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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tH7@oV;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H%}ro.u  
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, HAkEJgV  
g$z9 (i+  
W.B;Dy,Y  
|H.i$8_A  
  class filler  2s+ITPr  
  { >EMsBX  
public : .V4w+:i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &zGf`Zi6*%  
} ; Nb[zm|.  
R:Pw@  
fR:BF47  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: _ct18nh9  
oNk ASAd  
|zJxR_)  
\wyn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y,?!"  
t[L_n m5-  
*5kQ6#l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `cz%(Ry,  
f3g#(1  
uQ}0hs  
P|:*OM p  
二. 战前分析 sHt PO[h  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ;8?i  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ucVWvXCr  
qIO<\Y l  
s,tZi6Z=%E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]bPj%sb*@  
  /* --------------------------------------------- */ PYOU=R%o`8  
vector < int *> vp( 10 ); zK*zT$<l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `|t X[':  
/* --------------------------------------------- */ a!_vd B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TA x9<'  
/* --------------------------------------------- */ l'pu?TP{a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tHvc*D  
  /* --------------------------------------------- */ HQpw2bdy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x_C#ALq9  
/* --------------------------------------------- */ -zzM!1@F  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); GzC=xXON  
$O+e+Y  
0%K/gd#S<  
c*5y8k  
看了之后,我们可以思考一些问题: w6B'&  
1._1, _2是什么? IQ&o%   
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。 't3@dz_dG  
2._1 = 1是在做什么? 0v~Eu>Rg  
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。 vP_V%5~yN  
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。 /SXms'C  
iva?3.t  
01/?  
三. 动工 ~miRnW*x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x/7d!>#;  
P ~pC /z  
N@oNg}D&:  
7]i=eD8  
template < typename T > dzK]F/L]  
class assignment j:JM v  
  { {3jV ,S  
T value; 4f}:)M$5  
public : ?|&plf |  
assignment( const T & v) : value(v) {} \Y EV 5  
template < typename T2 > \z/_vzz4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } A3\%t@y  
} ; fP6]z y^ *  
d%"?^e  
:;wb{q$O  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ! uC`7a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }G:5P3f  
+cDz`)N,,  
z3RlD"F1  
_$W</8 <  
  class holder Ws+Zmpk%  
  { SS4'yaQ  
public : HjX!a29Wf  
template < typename T > *\UxdL 22  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w&M)ws;$  
  { 1j_x51p  
  return assignment < T > (t); "8bxb  
} l&]Wyaz@n  
} ; WFOO6 kMz  
Kn#3^>D  
# j=r  
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: K3c(c%$<R  
Oy @vh>RY  
  static holder _1; #4WA2EW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :%#(<@{  
\~1>%F'op  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j3!]wolY  
而不用手动写一个函数对象。 w|"cf{$^x  
A YC22(  
!kPZuU `T  
 Tl.%7)  
四. 问题分析 'O\me  
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。 64#6L.Q-c  
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。 n*4N%yI^m5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [vIHYp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 GM5s~,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ZQd\!K8y^Q  
A.mIqu,:  
五. 问题1:一致性 \Ty%E<  
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?| bt$+l[U^J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /K#t$O4  
a"!D @a  
struct holder ]Z@+ |&@L  
  { 7R$]BY=  
  // O_PKS$sz{  
  template < typename T >  2Z ? N  
T &   operator ()( const T & r) const dM A"% R  
  { VTDp9s  
  return (T & )r; 5UFR^\e  
} BjT0m k"P  
} ; OV l,o  
>3S^9{d  
这样的话assignment也必须相应改动: QU&b5!;&  
fP>K!@!8  
template < typename Left, typename Right > YWf w%p?n"  
class assignment 7VP[U,  
  { H:~41f[  
Left l; Q~5!c#r  
Right r; Cq7EdK;x  
public : JsOu *9R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Eua\N<!aai  
template < typename T2 > Q( WE.ux)<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K%Sy~6iD&  
} ; =Vgj=19X(  
,{@,dw`lUz  
同时,holder的operator=也需要改动: !wws9   
Q%xvS,oI  
template < typename T > $/sQatic  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "}"Bvp^  
  { QfI)+pf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4eSV( u)4  
} 6 u3$ .Q  
[qHLo>HaL  
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。 mkfU fG&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P|"U  
mUj=NRq  
return l(rhs) = r; t"0Z=`Wi  
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。 {9 >jWNx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5WR(jl+M  
=H'7g 6  
template < typename Tp > ]-o0HY2  
class constant_t GEg8\  
  { 9(%ptnya  
  const Tp t; ToUeXU [  
public : `Gl@?9,i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} RH,1U3?  
template < typename T > P1f?'i ?J  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ")l_>y ?  
