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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #XY]@V\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J2[QHr&tn  
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, N$,)vb<  
O-2H!58$)  
^9b `;}).  
L,4 ^Of  
  class filler n _ez6{  
  { GRV9s9^  
public : j1iC1=`ZM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a@r K%Iff  
} ; D3lYy>~d5;  
80]TKf>  
kWz%v  
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: rqh,BkQ0t  
1k%ko?  
Yh%wf3 UEO  
S+>]8ZY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~D=@4(f8|  
E;d 5$  
yaR;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v!U#C[a^  
x[^A9  
PrKl whi#  
/#se>4]  
二. 战前分析 /[IQ:':^  
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。 l{a&Zy)  
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 \mu9ikZ<  
,] {NZ9  
EXFxiw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rYS D-Kq  
  /* --------------------------------------------- */ *f#4S_ws`  
vector < int *> vp( 10 ); "AK3t' jF*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); jr l6):x  
/* --------------------------------------------- */ E\*",MGL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +e:ZN tr9  
/* --------------------------------------------- */ 2!3&Ub#FO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q5W'P>  
  /* --------------------------------------------- */ l>(G3l Iw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); bv4cw#5z$9  
/* --------------------------------------------- */ zB$6e!fc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); fBOPd =  
ge oN4  
6qJB"_.  
66Xt=US  
看了之后,我们可以思考一些问题: |\(/dXXP  
1._1, _2是什么? %UJ4wm  
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。 )x7hhEk=^  
2._1 = 1是在做什么? *vO'Z &  
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。 oX4uRc7wR  
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。 GKtQ>39B  
;2|H6IN"  
/_a *C.a6  
三. 动工 L-R}O 8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ] zY  
FOA%( 5$4  
Wu&Di8GhP  
M<srJ8|'  
template < typename T > w1_Ux<RF  
class assignment K)@}Ok"#\4  
  { "\[>@_p h  
T value; pzr-}>xrZ  
public : !~l%6Z5  
assignment( const T & v) : value(v) {} zNf5OItx  
template < typename T2 > UIj/Id  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } dZgfls  
} ; NLGr=*dq  
^e,RM_.  
yMkd|1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `7_LJ \>I  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~&:R\  
ECzNByP  
vrv*k  
_64@zdL+  
  class holder -JENY|6  
  { @ 1A_eF  
public : #+PbcL  
template < typename T > i|^6s87"N2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const EvmmQ  
  { 1W[(+TZ&s  
  return assignment < T > (t); Q9>]@DrAx  
} Y%l3SB,5L  
} ; ~Wm}M  
5,ahKB8  
$SVGpEw  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: )+,jal^7  
" G6j UTt  
  static holder _1; 8w[EyVHA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9Ol_z\5  
CM1a<bV<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `=DCX%Vw  
而不用手动写一个函数对象。 [1^wy#  
yo,!u\^x  
r&sOM_BUF  
Q$L(fH kw  
四. 问题分析 8Jj0-4]  
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。 3]es$Jy  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 p'k+0=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  7~nCK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E0]h|/A]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 34kd|!e,  
[B @j@&  
五. 问题1:一致性 l|em E ^  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| \q'fB?bS^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )N 6[rw<  
a3O_#l-Z  
struct holder E_1I|$  
  { i(iP}: 3  
  // S)@vl^3ec  
  template < typename T > B!ibE<7,  
T &   operator ()( const T & r) const 8G] m7Z  
  { Z[S+L"0  
  return (T & )r; hyfnIb@~}  
}  r;X0 B  
} ; 8 {]Gh 0+  
*;E+9^:V  
这样的话assignment也必须相应改动: {b0&qV   
'A!/pUML  
template < typename Left, typename Right > F(~_L.  
