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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =MDir$1Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U^vQr%ha  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, WXu:mv,'e  
eT1b88_  
*vv <@+gA  
aSd$;t~  
  class filler 1MHP#X;|  
  { m6^Ua  
public : X).UvPZ/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 35z]pn%L  
} ; ;8/w'oe *j  
yi<&'L;   
r \H+=2E'  
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: o6sL~ *hQ  
Mm`jk%:%]  
n={} ='  
GY<ErS)2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r@FdxsCnGM  
H`q" _p:  
9 tkj:8_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Af1izS3  
yjs5=\@  
x%d+~U;$&  
3 Yf%M66t  
二. 战前分析 _F>1b16:/P  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /Y5I0Ko Uw  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 6~zR(HzV{  
,\!4 A  
w{k8Y?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N ?Jr8  
  /* --------------------------------------------- */ qJ|ByZ.N+  
vector < int *> vp( 10 ); [1B F8:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4"1OtBU3  
/* --------------------------------------------- */ 6l&m+!i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9|WBJ6  
/* --------------------------------------------- */ 2A|^6#XN'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5r"BavA  
  /* --------------------------------------------- */ ^tX+<X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^_6%dKLK  
/* --------------------------------------------- */ ~K%]9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9+@"DuYc6  
c_clpMx=  
{`QF(WL  
d,[.=Jqv[  
看了之后,我们可以思考一些问题: /+4Dq4{ t)  
1._1, _2是什么? lnL&v' {  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 RrKAgw  
2._1 = 1是在做什么? #n%?}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ya5a7  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 o/buU{)y  
LinARMPv  
EquNg@25W  
三. 动工 Fn$/ K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _?<Y>B, E  
vE/g{~[5  
#b\&Md|;  
^ L'8:  
template < typename T > GDw4=0u-  
class assignment H^xrFXg~z  
  { ka{9{/dz3  
T value; X5 lB],t"=  
public : hKtOh  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?2[=llS4  
template < typename T2 > r4t|T^{sl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } AbUU#C7  
} ; d=WC1"  
GJWC}$#T Y  
_/ j44q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 St,IWOmq"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment RI w6i?/I  
$t.N |b`'  
ehCc N4V(  
,]Yjo>`tW  
  class holder + EG.p  
  { hJ4==ILx  
public : 2#_9x7g+  
template < typename T > gJi11^PK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j{V xB  
  { qTC`[l  
  return assignment < T > (t); .  hHt+  
} i_g="^  
} ; 9 U1)sPH;  
RL~|Kr<7J  
#W 1`vke3  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: OH5 kT$  
j^KM   
  static holder _1; deaxb8'7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~B>I?j  
.6!]RA5!=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J&^r}6D  
而不用手动写一个函数对象。 :eS7"EG{3  
FePJ8  
O8SX#,3^}  
8>j+xbw  
四. 问题分析 G,{L=x Oh  
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。 c}Jy'F7&f  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 V)R-w`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N\H{p %8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \^EjE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0LoA-c<Ay  
M7yJ2u<Ty  
五. 问题1:一致性 M<7 <L   
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?| v|_?qBs"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l,h#RTfry  
2t1WbP1  
struct holder )ty *_@N0  
  { ;Iw'TF   
  // rd]HoFE  
  template < typename T > r!Eo8C  
T &   operator ()( const T & r) const .)|jBC8|}  
  { Y8.0R-:ZAN  
  return (T & )r; j='Ne5X1  
} %P_\7YBC>  
} ; 'Twi @I  
C,]Q/6'>  
这样的话assignment也必须相应改动: qTqvEa^X`  
PZLWyp  
template < typename Left, typename Right > ] 5P{*  
class assignment #.9Xkn9S  
  { BxZ}YS:  
Left l; }y|% wym  
Right r; Uvf-h4^J]:  
public : /qI80KVnN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9<7Q{  
template < typename T2 > $0LlaN@e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a9QaFs"  
} ; wgLS9.  