  { 0Ey*ci^ue  
  return t; z0;+.E!  
} O k-*xd  
} ; Az_s"}G  
3pSkk  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q\H_lB  
下面就可以修改holder的operator=了 {DPobyvwFk  
R@=Bk(h  
template < typename T > ^cYm.EHI  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _)q,:g~fu  
  { d7xd"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1D /{Y  
} Ea%} VZ&[  
IxY%d}[uo  
同时也要修改assignment的operator() J$)lYSNE  
qb+vptg@I  
template < typename T2 > Fe(qf>E  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5feCA ,v7  
现在代码看起来就很一致了。 SwESDo)  
hWGCYkuW  
六. 问题2:链式操作 ,UFr??ZKm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^L&hwXAO:  
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。 Bc {#ia  
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。 ?#F}mOVAa  
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。 %N!2 _uk5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7` ^]:t  
U>^u!1X  
template < typename T > N?d4Pu1m  
struct result_1 s=lkK / [  
  { $ ]/a/!d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Qh)QdW4  
} ; . bh>_ W_h  
+tz^ &(  
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: 0&1!9-(d  
lNSB "S  
template < typename T > %J06]FG7  
struct   ref a7#J af  
  { ?)9mHo^  
typedef T & reference; \lVX~r4  
} ; I!y[7^R  
template < typename T > }.<%46_Z-  
struct   ref < T &> 1uTbN  
  { #D"fCVIS  
typedef T & reference; _"8\k 7S*  
} ; kve{CO*  
o@}+b}R}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q9j9"M'  
\2!v~&S  
template < typename T > Z9rs,_A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vb{+yEa  
  { Z6<vLc  
  return l(t) = r(t); ,Yg<Z1  
} 0z g\thL  
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。 '|r('CIBN/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 CqVh9M.ah  
PjEKZHHz  
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 ]XEkQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Yt"&8N]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~%9ofXy  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pPcn F`A  
最后的布局是: #`6A}/@.+  
                Add h<oQ9zW)  
              /   \ o6^^hc\  
            Divide   5 Y?Yix   
            /   \ +>N/q(l  
          _1     3 B9;-Blh  
似乎一切都解决了?不。 DiF=<} >x  
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。 `vJ+ sRf  
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。  }SHF  
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: ET4 C/nb  
a_5`9BL  
template < typename Right > 3Q^@ !hu  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?^9TtxM  
Right & rt) const ``o:N`  
  { b'Gn)1NE  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kW&{0xkGR  
} |5SYKA7CS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RaFk/mSw  
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。 5B{O!SNd  
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。 G0Wzx)3]  
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。 _p vL b  
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。 _s./^B_w!  
