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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda prV:Kq;O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @2yi%_ ]h  
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, lU`]yL  
SxdH %agM  
/pt%*;H  
\cP\I5IW:s  
  class filler >gtKyn]  
  { T \5 5uQ  
public : bwR24>8lP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} uW3`gwwlU  
} ; 3Sv<Viuo  
. T6fPEb  
q$(@  
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: L1 1/XpR  
(iXo\y`z  
N:[22`NP  
T0J"Wr>WY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M.iR5Uh  
{f3&s4xj=  
VHGOVH,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Hr |De8#f  
2| $  
a;jXMR  
NHG+l)y:  
二. 战前分析 03Pa; n  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @-|{qP=Dy  
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 R}'kF63u*  
6Lk<VpAa  
|r[yMI|VR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2 UU5\ jV6  
  /* --------------------------------------------- */ g!;k$`@{E'  
vector < int *> vp( 10 ); Mn7nS:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); St}j^i  
/* --------------------------------------------- */ k\W%^Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [HGGXgN  
/* --------------------------------------------- */ .]}kOw:(#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?kEcYD  
  /* --------------------------------------------- */ m{4e+&S|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L8("1_  
/* --------------------------------------------- */ 0hnTHlk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :SjTkfU  
;$gZ?&  
0vbiq  
u;rK.3o  
看了之后,我们可以思考一些问题: uKHkC.g  
1._1, _2是什么? GP6-5Y"8  
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。 }JyWy_Y  
2._1 = 1是在做什么? +Bk" khH  
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。 |d\ rCq >  
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。 l ps 6lnh  
{Hxvt~P  
O&YX V  
三. 动工 y1z<{'2x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G66A]FIg  
m2{3j[  
|y=;#A  
SA@MJ>Z  
template < typename T > jkw:h0hX  
class assignment <+ 0cQq=2  
  { \W$bOp  
T value; ENW>bS8 e`  
public : =@$G3DM  
assignment( const T & v) : value(v) {} EooQLZ  
template < typename T2 > p"" #Gbwj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~Vq<nkWS  
} ; e]R`B}vO  
\-3\lZ3qj  
V9 qZa  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )2t!= ua  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment foY=?mbL  
}`M53>C,gQ  
kNqSBzg  
8Yfg@"Tn  
  class holder >Hb>wlYR  
  { <8#Q5   
public : s6Ox!)&  
template < typename T > Zo`Ku+RL2'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const VbR /k,Co  
  { AY{#!RtV  
  return assignment < T > (t); wT/TQEgz  
} *opf~B_e  
} ; C%P)_)- -V  
CMI'y(GN  
*((wp4b  
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: M =Pn8<h~  
nk.m G ny  
  static holder _1; |^&n\vXv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `;Qw/xl_N  
:.5l9Ci4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +%vBDcf  
而不用手动写一个函数对象。 "[(&$ I  
py#`  
nd)Z0%xo  
h!# (.P  
四. 问题分析 {;.q?mj  
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。 ).aQ}G wx^  
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。 h_Ky2IB$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 90JD`Nz  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l !VPk"s  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g%()8QxE1  
l(X8 cHAi  
五. 问题1:一致性 a#H2H`%  
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?| UUb n7&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [KrWL;[1 <  
#sl_ BC9  
struct holder 8vFt<k}G  
  { O:02LHE   
  // |<nS<x  
  template < typename T > I,4t;4;Zk  
T &   operator ()( const T & r) const 1~BDtHW7`n  
  { jIY    
  return (T & )r; V=yRE  
} gp07I{0~m  
} ; v @zpF)|  
"E`;8SZa  
这样的话assignment也必须相应改动: %ux%=@%  
]L0GIVIE  
template < typename Left, typename Right > b~F(2[o  
class assignment xs<~[l  
  { 3#fu; ??1.  