class assignment /&as)  
  { rE `}?d  
Left l; E0^%|Mh]b  
Right r; dHF$T33It  
public : 3,L3C9V'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u7P+^A97L_  
template < typename T2 > cN lY=L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M03i4R@h(  
} ; )NmlV99q  
poYAiq_3T  
同时,holder的operator=也需要改动: <Iyot]E  
DbU;jorwu  
template < typename T > [RPAkp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const UW[{d/.wC  
  { 0/@ X!|X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xTFrrmxOf  
} tK}p05nPhl  
7Ljj#!`lUp  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 =/JF-#n/MA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f H|QAMfOu  
<!}l~Ln15  
return l(rhs) = r; "=\_++  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 I cR;A\z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h` h>H X  
k7|z$=zY  
template < typename Tp > 0O,T=z[+>  
class constant_t oA;Ty7s  
  { ^h6$> n5  
  const Tp t; .A7tq  
public : wEnuUC4j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Sja{$zL+W  
template < typename T > WCmNibj  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m_!vIUOz  
  { Jp3di&x  
  return t; &M3ES}6  
} YG 5Z8@kH  
} ; 0SY f<$  
_p J_V>l  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ca/o#9:N`:  
下面就可以修改holder的operator=了 yaRcBT?  
!\#Wk0Ku  
template < typename T > b?]ly(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yvoo M'R  
  { "vOfAo]`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `,Y[Z  
} 0YpiHoM  
Yl&tkSw46  
同时也要修改assignment的operator() FfxX)p1t  
IFrb}yH  
template < typename T2 > GtM( Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7}'A)C>J;  
现在代码看起来就很一致了。 od}EM_  
?)mhJ/IT  
六. 问题2:链式操作 _@/C~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _h1 HuL  
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。 MO~~=]Y'  
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。 ..]*Ao2  
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。 RJRq` T|m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?#*  
v=*Bb3dt  
template < typename T > :qAc= IC%  
struct result_1 =l8!VJa  
  { 833 %H`jQc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uojh%@.4  
} ; ! nCjA\$  
7O+Ij9+{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: v dH+>l  
jKj=#O  
template < typename T > sArje(5Eo  
struct   ref t8A kdSU0  
  { b@wBR9s  
typedef T & reference; C,{F0-D  
} ; Cgz&@@j,]  
template < typename T > nrTv=*tDj  
struct   ref < T &> 9P7xoXJ@y  
  { "B9[cDM&  
typedef T & reference; &N"'7bK6n  
} ; jB%"AvIX  
r*6"'W>c6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: oI_oz0nHk  
-v;n"Zy1  
template < typename T > F<yy>Wf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q}<.x8\  
  { 1iNsX\M  
  return l(t) = r(t); oNuPP5d[]  
} \6SMn6a4  
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.U  "_%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )@Zc?Da  
/`+Hw dk  
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 k<YtoV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8ji^d1G,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v}F4R $  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &gGs) $f[  
最后的布局是: 7_Ba3+9jpa  
                Add (]3ERPn#y  
              /   \ 83KfM!w  
            Divide   5 h_&4p= SQ  
            /   \ 3z,v#2  
          _1     3 X~v4"|a  
似乎一切都解决了?不。 5c: '>  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 IjG5X[@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 1mJbQ#5  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Gr5`1`8|  
Ky[bX  
template < typename Right > kqVg2#<@M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8^/+wa+G  
Right & rt) const cT-K@dg  
  { 3yTQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @72x`&|I?u  
} 6IEUJ-M Z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ycgfZ 3K  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 L]k*QIn:h  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 N9i}p^F<_  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 5%<TF .;-J  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 7$(_j<o`  
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? 'FShNY5  
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: t|;%DA)fjw  
j\2] M  
template < class Action > 44|deE3Z  
class picker : public Action YF}9k  
  { 8#+`9GI  
public : ~TYbP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W1xf2=z`)T  
  // all the operator overloaded i{gDW+N  
} ; ?VwK2w$&={  
`FUFK/7 w\  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 DVObrL)znL  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: S?*^>Y-e;  
("_Q  
template < typename Right > !xkj30O(G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EVR! @6@  
  { r2RBrZ@1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n}19?K]g  
} I+0c8T(:  
mT96 ]V \  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > eh$G.-2N  
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。 z>6.[Z(T  
c  Qld$  
template < typename T >   struct picker_maker u\`/Nhn  
  { ~6p5H}'H1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6 |QTS|!  