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? j;fmmV@  
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: K,YKU? z6  
F"9f6<ge  
template < class Action > )J+vmY~&  
class picker : public Action 7 \aLK#  
  { 9viQ<}K<  
public : u]P0:)tS.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /ve8);cH\  
  // all the operator overloaded H"8+[.xBh  
} ; Ml8'=KN_  
ANh5-8y  
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。 >\b=bT@iM  
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: 2s,wC!',  
( q^umw  
template < typename Right > W`] ,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8Pklw^k   
  { hQrO8T?2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K"1xtpy  
} >G<AyS&z*  
zH8l-0I+$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > JZ&]"12]fR  
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。 V ^=o@I  
+<Ot@luE  
template < typename T >   struct picker_maker =8 d`qS"  
  { ): C4"2l3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {{ M?+]p,^  
} ; +0;n t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .H+`]qLkL  
  { 6/9 A'!4C  
typedef picker < T > result; aX6.XHWbDf  
} ; 4f~hd-z  
+ib72j%A  
下面总的结构就有了: R,01.N( U  
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。 %(b`i C9  
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。 r7sPFM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bU1UNm`{C  
至此链式操作完美实现。 ?lCKZm.,(-  
( 3IM7  
D!TL~3d 1  
七. 问题3 s]0x^"#B  
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。 c]O3pcU  
4O[T:9mn0  
template < typename T1, typename T2 > &O(z|-&| x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gs2.}l z  
  { 0o[p<<c*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); cYdk,N  
} =x}27f%-Mg  
oQ@X}6B%S  
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: q%#dx4z&  
3/o-\wWO  
template < typename T1, typename T2 > sj003jeko  
struct result_2 nn$,|/  
  { D %~s  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^r73(8{)  
} ; vWI9ocl`W  
 3+"z  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 3.B|uN  
这个差事就留给了holder自己。 5SFeJBS  
    <T:u&Ic  
%WHue  
template < int Order > f;#hcRSH  
class holder; EP7L5GZ-a  
template <> F?e_$\M  
class holder < 1 > <LQwH23@  
  { :<Y,^V(  
public : T<~NB5&f  
template < typename T > #)_4$<P*'  
  struct result_1 o6K\z+.{  
  { HgE^#qD?  
  typedef T & result; LJYFz=p "  
} ; K~AQ) ]pJI  
template < typename T1, typename T2 > CD%wi:C%|  
  struct result_2 +LV~%?W  
  { ZeF PwW  
  typedef T1 & result; draY /  
} ; mYXe0E#6  
template < typename T > |#$Wh+,*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FVsVY1  
  { RvvK`}/6  
  return (T & )r; X'e@(I!0  
} ~oz8B^7i;  
template < typename T1, typename T2 > \MQ|(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Dms 6"x2  
  { W1M<6T.{7  
  return (T1 & )r1; =:mD)oX*  
} &%L1n?>Q}  
} ; ^rjICF e  
U aj8}7v  
template <> *^ncb,1+i  
class holder < 2 > &(-+?*A`E  
  { GUE 3|  
public : phwk0J]2  
template < typename T > T?:Vw laE  
  struct result_1 "zL<:TQ"  
  { 2#ND(  
  typedef T & result; B. 6gJ2c  
} ; 2ksX6M3kY  
template < typename T1, typename T2 > IIUoB!`  
  struct result_2 7qq}wR]]  
  { |Spy |,/  
  typedef T2 & result; DY'D]*'7$  
} ; ,ClGa2O  
template < typename T > >7B6iR6N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const su>GeJiPW  
  { 5Q,#Co  
  return (T & )r; w_q{C>- cR  
} _n@#Lufx  
template < typename T1, typename T2 > xq- R5(k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /=A^@&:_#  
  { XLz>h(w=  
  return (T2 & )r2; ihBlP\C  
} i&$L$zf,  
} ; W'eF | hu  
~[e;{45V  
qk{2%,u$@{  
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> >。 v1<3y~'f  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: eaCv8zdX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &]3_ .C  
$(K[W}  
return l(i, j) = r(i, j); puA~}6C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h7f&7v  
b=horvs/!  
  return ( int & )i; d4t %/Uh  
  return ( int & )j; }&Ngh4/  
最后执行i = j; }p$>V,u  
可见,参数被正确的选择了。 q asbK:}  
xDG8C39qrs  
gUwg\>UC  
b/HhGA0  
D/^yAfI  
八. 中期总结 ZH;VEX  
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: kL\ FY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S*VG;m #  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?%dsY\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ET;YAa*  
Xd@  -  
<0g.<n,  
'`&gSL.1a@  
nh"nSBRxk  
UUJbF$@;  
九. 简化 oP;"`^_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 109dB$+$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -b"mx"'?  