Left l; Hg)5c!F7  
Right r; @**@W[EM  
public : a& >(*PQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ua$H"(#c  
template < typename T2 > |,zcrOo]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } QmQsNcF~z  
} ; f8]Qn8  
TBq;#+1W  
同时,holder的operator=也需要改动: |n9~2R   
I5RV:e5b  
template < typename T > 9o-fI@9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !N5+.E0j  
  { R Wa4O#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y|ONCc  
} HI}$Z =C  
P'o:Vhm_H  
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。  y!6+jrI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mHTZ:84  
4%l @   
return l(rhs) = r; emZ^d/A  
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。 En@] xvE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `x;8,7W;B  
) V}q7\G~  
template < typename Tp > k+k&}8e  
class constant_t $'$#Xn,hU  
  { _4E . P  
  const Tp t; W}+f}/&l  
public : .<`W2*1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} x+~IXi>Ig  
template < typename T > |12Cg>;j*n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const g@WGd(o0)  
  { ">b~k;M?  
  return t; >FtW~J"X  
} C N9lK29F)  
} ; m9*Lo[EXO  
\EH:FM}l,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u3{gX{so  
下面就可以修改holder的operator=了 Y-(),k_Q:  
HV:mS*e  
template < typename T > EZvB#cuL-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X]'Hz@$N  
  { <pd6,l\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2u9^ )6/  
} jYwv+EXg  
!\{&^,y  
同时也要修改assignment的operator() 4Q0@\dR9  
X|.M9zIx  
template < typename T2 > X1*6qd+E  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } by*>w/@9)k  
现在代码看起来就很一致了。 JyPsRpi\  
2N]u!S;d  
六. 问题2:链式操作 W":is"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 muLt/.EZ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 i4T U}.h8  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 \'( @{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 5ug?'TOj'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q(lj &!?1k  
|_l\.  
template < typename T > >V~q`htth  
struct result_1 @Z$`c{V<  
  { @_0 g "Ul  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lD09(|`  
} ; D .3Q0a6  
C]aa^_Ldd-  
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: yHW=,V.  
I\R5Cb<p  
template < typename T > zUn> )#ZC  
struct   ref eqbxf#H!  
  { l ' ]d&  
typedef T & reference; Wpom{-  
} ; 9kPwUAw  
template < typename T > oF/5mh__(K  
struct   ref < T &> 9%\<x  
  { ]d"4G7mu`l  
typedef T & reference; H[o'j@0  
} ; &]~z-0`$!  
LV:oNK(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: IY|;}mIF  
W5-p0,?[6  
template < typename T > GE$spx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R7us9qM4e  
  { v _Bu  
  return l(t) = r(t); i |>K  
} _I_Sq,Z#  
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。 ,hK0F3?H>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lo:]r.lX{  
Du>dTi~  
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 VVuL+i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #bPio  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p$}iBk0B(z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -@ #b<"1  
最后的布局是: <[xxCW(2  
                Add GY4 :9Lub7  
              /   \ p7(xk6W  
            Divide   5 Ty%4#9``0  
            /   \ (]0$^!YK  
          _1     3 R!xs;|]  
似乎一切都解决了?不。 )!MeSWGq  
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}.P^`~j  
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。 IS7g{:}=p  
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: DLE|ctzj[7  
Kp"mV=RG2T  
template < typename Right > zMX7 #,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =mCUuY#  
Right & rt) const \s;]Tg  
  { VL"ZC:n)-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w5jH#ja  
} wP1dPl_j:0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~fsAPIQ  
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。 0 TSj]{[  
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。 xc R  
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。 s)yEVh  
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。 +3vK=d_Va  
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? :c,\8n  
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: Rs)tf|`/  
xZFha=#  
template < class Action > E?&dZR  
class picker : public Action 8E/$nRfO d  
  { AEK* w4  
public : [8Ub#<]]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;: Hfkyy]  
  // all the operator overloaded {a_= 4a  
} ; z>k6T4(  
H7"I+qE-G  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 _h_;nS.Y  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 2Iz@lrO6  
T~Jl{(s9)  
template < typename Right > =b,$jCv<,5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [?W3XUJ,Y  