LU?#{dZ  
同时,holder的operator=也需要改动: Y+/ofk "  
v8*ZwF  
template < typename T > ~l6e&J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Vz 5:73  
  { 1b6gTfU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xO1d^{~^^  
} C+5^[V  
dUb(C1h  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 L8bq3Q'p  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2d.I3z:[  
/f%u_ 8pV%  
return l(rhs) = r; 4i~;Ql  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 {GWcw<g.B  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: r{%NMj  
v Z]gb$  
template < typename Tp > ~PlwPvWo  
class constant_t +bRL.xY  
  { DN^ln%#  
  const Tp t; E&&80[tN]  
public : "A/kL@-C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pY8+;w EI  
template < typename T > `M7){  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const //LXbP3/  
  { x,7a xx6  
  return t; /$9/,5|EA  
} n53} 79Uiz  
} ; !)\`U/.W  
~{5%~8h.0r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n Isi  
下面就可以修改holder的operator=了 DV%tby  
v>nJy~O]  
template < typename T > %pwm34  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }`_2fJ6  
  { D 'u+3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [j!0R'T  
} n[iil$VKh  
^mz_T+UOe  
同时也要修改assignment的operator() Z].>U!7W  
C*gSx3OG  
template < typename T2 > Ffhbs D  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S`6'~g  
现在代码看起来就很一致了。 uY;/3 ?k&  
\7C >4  
六. 问题2:链式操作 2i>xJMW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;^*^ :L  
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。 7H[+iS0  
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。 O]PfQ  
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。 tlcA\+%)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <wSmfg,yF  
9m'[52{o  
template < typename T > 4u(}eE f7  
struct result_1 h)<42Y  
  { 8:A<PV!+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pDKJLa  
} ; wR4P0 [  
=~arj  
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: /f6]XP\'`+  
>WD^)W fa  
template < typename T > I{Kc{MXn  
struct   ref z)]EB6uRg  
  { TY#1Z )%  
typedef T & reference; N%_~cR;  
} ; tL).f:?  
template < typename T > '|q :h  
struct   ref < T &> Sm1bDa\!=  
  { Dr2h-  
typedef T & reference;  JA)gM  
} ; [n}c}%  
wM yPR_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n$P v2qw  
JRiuU:=J~`  
template < typename T > \W\6m0-x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const KXM-GIRUG  
  { .o-j  
  return l(t) = r(t); Lhc@*_2  
} <.' cCY  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 J`8>QMK^5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s<dD>SU  
@t2 Q5c  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 SKtEEFyIR_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7L\GI`y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y$&a(S]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6X jUb  
最后的布局是: -j$l@2g  
                Add %F4Q|  
              /   \ FlgB-qR]<n  
            Divide   5 E:o:)h?$  
            /   \ D4vmBVT  
          _1     3 $XI<s$P%(%  
似乎一切都解决了?不。 PRLV1o1#  
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。 ljis3{kn""  
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。 bOFLI#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: 0 iE).Za0g  
eHJ7L8#  
template < typename Right > b{ozt\:M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ."^dJ |fN  
Right & rt) const _Pz3QsV9  
  { j(BS;J$i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |HU qqlf  
} :aqh8b v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \|pAn  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 T7T!v  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 c@^:tB  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 aK>9:{]ez  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ]Tl\9we  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? `%XgGHiE  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ^kD? 0Fm  
^VIUXa  
template < class Action > VoyH:  
class picker : public Action M"vcF5q  
  { c6uKK h>  
public : }F`Tp8/&j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6C0_. =7#  
  // all the operator overloaded oto od  
} ; 7 b. -&,  
0C p}  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 oU@ljSD  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: _%2Umy|  
pzax~Vp  