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: 5RXZ$/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Fy37I/#)r&  
  +-*/&|^等 c1B <9_  
2. 返回引用。 ]Qm$S5tU  
  =,各种复合赋值等 )0 UVT[7  
3. 返回固定类型。 _[u&}i  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Vw :.'-Oi  
4. 原样返回。 =+;l>mn?O  
  operator, 5&Al  
5. 返回解引用的类型。 "7}bU_":s  
  operator*(单目) 88x_}M^Fnl  
6. 返回地址。 Ndq/n21j  
  operator&(单目) I ,8   
7. 下表访问返回类型。 hAX@|G.  
  operator[] jL o(Uf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >?>@&A/  
  operator<<和operator>> r0t4\d_&  
^=`7]E[p  
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。 1=:=zyEEo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l{<+V)  
7.mY@  
template < typename Left > CAg~K[  
struct value_return k8IhQ{@  
  { sh;DCd  
template < typename T > Yw @)0%G  
  struct result_1 @i2"+_}*  
  { /iURP-rl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _#32hAI  
} ; p_%dH  
HR'sMu3  
template < typename T1, typename T2 > P t< JF  
  struct result_2 PJ}d-   
  { 8 p D$/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `t[b0; 'OH  
} ; 0x BO5[w,Y  
} ; *g7BR`Bt]z  
Y\s ge  
z5.Uv/n\1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^f6p w!  
q[?xf3  
下面我们来剥离functor中的operator() ;B*im S10  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J]G] <)  
I<E~=  
return l(t) op r(t) ;IyA"C(i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) En!X}Owh  
return op l(t) xs#g  
return op l(t1, t2) >,%or cN  
return l(t) op #<h//<  
return l(t1, t2) op +}3l$L'bY  
return l(t)[r(t)] u7||]|2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] PY81MTv0;  
(|O9L s7N  
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: k-it#'ll{x  
单目: return f(l(t), r(t)); \jA#RF.W  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); RW"QUT  
双目: return f(l(t)); vq?Lej  
return f(l(t1, t2)); 4# +i\H`  
下面就是f的实现,以operator/为例 WSEw:pln  
)+Gw Yt  
struct meta_divide )?`G"( y  
  { Y#e,NN  
template < typename T1, typename T2 > LH}]& >F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) '#<4oW\]  
  {  kg &R  
  return t1 / t2; tzIcR #Z  
} CghlyT  
} ; \-?0ab3Z  
L5[{taZ,  
这个工作可以让宏来做: ;f?suawMv  
ZLI t 3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c'|](vOd]  
template < typename T1, typename T2 > \ ~fnu;'fN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N 2XL5<  
以后可以直接用 4og/y0n,l"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) JjMa   
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 i}Q"'?  
(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。。。) W 6c]a/  
njxfBA:  
]`eP"U{  
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 33},lNS|  
216=7O2F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Wn%b}{9Fb  
class unary_op : public Rettype Cer&VMrQK  
  { = Ed0vw  
    Left l; X 0vcBHh  
public : ;yu#Bs  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} J7;8 S  
gpw,bV  
template < typename T > /@w w"dmqU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rdH3!  
      { m?O~(6k@C  
      return FuncType::execute(l(t)); J?C#'2 /   
    } n58yR -"  
3N[Rrxe2  
    template < typename T1, typename T2 > Ce/l[v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8bJj3vr  
      { % * k`z#b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H\fsyxM7  
    } +'|nsIx,  
} ; Z% DJ{!Hnh  
@{>0v"@  
pC~ M5(F_  
同样还可以申明一个binary_op 5>6:#.f%!e  
1*GL;W~ix*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fc&djd`FuX  
class binary_op : public Rettype F|a'^:Qs  
  { ID: tTltcc  
    Left l; OKPNsN  
Right r; JIiS/]KQ  
public : ({3Ap{Q}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =Y-.=}jp;  
9OYyR  
template < typename T >  j iejs*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S6g_$ Q7  
      { ?$K.*])e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); YK\pV'&+  
    } j1rR3)oP  
A.vf)hO  
    template < typename T1, typename T2 >  PI.Zd1r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QWc,JCu  
      { $cW t^B'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ck< `kJ`b  
    } ~t<G gNI  
} ; !bCSt?}@u  
j{j5TvsrY  
-UM|u_  
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 zpD?5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k Nvb>v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) WG&! VK  
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。 G^sx/H76J  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Xs{PAS0  
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。。。 _7z]zy@PC5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {O:{F?  
