; pv]2"|]V)  
JnIE6@g<y  
IhjZ{oV/@  
同样还可以申明一个binary_op 4G2iT+X-  
K1$   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p|+TgOYOc  
class binary_op : public Rettype \2))c@@%  
  { Ji4JP0  
    Left l; |/;;uK,y  
Right r; g{^~g  
public : @1N .;]|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Nsn~mY%  
jS ?#c+9  
template < typename T > HtV8=.^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Kb m74Z%  
      { ,@kLH"a0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (YM2Cv{4  
    } M}e}3w  
$0Ys{m  
    template < typename T1, typename T2 > ;ObrBN,Fu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const goe %'k,  
      { *,|x p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K7X*N  
    } 2]]}Xvx4#  
} ; &=]!8z=  
lK_T%1Gz  
l >~Rzw  
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 lAR1gHhJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :T{VCw:*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) OS-k_l L  
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。 ,FwpHs $A  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2wu\.{6Zp  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 E W`3$J;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /dO*t4$@?  
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) g:Q:cSg<  
下面是修改过的unary_op =h xyR;  
^ WF_IH&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  ~)F_FS  
class unary_op $_3 )m  
  { zm8k,e +5-  
Left l; {#~A `crO  
  WcQkeh3n  
public : ;l^'g}dQ^  
W[sQ_Z1C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} qI>,PX  
jGoQXiX  
template < typename T > I@5$<SN  
  struct result_1 Sk:x.oOZ  
  { qHgzgS7a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I5)$M{#a  
} ; U{qwhz(  
<,Pl31g^  
template < typename T1, typename T2 > nch#DE8 2  
  struct result_2 X,c`,B03  
  { 1;PI%++  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g6+5uvpd  
} ; C\Z5%2<Z  
]"^ p}:  
template < typename T1, typename T2 > }u1h6rd `  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7kITssVHI  
  { HYG1BfEaW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); VoQhzp6&  
} < 2fy(9y  
*CbV/j"P?  
template < typename T > |tU wlc>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jz*A!Li  
  { R](cko=  
  return OpClass::execute(lt(t)); R<vbhB/lU  
} >^IUS8v  
p>f ?Rw_  
} ; 2G<XA  
J qmL|S)  
U(Bmffn4Z  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug bvHQ# :}H  
好啦,现在才真正完美了。 s}yN_D+V  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?G<?: /CU  
jP0TyhM  
template < typename Right > rg=Ym.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xJnN95`R@  
  { N7KG_o%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O<$j}?2  
} HIt9W]koO  
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。 ic4hO>p&  
<r(D\rmD  
6__HqBQ  
3.g4X?=zd  
5sj$XA?5  
十. bind 9Zmq7a E  
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。 8H T3C\$s  
先来分析一下一段例子 ^QG<_Dm]  
3xKgj5M  
F~hH>BH9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P}>>$$b\Yi  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Zz]/4 4t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5R%y3::$S  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 &}|`h8JA]K  
我们来写个简单的。 ?<5KLvGv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: R=$}uDFmW  
对于函数对象类的版本: :7JP(j2  
=P_ *.SgR  
template < typename Func > WS?Y8~+{5  
struct functor_trait 8<32(D{  
  { (ip3{d{CT]  
typedef typename Func::result_type result_type;  c,M"a  
} ; z]LVq k  
对于无参数函数的版本: &3x da1H  
<OJqeUo+*\  
template < typename Ret > &&m1_K  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .7:ecFKk  
  { oIMS >&  
typedef Ret result_type; sIl&\g<b  
} ; p,uM)LD  
对于单参数函数的版本: }jU)s{>fb  
tp }Bz&V  
template < typename Ret, typename V1 > 9C7HL;MF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (:%t  
  { )vg@Kc26  
typedef Ret result_type; PlT_]p  
} ; ~r'ApeI9  
对于双参数函数的版本: :_nGh]%  
~"4Cz27  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %M`zkA2]J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Asq&Z$bB_  
  { cWo__EE  
typedef Ret result_type; Y?zo")  
} ; <Lt"e8Z>x  
等等。。。 rSm#/)4A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy gQ%mVJB{(  
B<$6Dj%L  
template < typename Func > -%K}~4J  
struct func_return &%k_BdlkQ  
  { St> E\tXp  
template < typename T > yJlRW!@&:  
  struct result_1 R yM2 9uD  
  { IjQgmS~G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FL&Y/5  
} ; =^l`c$G<  
hhI*2|i"L  
template < typename T1, typename T2 > `krVfE;_O  
  struct result_2 8YgRJQZ!  