} ; P,(9cyS{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~\2;i]|  
  { ucw`;<d8  
typedef picker < T > result; 7g-Dfg.w  
} ; 4Mk8Cpz  
j*XjY[  
下面总的结构就有了: >f>V5L%1  
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。 StEQ -k  
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。 !?jK1{E3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +<&E3Or  
至此链式操作完美实现。 nt7|f,_J  
;:P7}v fz!  
>GgE,h  
七. 问题3 bn$)f6%  
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。 !6lOIgn  
^D>fis  
template < typename T1, typename T2 > ]*0(-@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 19'5Re&  
  { _0K.Fk*(!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NN^QUB  
} "c6<zP  
bV_j`:MD  
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: i&JpM] N  
+vf:z?I8  
template < typename T1, typename T2 > YUCC*t  
struct result_2 JRq3>P  
  { >zQNHSi  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6;gLwOeOHY  
} ; 1t.R+1[c  
sa G8g  
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? }"hW b(  
这个差事就留给了holder自己。 ] @ufV  
    > V8sm/M  
0 <g{ V  
template < int Order > K!p,x;YX  
class holder; R }1W  
template <> . @@an;C  
class holder < 1 > $%Z3;:<Uf-  
  { *#zS^b n  
public : m~;B:LN<  
template < typename T > CI^[I\$&  
  struct result_1 \0nlPXk?G  
  { h(nj,X+  
  typedef T & result; >zQOK-  
} ; 88+ =F XG  
template < typename T1, typename T2 > =5?.'XMk  
  struct result_2 `%Q&</X  
  { 6AAswz'$P  
  typedef T1 & result; j1A|D   
} ; }-74 f  
template < typename T > ?pqU3-knH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~cIl$b  
  { `Ug tvo  
  return (T & )r; `;$h'eI9  
} ->h5T%sn  
template < typename T1, typename T2 > ~g7m3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <[ZI.+_Wt  
  { J1X~vQAe  
  return (T1 & )r1; *1$    
} P_&p=${  
} ; nM8[  
*GJ:+U&m[  
template <> b!^@PIX  
class holder < 2 > |NJ}F@t/5  
  { vQgq]mA?  
public : BZ+;n |<r  
template < typename T > >'b=YlUL  
  struct result_1 q_sEw~~@!  
  { %m`zWg-  
  typedef T & result; GJ,a RI  
} ; 'OD) v  
template < typename T1, typename T2 > h)cY])tGtK  
  struct result_2 :b@igZ<  
  { 0q#"clw  
  typedef T2 & result; bY)#v?  
} ; 45<y{8  
template < typename T > DkdL#sV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'mE^5K  
  { cDIBDC  
  return (T & )r; 6e.[,-eU  
} D:9 2\l  
template < typename T1, typename T2 > Q+'nw9:;T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UV@0gdy[  
  { G?xJv`"9iC  
  return (T2 & )r2; Bd# TUy  
} |55dbL$w  
} ; JNi=`X&A  
]Lm'RlV  
C6]OAUXy:F  
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> >。 $gvr -~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?:uNN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: VD [pZ2;4  
v+6e;xl8  
return l(i, j) = r(i, j); (`c G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) p0VUh!  
Jzex]_:1~  
  return ( int & )i; w7 *V^B  
  return ( int & )j; )/>A6A:  
最后执行i = j; ~*-qX$gr  
可见,参数被正确的选择了。 +qy6d7^  
U\vY/6;JI  
` >U?v  
IPtvuEju\  
-[heV|$;  
八. 中期总结 ?\y%]1  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: |<c WllN  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 X{Zm9T  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 B(,:haAr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ue\t,*KYd  
|`0n"x7  
pW|u P8#  
tTuX\;G  
=J/FJb  
[Y/:@t"2y  
九. 简化 zk}{ dG^M:  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 L;/n!k.A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L l}yJ#3,  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: U>Gg0`>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 b1-&v|L  
  +-*/&|^等 Md&WJ };L  
2. 返回引用。 k\aK?(.RC7  
  =,各种复合赋值等 7lA:)a_!]  