  { L3nHvKA]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Opmb   
} jL 8&  
 AO;+XP=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &X_I^*  
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。 ZERUvk  
({![  
template < typename T >   struct picker_maker X =S;8=N  
  { gq[}/E0e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Rjo6Pd{d<  
} ; Du$kDCU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \ ;Hj,z\  
  { >?M:oUVDU  
typedef picker < T > result; #x#.@  
} ; 60~{sk~E  
*~4uF  
下面总的结构就有了: F.?:Gd1  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 x:;8U i"&B  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 UOF5&>MLb  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S~YrXQ{_>-  
至此链式操作完美实现。 nP'ab_>b  
<3HW!7Ad1  
zDa*n:S  
七. 问题3 w[PW-m^`  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 h'UWf"d  
E(8!VY ^  
template < typename T1, typename T2 > FO3!tJ\L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .IpwTke'  
  { C_O 7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); peGXU/5.I  
} T>n,@?#K  
1$@k@*u\  
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: GOH@|2N  
&#.XLe\y  
template < typename T1, typename T2 > G7%Nwe~Y  
struct result_2 0g]ABzTn  
  { lDp5aT;DsM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?xK9  
} ; Yl8tjq}iC  
)^%,\l-!  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ]t0?,q.$7  
这个差事就留给了holder自己。 .d8) *  
    g IX"W;  
sdS<-! %u4  
template < int Order > ,PRM(n-  
class holder; =h&DW5QC  
template <> f`WmRx]K  
class holder < 1 > ^ 9;s nr  
  { "793R^Tz  
public : 9A B~*;U  
template < typename T > SL%4w<  
  struct result_1 zCO5 `%14  
  { *PL+)2ob  
  typedef T & result; zd#qBj]g  
} ; 3p!R4f)GN  
template < typename T1, typename T2 > _3A$z A  
  struct result_2 $C#~c1w  
  { ^_5$+  
  typedef T1 & result; -Rjn<bTIy  
} ; %<1fj#X8  
template < typename T > e"^1- U\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const An]*J|nFIY  
  { Gjy'30IF  
  return (T & )r; Duptles  
} vU{ZB^+&6o  
template < typename T1, typename T2 > 2Y  6/,W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a^Zn }R r  
  { 4pA<s-  
  return (T1 & )r1; #J2856bzS  
} j?w7X?1(  
} ; D ?,P\cp  
|r0j>F  
template <> /^/'9}7  
class holder < 2 > uT;Qo{G^  
  { %*}JDx#@  
public : T^A:pL1  
template < typename T > /"iYEr%_  
  struct result_1 )E6m}?H5  
  { Mv4JF(,S  
  typedef T & result; Qt>yRt  
} ; 8VMq>-  
template < typename T1, typename T2 > .V/TVz!b  
  struct result_2 ^o?.Rph|i]  
  { ctt5t  
  typedef T2 & result; ,8$;|#d  
} ; m} Yf6:cr  
template < typename T > u{6*}6@fi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OY"{XnPZ  
  { /jj}.X7yH  
  return (T & )r; ",Q\A I  
} !EpP-bq'*  
template < typename T1, typename T2 > Grjm9tbX}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CUxSmN2[  
  { #+Vvf  
  return (T2 & )r2; n4Q!lJ  
} uY "88|  
} ; .6vQWt7@  
PFEi=}Y@((  
lX5(KUN  
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> >。 83TN6gW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qQpR gzw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $)7-wCl</  
Atfon&^  
return l(i, j) = r(i, j); 3$HFHUMQsk  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A|y&\~<A  
TC R(  
  return ( int & )i; H.i_,ZF  
  return ( int & )j; ]4z?sk@  
最后执行i = j; b;x^>(It  
可见,参数被正确的选择了。 bd)A6a\h  
s BRw#xyS  
,HMB`vF  
4qyL' \d[  
%f{kT<XHu  
八. 中期总结 +;cw<9%0  
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: Yj0Ss{Ep  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 H3a}`3}U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 { Ja#pt  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G e~&Ble  
_Dk;U*2  
ND21;  
TAzhD.6C  
vV=$N"bT~  
rvr Ok  
九. 简化 \W1?Qc1]  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 EzG7RjW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r."Dc  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: i 3?zYaT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #;^.&2Lt  
  +-*/&|^等 PeE'#&w n  
2. 返回引用。 sKHUf1   
  =,各种复合赋值等 % ;6e@U}  
3. 返回固定类型。 urog.Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9IIe:  
4. 原样返回。 @p `#y  
  operator, TR: D  
5. 返回解引用的类型。  "&C'K  
  operator*(单目) 4H1s"mP<  
6. 返回地址。 b(~NqV!i  
  operator&(单目) @~a52'\  
7. 下表访问返回类型。 ?<F\S2W  
  operator[] g<.VW 0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |5![k<o#  
  operator<<和operator>> vx-u+/\  
/- kMzL  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 X8*q[@$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: YQYN.\  
BHFWig*{  
template < typename Left > 7i/?+|  
struct value_return (mza&WF7  
  { QZ{:#iuig  
template < typename T > ;J?!D x  
  struct result_1 Lb/a _8<E?  