template < typename Right > tZYI{ m{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nMa^Eq#  
  { r:5Ve&~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cMWO_$  
} !bcbzg2d&  
bZ9NnSuH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > F=om^6G%X5  
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。 5Hm!5:ZB  
9aU:[]w  
template < typename T >   struct picker_maker GA_`C"mx  
  { Riw7<j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Q kZM(pG  
} ; eE{L>u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :.Qe=}9  
  { sBb.Y k  
typedef picker < T > result; 1a$V{Eag  
} ; 5y3TlR  
QP[a^5;Tt  
下面总的结构就有了: u,akEvH~a  
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。 U&n>fXTHn  
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。 $048y X 7M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KYu(H[a  
至此链式操作完美实现。 Y+ Z9IiS7  
$ tNhwF  
!:<UgbiVv  
七. 问题3 M&ij[%i  
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。 ]jb4Z  
k2uiu  
template < typename T1, typename T2 > U+"=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `zp2;]W  
  { MH.,s@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); bX H^Bm  
} 0#[f2X62B  
@,4%8E5  
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: Uo}&-$B  
D i'u%r  
template < typename T1, typename T2 > p}A4K#G  
struct result_2 dT)KvqX  
  { b H?qijrC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8>{W:?I  
} ; !NYM(6!(  
gc@#O#K~h^  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &7w>K6p  
这个差事就留给了holder自己。 M6'C3,y0  
    yJ8}*Gj&  
ING_:XpnJ  
template < int Order > n]DNxC@b  
class holder; P"x-7>c>Y  
template <> }#G"!/ZA0:  
class holder < 1 > _Hu2[lV  
  { bjBeiKH  
public : -t 6R!ZI  
template < typename T > p,iCM?[|  
  struct result_1 q83~j `ZJ$  
  { GD[ou.C}k  
  typedef T & result; UY-IHz;&O-  
} ; B`B%:#  
template < typename T1, typename T2 > %i-lx`U  
  struct result_2 " q^#39i?  
  { ES\Q5)t/fo  
  typedef T1 & result; ]rg+n c3  
} ; Px#QZZ  
template < typename T > [Hj'nA^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qX+gG",8  
  { cvUut^CdK  
  return (T & )r; A3$aMCwKd  
} %Lp7@  
template < typename T1, typename T2 > _ML~c&9jv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \`/E !ub  
  { +F o$o  
  return (T1 & )r1; em1cc,  
} !wd'::C  
} ; T1Q sW<*j  
6 r.H8  
template <> *?bk?*?s  
class holder < 2 > =kb6xmB^t  
  { #t@x6Vt  
public : d{yIy'+0/  
template < typename T > pf8O`e,Awf  
  struct result_1 $}nh[@  
  { '^U tbp2<  
  typedef T & result; 4`6c28K0?  
} ; N<06sRg#  
template < typename T1, typename T2 > V(2,\+t  
  struct result_2 qEJ8o.D-=  
  { u\XkXS`  
  typedef T2 & result; 8pPC 9ew\=  
} ; ^.#X<8hr  
template < typename T > >&;>PZBPCO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l#b|@4:I  
  { +`*qlP;  
  return (T & )r; 7w Q+giu  
} xegQRc  
template < typename T1, typename T2 > K3rBl!7v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *`ZB+ \*  
  { #*$_S@  
  return (T2 & )r2; {^cF(7p  
} vx!::V7s6  
} ; WQ[}&kY~  
+_X,uvR  
<!~1{`n%9J  
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> >。 @VC .>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LZr0]g{Pu/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G#e9$!  
(!*Xhz,(-  
return l(i, j) = r(i, j); tL~,ZCQz  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E-)VPZ1D  
TCHqe19?  
  return ( int & )i; f v E+.{  
  return ( int & )j; rFmKmV  
最后执行i = j; /5Zp-Pq  
可见,参数被正确的选择了。 y9C;T(oi;  
1E5a(  
"x(>Sj\%I  
O3kg  
~h)@e\Kc  
八. 中期总结 6?V<BgCC  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: a)!![X?\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y=vVxVI\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 B;Xoa,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I tI0x  
+@emX$cFV  
ME$2P!o  
A*8m8Sh$  
YDQ:eebg(  
gA~20LSt  
九. 简化 K(nS$x1G  
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。 C4QeDvpI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >4n+PXRXX  
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: ;rB6u_5"I.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jR{-  
  +-*/&|^等 Rx6l|'e  
2. 返回引用。 *jk3 \KaoV  
  =,各种复合赋值等 &?.n2+T+ =  
3. 返回固定类型。 (C daE!I4Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 48 W.qzC  
4. 原样返回。 BBHK  
  operator, *16<M)7  
5. 返回解引用的类型。 '|l%rv  
  operator*(单目) Bo`Tl1K#  
6. 返回地址。 GE1i+.+-.  