3. 返回固定类型。 `hUHel;6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @ D[`Oj)  
4. 原样返回。 r*XLV{+4  
  operator, N$#\Xdo  
5. 返回解引用的类型。 iqPBsIW  
  operator*(单目) '*T]fND4  
6. 返回地址。 LW:1/w&pv  
  operator&(单目) 5-vo0:hk  
7. 下表访问返回类型。 "pvH0"Q*  
  operator[] #g9ZX16}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <]d LX}C)  
  operator<<和operator>> mYv(R!37'  
tSHFm-q`  
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。 h"W8N+e\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: wT_h!W  
$kPHxD!"  
template < typename Left > a9Y5  
struct value_return @_yoX(.E&  
  { ]l;*$2w)  
template < typename T > 1[PMDS_X  
  struct result_1 a`c:`v2o  
  { z&}-8JykH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; go'j/4Tp  
} ; /'wF2UR  
^jSsa  
template < typename T1, typename T2 > T@ YGB]*Y  
  struct result_2 h{'t5&yY  
  { }NCL>l;q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -x*2t;%z{U  
} ; B\CN<<N>dD  
} ; o\=n4;S  
vjUp *R>h  
bGmx7qt#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zm#nV Y`  
 .\:J~(  
下面我们来剥离functor中的operator() L%\b'fs  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2A:,;~UH  
wCKj7y[  
return l(t) op r(t) {/8Q)2*>0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Da1aI]{I  
return op l(t) Xm!-~n@-m7  
return op l(t1, t2) nJFg^s 1  
return l(t) op B[o`k]]  
return l(t1, t2) op kOrl\_!z3  
return l(t)[r(t)] ^ c%N/V \  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TzG]WsY_  
@N.jB#nEb  
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: sen=0SB/  
单目: return f(l(t), r(t)); UKBJ_r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6lFfS!ZFA  
双目: return f(l(t)); rf K8q'@  
return f(l(t1, t2)); Ol/N}M|3  
下面就是f的实现,以operator/为例 nsuX*C7  
xge7r3i  
struct meta_divide #JW+~FU`  
  { 9pSUIl9|j  
template < typename T1, typename T2 > 3iX?~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |U' I/A  
  { svhI3"r  
  return t1 / t2; kxB.,'  
} gP}+wbk  
} ; rZ03x\2  
-ysn&d\rV  
这个工作可以让宏来做: [2c{k  
XNH4vG |  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 19U]2D/z  
template < typename T1, typename T2 > \ !{%:qQiA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [k%4eO2p"  
以后可以直接用 ,!QV>=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jLVl4h&  
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 W;_E4  
(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。。。) kUl  
6g:|*w  
WcUJhi^\C  
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 &#{dWObh  
`ldz`yu6++  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~/#1G.H  
class unary_op : public Rettype mTDVlw0dh  
  { e@<?zS6  
    Left l; /n,a?Ft^N)  
public : o>]`ac0b}Y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dY!Z  
bn9;7`>.  