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) aGd wuD  
下面是修改过的unary_op ;W T<]  
f^-ot@w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;F|#m,2Q-  
class unary_op riL|B 3  
  { KL6B!B{;  
Left l; 2!6E~<~HC  
  ^RJ @9`P&t  
public : * RyU*au  
+_L]d6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} iZLy#5(St  
'4Jf[  
template < typename T > #M||t|9iu?  
  struct result_1 J'ZC5Xr  
  { #UE}JR3g  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'ieTt_1.G  
} ; wfv\xHG  
jEE!H /  
template < typename T1, typename T2 > 8_E(.]U  
  struct result_2 twu,yC!  
  { XG*> yra`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ; Xf1BG r  
} ; Oi'y0S~ g  
R7"7 Rx   
template < typename T1, typename T2 > Ab]tLz|Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2i0;b|-=  
  { !u'xdV+bf  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "F}dZ  
} z#Fel/L`O  
\vJ0Mhk1  
template < typename T > S6}_N/;6~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |{Ex)hkw  
  { x|yJCs>  
  return OpClass::execute(lt(t)); EjFn\|VK  
} ",&QO 7_  
F b?^+V]9  
} ; {_-T!yb  
">G*hS  
t=X=",)f  
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 HE35QH@/`  
好啦,现在才真正完美了。 nw\C+1F  
现在在picker里面就可以这么添加了: }AA">FF'y4  
M(nzJ  
template < typename Right >  ?HRS*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `Th~r&GvF  
  { (6B;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %.hJDX\j  
} up+0-!AH  
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。 dOKp:|9G  
<{k`K[)  
PJ; WNo8  
5+11J[~{  
Lu {/"&)  
十. bind G^tazAEfo  
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。 ?_FL 'G  
先来分析一下一段例子 V'e%%&g~N  
Q 8Hl7__^  
PDPK|FU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @I-,5F|r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $m)gfI]9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [.^ol6  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 &9^4- 5]  
我们来写个简单的。 +WAkBE/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }ymW};W  
对于函数对象类的版本: pHoHngyi&  
>t.Lc.  
template < typename Func > {?`7D:]`^  
struct functor_trait =y-yHRC7  
  { .SjJG67OyA  
typedef typename Func::result_type result_type; (BPO*'  
} ; r :$tvT*  
对于无参数函数的版本: >G8I X^*sG  
&:5*^1oP  
template < typename Ret > >t)Pcf|s  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C 2nmSXV  
  { lHtywZ@%3  
typedef Ret result_type; rbnAC*y8'L  
} ; QK?V^E  
对于单参数函数的版本: s2"`j-iQ  
t 86w&  
template < typename Ret, typename V1 > >vp4R`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > LT<2 n.S  
  { >#$SaG!  
typedef Ret result_type; Ij7P-5=<  
} ; +HBizJ9K  
对于双参数函数的版本: VS/M@y_./  
W]#w4Fp!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >STthPO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7bk77`qWr  
  { uDie205  
typedef Ret result_type; uUg;v/:  
} ; L&DjNu`!9  
等等。。。 Sc]K-]1(H  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy iq*im$9 J  
|dLr #+'az  
template < typename Func > wYf\!]}'  
struct func_return . 2$J-<O  
  { 5PO_qr= Hx  
template < typename T > JyZuj>` 6  
  struct result_1 tO{{ci$-T  
  { !h4T3sO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; : c~SH/qS  
} ; TL2E|@k1]  
T/g\v?>  
template < typename T1, typename T2 > Tk?uJIS :  
  struct result_2 D#L(ZlD4  
  { q4[8\Ua  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LAlwQ^v|  
} ; >Xk42zvqn  
} ; v']_)  
oh< -&3Jn  
+#MXeUX"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 EW*sTI3  
v1 8<~  
template < typename Func, typename aPicker > %jzTQ+.%]^  
class binder_1 VIz(@  
  { .qSDe+A  
Func fn; M !'d  
aPicker pk; u:f ]|Q  
public : YK6LJv}  
<4; nq~  
template < typename T > 04-_ K  
  struct result_1 FL' }~il  
  { 9$\s v5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; g8N"-j&@  
} ; ksC_F8Q+  
aO(PVS|P  
template < typename T1, typename T2 > 2.aCo, Kb;  
  struct result_2 QcL@3QC  
  { U0_)J1Yp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D_d>A+  
} ; xRD+!3  
;[::&qf  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G`zNCx.  