  operator&(单目) /g_9m  
7. 下表访问返回类型。 %#~((m1  
  operator[] X E|B)Q(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Zg V~W#t  
  operator<<和operator>> 4k8*E5cx  
<9P4}`%)3  
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。 M|\^UF2e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o#qH2)tb  
CRH{E}>  
template < typename Left > lVPOYl%  
struct value_return 9G0D3F  
  { s\[LpLt  
template < typename T > KZ=u54  
  struct result_1 &V'519vmoZ  
  { CuH2E>wz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !fY7"E{%%  
} ; <W>++< -  
*7ZGq(O  
template < typename T1, typename T2 > dj'm, k b  
  struct result_2 ,7GWB:Sk  
  { gtiEhCF2W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; qv[[Q[RK-5  
} ; $ +;+:K  
} ; /;?M?o"H  
Xka<I3UD5  
U@G"`RYl  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >F1G!#$0  
~h-C&G ,v  
下面我们来剥离functor中的operator() Nln`fE/Ht  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5W/{h q8}}  
-LtK8wl^  
return l(t) op r(t) m9in1RI%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) pkJ/oT  
return op l(t) 57wFf-P  
return op l(t1, t2) { ;s;.  
return l(t) op AS)UJ/lC  
return l(t1, t2) op ,57$N&w  
return l(t)[r(t)] =; 0wFwSz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !b8uLjd;  
YEv%C| l  
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: ui:=  
单目: return f(l(t), r(t)); ? B@&#E!/f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zN#*G i'  
双目: return f(l(t)); Z(j{F<\jS  
return f(l(t1, t2)); e  ^Ds  
下面就是f的实现,以operator/为例 Mp~y0e  
`K*b?:0lp  
struct meta_divide IOL L1ar  
  { T.REq4<  
template < typename T1, typename T2 > "13 "`!m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $&{ti.l  
  { =pcF:D#+  
  return t1 / t2; <3 TA>Dz  
} rq sdE  
} ; rYY$wA@  
{`(>O"_[Q  
这个工作可以让宏来做: 'fx UV<K&  
Z&Y=`GOI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8S]".  
template < typename T1, typename T2 > \ & $'z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (-0ePSOG  
以后可以直接用 aZ Xmlq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?^i1_v7 Bi  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 5!I4l1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ?WUF!Jk  
a2w T6jY  
08s_v=cF  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 #*9-d/K  
Bj Wr5SJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :XG;ru%i  
class unary_op : public Rettype 3*ixlO:qGk  
  { s&a1y~rv  
    Left l; Aw5pd7qKL  
public : a(IY\q[Wh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *T`-|H*6@  
SJ?6{2^  
template < typename T > #>[a{<;Kn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q5x[~]?  
      { 5O <>mCF  
      return FuncType::execute(l(t)); : i~W } r  
    } eS+g|$cW  
~g#r6pzN-  
    template < typename T1, typename T2 > 4dawg8K`9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #3$\Iu  
      { izgp*M,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @{hd{>K*  
    } Bc7V)Y K  
} ; G7GZDi  
\f:z+F!6R  
7ZxaPkIu&%  
同样还可以申明一个binary_op urBc=3Rz  
r H8@69,B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B9R(&<4  
class binary_op : public Rettype ^qGb%! l  
  { kDvc" ,SD#  
    Left l; A#8q2n270*  
Right r; <TGn=>u  
public : t_z,>,BqJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d}'U?6 ob  
h `}}  
template < typename T > *&BnF\?m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V7d) S&*V  
      { *NFg;<:j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )s_n  
    } KRAcnY;u  
=GlVccc  
    template < typename T1, typename T2 > Ub1hHA*)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %`MQmXgM  
      { #Z+i~t{e(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  hc#!Lv  
    } vhbDb)J  
} ; 4y:]DC"  
kOO Gw:/  
G!w"{Bk?9  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 %nN `|\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5r~# 0Zf*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v ^[39*8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 F{06 _T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {]_uMg#!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ;~fT,7qBah  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N6K* d` o  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Hnknly  
下面是修改过的unary_op r{\1wt  
>r`b_K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I V%zO+  
class unary_op SIO&rrT.  