template < typename T > zw@'vncc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o^p  
      { GZ#aj|  
      return FuncType::execute(l(t)); ['qnn|  
    } 3lxc4@Zmd  
L"+$Wc[|  
    template < typename T1, typename T2 > 2f:^S/.A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const evuZY X@  
      { BOVPKX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ef"?|sn  
    } Dt}rR[yJ  
} ; _=XX~^I,  
6dqsFns}e  
^"8wUsP  
同样还可以申明一个binary_op Hf gz02Z$  
b7:0#l$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s][24)99  
class binary_op : public Rettype [U{UW4  
  { &:#h$`4  
    Left l; =6nD sibf  
Right r; 4"?^UBr  
public : SX0_v_%M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q / x8 #X  
ed!>)Cb  
template < typename T > V A^l+Z,d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pW\'Z Rj  
      { )X+mV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [5d2D,)  
    } 2'0K WYM  
uKr1Z2  
    template < typename T1, typename T2 > SI:ifR&T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2][DZl  
      { &"Ux6mF-"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :;]Oc  
    } V4w=/e _  
} ; Rd*[%)  
oA-:zz> wL  
#\rwLpC1u  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 X@2-*so<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J;Rv ~<7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Zo-$z8  
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。 },$0&/>ft  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g{k1&|  
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。。。 ]3{0J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :3h{ A`u  
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) uRV<?y%  
下面是修改过的unary_op Av J4\  
S56]?M|[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "\%On >  
class unary_op %r{3wH# D@  
  { 7*o*6,/  
Left l; jdA ]2]  
  v-j3bB  
public : OW;tT=ql  
o89( h!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} qQ[b VD\*  
3Hi+Z}8  
template < typename T > ] ,etZ%z&  
  struct result_1 C)-^<  
  { l: |D,q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \*T"M*;  
} ; OR6ML- |  
jyS=!ydn+  
template < typename T1, typename T2 > F0Jx(  
  struct result_2 ChrY"  
  { OTWkUB{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KxGX\   
} ; {2d_"lHBt  
$RX'(/  
template < typename T1, typename T2 > w0m^ &,;#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z4TL6 ]^R  
  { 9' 1B/{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Pn.bVV:  
} UKd'+R]  
2.uA|~qH  
template < typename T > 1 k8x%5p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q Dd~2"er  
  { }Nj97 R  
  return OpClass::execute(lt(t)); d;[u8t  
} M5L{*>4|6  
|H}sYp  
} ; 66&EBX}  
>zvY\{WY  
IV16d  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Oft arD  
好啦,现在才真正完美了。 Y&bM CI6U  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ue:z1p;g  
D |bBu  
template < typename Right > R"Liz3Vl%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 's?Ai2=#  
  { 5E\#%K[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +YY8h>hj  
} zR6siAV9  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 qZk'tRv  
hi2sec|;<  
klOp ^w  
@~ Dh'w2q  
c~,23wP1  
十. bind U'( sn  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 }ucIH@U{  
先来分析一下一段例子 c{#yx_)V&  
\0;(VLN'U  
*O$CaAr\s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f|EUqu%E  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i%Z2wP.o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;^u*hZN[Up  
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。 q z&+=d@  
我们来写个简单的。 u+9<&)X0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bUy,5gk-  
对于函数对象类的版本: K/_9f'^  
/TQ}} YVw  
template < typename Func > 7k%T<;V  
struct functor_trait 5A Bhj*7  
  { 0'Z\O   
typedef typename Func::result_type result_type; SkNre$>t{  
} ; j=+"Qz/hr_  
对于无参数函数的版本: ^H'a4G3  
EpPf _ \o  
template < typename Ret > ^4Am %yyT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G* b2,9&F  
  { yBe d kj  
typedef Ret result_type; we7c`1E  
} ; .aOnGp  
对于单参数函数的版本: {i~8 :  
Y(VJbm`  
template < typename Ret, typename V1 > x|64l`Vp(:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vEe NW  
  { 9.O8/0w7LV  
typedef Ret result_type; 4 {GU6v)f  
} ; >-< 8N-@"n  
对于双参数函数的版本: O;Y:uHf  
( n{wg(R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > pI[ZBoR~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \kam cA  
  { )U<Y0bZA!  
typedef Ret result_type; )u ?' ;  
} ; I3S9Us-\  
等等。。。 ?NNn:tiD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~3h-jK?  
pY8q=Kl  
template < typename Func > KGHq rc  
struct func_return `em9T oJV  
  { SF ]@|  
template < typename T > 1M3% fW  
  struct result_1 rEZ8eeB[3  
  { 5 LP?Ij  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [e e%c Xo  
} ; cp Ear  
qAkx<u  
template < typename T1, typename T2 > h #Z4pN8T3  
  struct result_2 N6QVt f.  