  { 78<fbN5}r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oz[G'[\}F  
} ; ; TwqZw[.  
} ; m5HMtoU  
kGakdLl  
-Ekf T_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *"6A>:rQs  
=4&"fZ"v  
template < typename Func, typename aPicker > ]@}hyM[D;  
class binder_1 TC@F*B;  
  { !1]jk(Z  
Func fn; U2~|AkL  
aPicker pk; 3O _O5  
public : 1!E}A!;  
]=/?Ooh  
template < typename T > Tn(uH17  
  struct result_1 /+. m.TF  
  { 0 N0< 4b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; O#>,vf$  
} ; :!fY;c?  
/rK/ l  
template < typename T1, typename T2 > i~M-V=Zg  
  struct result_2 {~(XO@;b  
  { k)8*d{*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $"}*#<Z  
} ; I?%#`Rvu  
fi&>;0?7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YG*}F|1  
l2wu>Ar7.  
template < typename T > Eq=JmO'gHs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hQNUA|Q=%  
  { km`";gUp>  
  return fn(pk(t)); TQ[J,  
} C8 }=fa3u  
template < typename T1, typename T2 > vNZ"x)?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?#nk}=;g8  
  { [i> D|X  
  return fn(pk(t1, t2)); 8)83j6VF  
} R?}%rP+^e  
} ; E5*pD*#  
\Il?$Kb/  
c`\qupnY  
一目了然不是么? /N./l4D1K-  
最后实现bind p6Ia)!xOGF  
OF;"%IW~}  
&0d5".|s  
template < typename Func, typename aPicker > T)e Uo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) aqQ  U7  
  { fj9&J[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); bz [?M}  
} BgB0   
[g=4'4EZc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8M BY3F  
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。 %/_E8GE  
+vV?[e  
十一. phoenix 0[8uuqV[cB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^$rqyWZYp  
<u?\%iJ"  
for_each(v.begin(), v.end(), 6\y?+H1  
( 'I>geW?{QK  
do_ OL@$RTh  
[ {"rL3Lk  
  cout << _1 <<   " , " [8 23w.{]#  
] )U8=-_m  
.while_( -- _1), ZK<c(,oZ^  
cout << var( " \n " ) 5 (q4o`  
) "=$uv  
); *fLVzYpo  
azRp4~2?  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: S]4!uv^y  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor N,F[x0&?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5UG"i_TC  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4]xD-sc  
lcfs 1].  
uE.. 1N&*  
template < typename Cond, typename Actor > NZ+TTMv  
class do_while v9#F\F/  
  { RS2uk 7MB  
Cond cd; bY~V?yNgKM  
Actor act; I y5)SZ'  
public : I-Am9\   
template < typename T > w.+G+ r=  
  struct result_1 ~{{7y]3M-  
  { S&Hgr_/}c  
  typedef int result_type; gTd r  
} ; h66mzV:`  
_d>{Hz2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} n9Vr*RKM)  
i7&ay\+@  
template < typename T > DJ1!Xuu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /7ykmW  
  { z.tN<P7  
  do ke2M&TV  
    { QQ %W3D @  
  act(t); B f.- 5  
  } X"jtPYCpV{  
  while (cd(t)); i nk !>Z  
  return   0 ; A yOy&]g  
} _Y)Wi[  
} ; =t.T9'{  
vVjk9_Ul  
SXNde@% {  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 74c5\UxA  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 xE*. ,:,&  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 5d-rF:#  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &WS'Me  
下面就是产生这个functor的类: ;RMevVw|  
"cvhx/\1#  
g]d0B!Ar~  
template < typename Actor > 4 lwoTGVZj  
class do_while_actor 0Ld"df*  
  { j&q%@%Gm  
Actor act; H6lZ<R{=  
public : | _nBiHjNn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TrQUhmS/!  
~CHVU3  
template < typename Cond > *De'4r 2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; BP1<:T'.q`  
} ; NFqGbA|  
U[Lr+nKo\  
_KZ TY`/*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 lx> ."rW  
最后,是那个do_ lnK#q .]  
.kB!',v\  
YU\k D  
class do_while_invoker `(E$-m-~jH  
  { =}Yz[-I  
public : nW oh(a  
template < typename Actor > O-3aU!L  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @]Ac >&  
  { 3KtJT&RuL  
  return do_while_actor < Actor > (act); oFsV0 {x%)  
} ju1B._48  
} do_; |w5,%#AeO$  
{T DZDH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ((=T E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 aYc^ 9*7  
最后来说说怎么处理break和continue |<MSV KW  
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。 F!-%v5.y  
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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