  { 0n3O;=[aV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b5H[~8mf  
} ; ICV67(Ui  
ZC0F:=/K  
template < typename T1, typename T2 > Re.fS6y$>  
  struct result_2 ulVHsWg  
  { n}?kQOg0/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ui1K66{  
} ; Lw!@[;2  
} ; 1>|p1YZ"  
8vaqj/  
MK=:L   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v3@)q0@  
k,q` ^E8k  
下面我们来剥离functor中的operator() O gycP4z[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~8|$KD4I  
; G E0iSC  
return l(t) op r(t) L@[bgN`=v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +%>L;'L ^X  
return op l(t) ][_:{ N/  
return op l(t1, t2) 9$d (`-&9p  
return l(t) op LY^BkH'  
return l(t1, t2) op , :kCt=4%  
return l(t)[r(t)] [& hdyLt  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;l?>+m@H  
LU%g>?m.]  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: `D GO~RMp9  
单目: return f(l(t), r(t)); j[Et+V?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1uD}V7_y"  
双目: return f(l(t)); kW/ksz0)  
return f(l(t1, t2));  ExnszFX*  
下面就是f的实现,以operator/为例 1lx\Pz@ol  
_ k>j?j-  
struct meta_divide /?by4v73P  
  { A 7TP1  
template < typename T1, typename T2 > 3HfT9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s]=kD  
  { r9u*c  
  return t1 / t2; SZyPl9.b  
} a_Xh(d$  
} ; KXdls(ROP  
8(S'g+p  
这个工作可以让宏来做: D{G#|&;  
&os* @0h4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -|ee=BV  
template < typename T1, typename T2 > \ 1zl@$ Nt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~%GUc ~  
以后可以直接用 \w`Il"}V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +LX&1GX  
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 ok[R`99  
(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。。。) az19-QIcg  
G.(9I~!  
i2swots  
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 h3JIiwv0!  
0eb`9yM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >0~y "~M  
class unary_op : public Rettype tb_}w@:kU  
  { [%bshaY:  
    Left l; gE8>5_R|  
public : vO"AJ`_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]bX.w/=  
b},OCVT?  
template < typename T > 8 A2k-X,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6i&WF<%D  
      { w+ _'BU1#  
      return FuncType::execute(l(t)); rKR<R(=!=  
    } 7$b78wax  
$r_z""eOc  
    template < typename T1, typename T2 > `cVG_= 2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |@Z QoH  
      { Le_?x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n1!u aUC  
    } Yz{UP)TC  
} ; R=PjLH&)  
i%-c/ lop  
Q@l3XNH|c  
同样还可以申明一个binary_op @dO~0dF  
-<CBxyZa&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1k "*@Z<  
class binary_op : public Rettype ukhI'alS,  
  { KqB(W ,$  
    Left l; rsiG]o=8  
Right r; V_Y SYG9f  
public : 6IeHZ)jGj  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~Uga=&  
v bh\uv&  
template < typename T > /A{znE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !o> /gI`  
      { t'7)aJMP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); = "Dmfy7  
    } n {^D_S  
;2& (]1X  
    template < typename T1, typename T2 > $'kIo*cZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  +/AW6  
      { 80 p7+W2m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); h!MZ 6}zb)  
    } 9n44 *sZ  
} ; `_z8DA}E  
Riu0;U( \  
GndF!#?N(  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 o3%Gc/6%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &{l?j>|TM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (}c}=V  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 .!=2#<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! LD#]"k  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 {fk'g(E8([  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C2bN<K  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) W!+5}\?  