  { I8   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u0`o A  
} ; `'_m\uo  
} ; 'WyTI^K9  
VxO%rq3  
M.}7pJ7f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c8 K3.&P6  
3B0lb "e  
template < typename Func, typename aPicker > [t]X/O3<  
class binder_1 f2)XP$:  
  { he3SR @\T  
Func fn; rd|uz4d  
aPicker pk; y? (2U6c  
public : Ma-\^S=  
$.St ej1  
template < typename T > eDO!^.<5  
  struct result_1 eEc4bVQa  
  { 1[nG}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]Al;l*yw  
} ; C"T1MTB  
J<n+\F-s  
template < typename T1, typename T2 > ;+"f  
  struct result_2 LS>G4 ]  
  { wgeNs9L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pj|pcv^  
} ; Q'B6^%:<~  
?@6b>='!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q(^Q3  
]Z<_ " F  
template < typename T > ]ekk }0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vsq8H}K  
  { DmqX"x%P  
  return fn(pk(t)); =V+I=rqo  
} <g8K})P  
template < typename T1, typename T2 > (AY9oei>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "L"150Ih  
  { {43yb_B(  
  return fn(pk(t1, t2)); i?;r7>  
} kQdt}o])  
} ; wz8PtfZ  
DsDzkwJE  
y k161\  
一目了然不是么? )(Iy<Y?#  
最后实现bind Tm]nEl)_  
,0$)yZ3*3,  
L7Dh(y=;7  
template < typename Func, typename aPicker > .?C%1a&_l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #>;FUZuJr  
  { ]J1S#Q5'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ig"uXs  
} d=.2@Ry  
8am`6;O:!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e>'H IO  
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。 ^u)z{.z'H/  
9e!NOl\_;.  
十一. phoenix 5@osnf?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {WN(&eax  
-!qu"A:  
for_each(v.begin(), v.end(), w6|9|f/  
( 6x{<e4<n  
do_ Tz&Y]#h_  
[ wy1X\PJjH  
  cout << _1 <<   " , " }SyxPXs  
] fCAiLkT,C[  
.while_( -- _1), eZhPu'id\s  
cout << var( " \n " ) w [>;a.$  
) % u{W7  
); %rQuBi# 1f  
!%mAh81{&/  
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: +y+"Fyl  
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 xk~IN%\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &tR(n$ M@>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: jP vDFT^d/  
0:Xxl76v4  
n7aU<`U  
template < typename Cond, typename Actor > pI+!92Z  
class do_while 10Wz,vW,n  
  { ]T! }XXK  
Cond cd; #1'\.v  
Actor act; H14Ic.&  
public : YO)$M-]>%J  
template < typename T > AT Zhr. H  
  struct result_1 AZ|yX  
  { ,"-Rf<q/  
  typedef int result_type; ^^` Jcd/  
} ; wJb#g0  
2Tav;LKX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pV p:@0h  
zZ-wG  
template < typename T > ;.s l*q1A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I<b?vR 'F  
  { VvbFp  
  do MWk:sBCqr  
    { ;#GoGb4AM  
  act(t); jd`},X/  
  } tL SN`6[:  
  while (cd(t)); xZ5M/YSyG  
  return   0 ; wle@v Cmr  
} fBtm%f  
} ; 8{U-m0v  
FxG7Pk+=  
6Z?j AXGSq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). S/vf'gj  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 rtJl _0`  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ~Aad9yyi  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 W_O)~u8  
下面就是产生这个functor的类: a\uie$"cr]  
/T^ JS  
F,Xo|jjj  
template < typename Actor > ek aFN\  
class do_while_actor cR-~)UyrO  
  { u.pxz8  
Actor act; Sx gYjIa-  
public : I7QCYB|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h<l1]h+x  
E{xVc;t  
template < typename Cond > pqM~l&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jkAAqRR  
} ; d<w~jP\  
(fD ;g9  
'J*<iA*W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 BIaDY<j90  
最后,是那个do_ h.rD}N\L  
$h9='0Wi0'  
?zJpD8e  
class do_while_invoker /5AW?2)  
  { #0I{.Wy]  
public : e)nimq {6  
template < typename Actor > G |*(8r()  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +,+vkpL-%  
  { WE}kTq  
  return do_while_actor < Actor > (act); Hs"(@eDV&J  
} ;T]d M fO  
} do_; 5 v^yQ<70  
$!vxVs9n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? h)lPi   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b/$km?R  
最后来说说怎么处理break和continue <q)4la  
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。 6Q4X 6U:WB  
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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