  { 7tUA>;++  
Left l; +#U|skl  
  &Z(K6U#.  
public : **9x?s  
n0Y+b[ +wj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pl@O N"=[  
NBl+_/2'w  
template < typename T > )?+$x[f!*  
  struct result_1 vgY3L  
  { Z;9>S=w!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^b:( jI*l  
} ; .2d9?p3Y  
:w}{$v}#D;  
template < typename T1, typename T2 > T134ZXqqz  
  struct result_2 V7#v6!7A@  
  { 4BnSqwa_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `E+Jnu,jC  
} ; QaUm1 i#  
+uay(3m((  
template < typename T1, typename T2 > bvfk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^ ,m< 9  
  { P96pm6H_;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  _zlqtO  
} zvABU+{jD  
fYKOJ5f  
template < typename T > C{TA.\   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hxce\OuU0h  
  { %ZHP2j %~  
  return OpClass::execute(lt(t));  "KcA  
} n>@oBG)!  
>WY#4  
} ; DN4$Jva  
r0p w_j  
YK|bXSA[  
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 [MuEoWrq(}  
好啦,现在才真正完美了。 8DP+W$  
现在在picker里面就可以这么添加了: %$%& m1Y  
{U&.D [{&  
template < typename Right > vJAZ%aW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !9 fz(9  
  { :W b j\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ol4+_n8xj  
}  >S$Z  
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。 ss;R8:5  
8~5cJPi6  
a0r"N[&  
l7&$}x -  
h iNEJ_f  
十. bind SG6sw]x  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 j*~T1i  
先来分析一下一段例子 L^Jk=8  
=zwOq(Bh W  
~]ZpA-*@Ut  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N !TW!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (O0Urm  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R|i/lEq  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Da"j E  
我们来写个简单的。 <n3!{w3<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: C6rg<tCH  
对于函数对象类的版本: NcY608C  
}9nDo*A"}  
template < typename Func > 9"g6C<  
struct functor_trait R8.CC1Ix  
  { K~ ;45Z2  
typedef typename Func::result_type result_type; '\jd#Kn'h  
} ; (b`]M`Fc  
对于无参数函数的版本: Nk {XdrY  
V!)O6?l  
template < typename Ret > T#bu V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ZvcJK4hi  
  { g-Pwp[!qkf  
typedef Ret result_type; b!M"VDjQ  
} ; Nj(" |`9"  
对于单参数函数的版本: :;t #\%L/  
uc|45Zxt  
template < typename Ret, typename V1 > xe/(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {rcnM7 S1L  
  { [s<^&WM/  
typedef Ret result_type; L~s3b  
} ; !UFfsNiXZ  
对于双参数函数的版本: ! !PYP'e  
znJ'iV f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {d?$m*YR3`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6oui]$pH  
  { u,3#M ~  
typedef Ret result_type; O]qU[y+  
} ; "?| > btr  
等等。。。 LzYO$Ir:g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >0l"P"]  
!ti6  
template < typename Func > (%`Q hH  
struct func_return k__$ Q9qj(  
  { /T. KbLx~q  
template < typename T >  6m6zA/  
  struct result_1 <8,cuX\  
  { ne^imht  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _V\Bp=9W  
} ; dg^L=  
je]}R>[r5  
template < typename T1, typename T2 > @^uH`mc  
  struct result_2 8uA,iYD  
  { ]THPSw_y8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =|=.>?t6Z0  
} ;  x]z2Z*  
} ; @BNEiOAZ#  
c sfgJ^n  
^ "\R\COQ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _D|^.)=U|  
f  nI|  
template < typename Func, typename aPicker > bO<CR  
class binder_1 hTwA%  
  { 'g9"Qv?0{`  
Func fn; [V}S <Xp  
aPicker pk; IJ/sX_k  
public : e${)w-R/e  
}W ^: cp  
template < typename T > ~b:Rd{  
  struct result_1 T 6~_Q}6  
  { T7f ${  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; A=kH%0s2p@  
} ; ?-Vjha@BO  
w4fW<ISg  
template < typename T1, typename T2 > +kFxi2L6  
  struct result_2 ,6r{VLN  
  { B*E2.\~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i<(Xr  
} ; Dr6A ,3B  
bBY^+c<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5^j45'%I  
xzx$TUL  
template < typename T > Iuh/I +[7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +CI1V>6^  
  { F-*2LMe  
  return fn(pk(t)); ?ByM[E$  
} xz:J  
template < typename T1, typename T2 > y_.!!@,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n6k9~"?  