下面是修改过的unary_op z) Bc91A  
OSsdB%bIu`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~F DJKGK  
class unary_op P>jlFm  
  { "TG}aS  
Left l; ar>S_VW*  
  g6 r3V.X'  
public : Ns&SZO  
"4i(5|whp?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S,qsCnz  
dt ;R  
template < typename T > 5f}wQ  
  struct result_1 !=eui$]  
  {  ;-U :t4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c1!h;(&  
} ; F&I^bkvh  
# l}Y1^PDd  
template < typename T1, typename T2 > Y+j|T`d  
  struct result_2 m!w(Q+*j  
  { JAc-5e4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;R|5sCb/m  
} ; o3j4XrK  
* UBU?  
template < typename T1, typename T2 > 6|["!AUI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z*x Q"+\  
  { i>>_S&!9p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A"i40 @+  
} XeJx/'9o{  
"J7=3$CA  
template < typename T > ZShRE"`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2 ;U(r: ]  
  { 9boNB "h]T  
  return OpClass::execute(lt(t)); |a/"7B|?\  
} +qDudGI  
jSpmE  
} ; ;S2^f;q~$  
B0nkHm.Sj  
Ws.F=kS>h  
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 I@7^H48\  
好啦,现在才真正完美了。 (4x`/  
现在在picker里面就可以这么添加了: sDw&U?gUv  
1kvBQ1+  
template < typename Right > O-5H7Kd-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~S#Le  
  { Fdzs Wm  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^JJ*pT:  
} Ftu4 V*lD  
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。 *8t_$<'dQ  
45q-x_  
fPa FL}&  
Q4}2-}|  
:a nUr<  
十. bind Z^>{bW  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 )lBke*j~  
先来分析一下一段例子 Vw<=& w#K  
9<G-uF  
&0+;E-_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M&:[3u-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Rs8^ 27  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gW$X8ECX  
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。 `o)rAD^e  
我们来写个简单的。 %F]4)XeW-+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: K;k&w; j  
对于函数对象类的版本: r` HtN{6r  
ezgP\ct  
template < typename Func > ][I}yOD70  
struct functor_trait dzKI?i)x  
  { x9p,j  
typedef typename Func::result_type result_type; >01&3-r  
} ; 'UUIY$V[  
对于无参数函数的版本: :l'61$=  
}L'BzSU@G  
template < typename Ret > Z9E[RD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~bf-uHx  
  { =hjff/ X  
typedef Ret result_type; )C|[j@MD  
} ; 3#!}W#xv  
对于单参数函数的版本: +.! F]0ju  
xi %u)p  
template < typename Ret, typename V1 > ~C\R!DN,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,Hlbl}.ls  
  { iqRk\yq<  
typedef Ret result_type; Y1h8O%?  
} ; @6~r7/WD  
对于双参数函数的版本: +Vl\lL -  
:&S6AP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Cd?a C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >WVos 4  
  { < HlS0J9  
typedef Ret result_type; 6F(;=iY8  
} ; ?suxoP%  
等等。。。 /5b,&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :* 4b,P  
om@GH0o+  
template < typename Func > Z@4 BTA  
struct func_return U(4>e!  
  { [AstD9  
template < typename T > =aX;-  
  struct result_1 z/dpnGX  
  { (P%{Tab  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7k.=_Tl  
} ; @eU;oRVc{  
=]X_wA;%  
template < typename T1, typename T2 > Zi<Y?Vm/,O  
  struct result_2 e* {'A  
  { "j#;MOK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ka%u#};  
} ; KzZ|{ !C  
} ; HC_+7O3A  
"#Qqwsw7  
Ro\ U T64  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Lq : !?)I  
$Y& 8@/L  
template < typename Func, typename aPicker > plcz m 2  
class binder_1 { }Q!./5  
  { (v+nn1,  
Func fn; 5 Yj qN  
aPicker pk; %#kml{I   
public : 0eP7efy  
<]1Z  
template < typename T > T?B753I  
  struct result_1 }22h)){n#Y  
  { wl2P^Pj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zmaf@T  
} ; m3[R   
;7=pNK  
template < typename T1, typename T2 > Y<0}z>^  
  struct result_2 nsW #  
  { *f<+yF{=A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .S4c<pMap  
} ; Y=0D[o8  
#2 Gy=GvV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} TC[(mf:8  
"Bn8WT2?  