Mpojabsh  
template < typename T > d <}'eBT'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ri{*\LV*@  
  { P:'wSE91  
  return fn(pk(t)); D!~ Y"4<  
} btuG%D{a^  
template < typename T1, typename T2 > Bib<ySCre  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mcV<)UA}  
  { )$:1e)d  
  return fn(pk(t1, t2)); eL SzGbKf  
} Ma|4nLC}  
} ; t,7%| {  
w w^\_KGu7  
`f>!/Zm%9  
一目了然不是么? =:&xdphZ+  
最后实现bind ,GH`tK_  
n{;Q"\*Sg  
J#..xJ?XRD  
template < typename Func, typename aPicker > ;\*3A22 #  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J,?#O#j  
  { \EfX3ghPI  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 49MEGl;K0\  
} ,/w*sE  
~(V\.hq  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G]>yk_#/\U  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 zL yI|%KH  
)$n%4 :  
十一. phoenix /A7( `l;6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r !Aj5  
E%`J =C}  
for_each(v.begin(), v.end(), p/<DR |  
( ]lC%HlID  
do_ '3b\d:hN  
[ (L/>LZn|  
  cout << _1 <<   " , " &'z_:Wm  
] UTkPA2x  
.while_( -- _1), LU:xmDv  
cout << var( " \n " ) ,R[$S"]!SH  
) UGPDwgq\v  
); Vu5?;|^:  
BD C DQ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: E@SFK=`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor =K`.$R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \1<'XVS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "0CFvN'4  
>38>R0k35  
|R9Lben',  
template < typename Cond, typename Actor > ~*iF`T6  
class do_while e#C v*i_<  
  { zgAU5cw  
Cond cd; (GmBv  
Actor act; y&$n[j  
public : #|b*l/t8  
template < typename T > wm`<+K  
  struct result_1 t*(bF[?  
  { x4^nT=?6_  
  typedef int result_type; cdMSC7l!  
} ; hObL=^F  
&42 ]#B"*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !vwio!  
]UvB+M]Lv)  
template < typename T > !J7`frv"(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DU!T#H7  
  { '3l TI  
  do B#V""[Y9  
    { *cb|9elF^  
  act(t); /whaY4__O\  
  } yvB]rz} i  
  while (cd(t)); yzS^8,  
  return   0 ; =d{6=2Pt  
} 4zMvHe  
} ; [bh?p+V  
40kAGs>_  
i6if\B  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u} mj)Nk  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 I0}.!  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ukR0E4p  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 *J-pAN  
下面就是产生这个functor的类: G8M~}I/)  
3:WqUb\QK  
%OBW/Ti  
template < typename Actor > 0<m7:D Gd  
class do_while_actor & BPYlfB1  
  { d1D f`  
Actor act; << 6 GE  
public : s>>&3jfM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (e7!p=D  
v,-Tk=qP  
template < typename Cond > v?`R8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q#p)?:o/  
} ; *wTX  
W3.[d->X  
`yfZ{<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0nwi5  
最后,是那个do_ <j'K7We/tP  
rbd0`J9fq  
Dd?G4xUG  
class do_while_invoker agUdI_'~@9  
  { ^)dsi  
public : wo`.sB&T  
template < typename Actor > B[uyr)$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const e@h{Ns.1-  
  { Bq8#'K2i,  
  return do_while_actor < Actor > (act); xG sOnY;  
} ~}_^$l8#-Q  
} do_; *u$aItx  
*Dp&;,b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %p}vX9U')  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 CF;Gy L1M  
最后来说说怎么处理break和continue gNZwD6GMe?  
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。 3WwS+6R  
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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