  { wM|" I^[  
  return fn(pk(t1, t2)); `~cuQ<3Tn  
} 1nu^F,M  
} ; }@r{?8Ru  
Ve 4u +0  
*@TZ+{t  
一目了然不是么? N;+[`l  
最后实现bind [{X^c.8G)  
?:Bv iF);/  
+[xnZ$Iev  
template < typename Func, typename aPicker > (xq%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?h1H.s2X  
  { }ZqW@ -  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &Ni`e<mP  
} )>c>oMgl  
[= |jZVhT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b pv= %  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 m:hY`[ f6  
''|#cEc)  
十一. phoenix C2{lf^9:&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: D0N9Ksq  
kEd@oC  
for_each(v.begin(), v.end(), =H|6 GJ  
( nF5qw>t#  
do_ c_" ~n|  
[ kD}Y|*]5-5  
  cout << _1 <<   " , " #A8@CA^d  
] P/`I.p;  
.while_( -- _1), CX m+)a-L  
cout << var( " \n " ) m5Tr-w$QY  
) "5A&_E }3  
); pZU9^Z?~6  
ci+tdMA  
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: <ioO,oS'  
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 F H1Z 2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |g3?y/l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >YUoh-]`  
rhL"i^  
,E.' o=Z  
template < typename Cond, typename Actor > ] 7 _`]7p  
class do_while hTbI -u7BF  
  { !'Q -yoHKD  
Cond cd; |A8/FU2{  
Actor act; WF\)fc#;_o  
public : ZR\VCVH\^  
template < typename T > 21(p|`X  
  struct result_1 sFBneBub  
  { 1[ ]&(Pa  
  typedef int result_type; 0D8K=h&e  
} ; v<fnB  
A?G^\I~v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !yhh8p3  
aAy'\T$x.  
template < typename T > |T{C,"9y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #Eb5:;  
  { f>ZyI{  
  do ^`<w&I@  
    { q%5eVG  
  act(t); q:<{% U$  
  } 2c/Ys4/H4]  
  while (cd(t)); y ^;l*qq  
  return   0 ; _f6HAGDN  
} iX\W;V  
} ; C4}*) a  
YSaJeU>@  
D/=5tOy  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mR;qMX)0h  
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。 @zgdq  
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。 SwU\ q]^|Z  
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。 vF?5].T  
下面就是产生这个functor的类: [ 4;Ii  
qp}Ma8+  
'<0J@^vZ  
template < typename Actor > I=;+n-  
class do_while_actor lHZU iB  
  { ^GBe)~MT  
Actor act; nhN);R~o"1  
public : X";@T.ZGut  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w}{5#   
5Q=P4w!'  
template < typename Cond > Pf F=m'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]x&u`$F  
} ; z5bo_Eq  
"@9? QI}  
<9sO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %_UN<a  
最后,是那个do_ ,|88r=}  
Z`&4SH=j  
X w.p  
class do_while_invoker iVfgDo  
  { L}m8AAkP[  
public : pZyQY+O  
template < typename Actor > Jl "mL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n8hRaNHl2  
  { y ?G_y  
  return do_while_actor < Actor > (act); E\u#t$  
} .`CZUKG  
} do_; R<x'l=,D(  
e:AHVep j{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A6oq.I0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G Xt4j  
最后来说说怎么处理break和continue uGs; }<<8  
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。 ~r{5`;c  
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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