template < typename T > nbd-f6F6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K X0{dizZ  
  { &gGh%:`B  
  return fn(pk(t)); 0G?*i_u\  
} +h*-9  
template < typename T1, typename T2 > Q1hHK'3w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +8p4\l$<`  
  { p SMF1Oy  
  return fn(pk(t1, t2)); FLf< gz  
} -(~OzRfYi  
} ; %)'# d  
y(81| c#  
b~oQhU??"  
一目了然不是么?  ZDn5d%  
最后实现bind ^/c v8M=  
<yNu/B.M  
pb8sx1.j;  
template < typename Func, typename aPicker > 9feVy\u  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QT`|"RI%  
  { yn`P:[v  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7# !RX3  
} g+v.rmX  
$F&m('aB8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kxvzAKz~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 J]mG!#9  
#M/^n0E  
十一. phoenix 76 ] X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^\"@r%|  
,/%@:Fh4  
for_each(v.begin(), v.end(), SHcFnxEAIH  
( 9Su4nt`i  
do_ cpLlkR O  
[ JJE?!Yvc  
  cout << _1 <<   " , " <A~a|A-QFR  
] r3OR7f[  
.while_( -- _1), vIzREu|5  
cout << var( " \n " ) esh7*,7-z*  
) gPT<%F  
); 'DeI]IeP  
[}ayaXXQ5  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: (D5sJ$&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 cVb&Jzd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 b aO ^Z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UA0j#  
.Tm m  
t@"i/@8x$  
template < typename Cond, typename Actor > arWP]%E0W  
class do_while L|hoA9/]  
  { m.6O%jD  
Cond cd; UgD|tuz]  
Actor act; 1U?,}w   
public : k.5(d.*(  
template < typename T > I,8f{T!O@"  
  struct result_1 v w  
  { %noByq,?  
  typedef int result_type; 6, ~Y(#  
} ; 4-r5C5o,W  
=Ts5\1sc>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o(L8 -F  
NNgpDL*  
template < typename T > * a ?qV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &2P=74\=  
  { '73g~T%$^*  
  do 'X%5i2  
    { qdCcMcGt  
  act(t); .Ld{QPa  
  } _GbwyfA n#  
  while (cd(t)); 3bN]2\   
  return   0 ; chC= $(5t  
} _uf,7R-  
} ; DWwPid} "  
zBjtPtiiI8  
7{ JIHY+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >}7Ml  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 'qy LQ:6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 o'?[6B>oj  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 m%s&$  
下面就是产生这个functor的类: ^!v{ >3  
,wYA_1$$H  
BN>t"9XpW  
template < typename Actor > ABaK60.O[O  
class do_while_actor f`W)Z$fN5  
  { ) Vf!U"  
Actor act; G4;5$YGG  
public : a\l?7Jr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e0z(l/UB  
1=@csO_yn  
template < typename Cond > $*')Sma  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I6e[K(7NY  
} ; zB68%  
Rp0`%}2 o  
asc Y E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,j!%,!n o  
最后,是那个do_ fMm.V=/+  
=pk5'hBAi  
p6c&vEsNj  
class do_while_invoker 1DR ih>+#  
  { kMx^L;:n  
public : @>Bgld&vl  
template < typename Actor >  eQU~A9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mMOjV_  
  { F%ffnEJg  
  return do_while_actor < Actor > (act); xP7#`S6W  
} )R^&u`k  
} do_; nh'TyUd!  
\=&F\EV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M/a40uK  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !)4'[5t"U  
最后来说说怎么处理break和continue IQ\5!e  
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。 $n= w  
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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