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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bP[/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Lv"83$^S9  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, w K+2;*bI  
?!ig/ufZ  
,DjZDw  
u'C4d6\wS  
  class filler a ]*^uEs  
  { DRnXo-Aaj  
public : -p 1arA  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Co M8  
} ; l40$}!!<  
6 eBQ9XV  
LLMkv!%D  
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:  Y+N87C<  
sr\MQ?\fB  
DmYm~hzJ  
`i}\k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); W$&Q.Z  
6 B )   
]PFc8qv{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fAK  
?'%&2M zM  
}5gQZ'ys'  
)\e_I\-  
二. 战前分析 _ n>0!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 4xlsdq8`t  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 :p{iBDA  
f,$CiZ"  
`4o;Lz~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &45.*l|mo  
  /* --------------------------------------------- */ 9H<:\-:  
vector < int *> vp( 10 ); P>H'od  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Av'H(qB\K  
/* --------------------------------------------- */ 4DNZ y2`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ecb[m2z  
/* --------------------------------------------- */ ,W#y7 t  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $?GF]BT  
  /* --------------------------------------------- */ zUh(b=,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D -jew&B  
/* --------------------------------------------- */ ,UP6.C14  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R'{V&H^Z  
UY==1\  
@U&|38  
GV9"8M Z6  
看了之后,我们可以思考一些问题: .sLx6J%  
1._1, _2是什么? au8) G_A  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 sU8D;ML7  
2._1 = 1是在做什么? U;^{uQJ+,  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 3RD Q{&J:  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 .RT5sj\d  
5Hr"}|J<8  
UkdQ#b1  
三. 动工 [~J4:yDd=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N9i>81tY  
d&fENnt?h  
B!5gD   
r4-r z+x  
template < typename T > jj^CW"IB  
class assignment Q|0[B4e^:  
  { m\t %wr  
T value;  E$G8-  
public : &1I0i[R  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,+JAwII>O  
template < typename T2 > ;c'jBi5W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F8pLA@7[  
} ; g><sZqj8tt  
W6)A":`  
"];19]x6q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ie_wJ=s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |HL1.;1  
/g_}5s-Z  
6Us#4 v,  
]6%| L  
  class holder 3A+d8fwi  
  { `527vK 6  
public : dkXK0k  
template < typename T > 7==Uoy*O  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4g6d6~098;  
  { eX=W+&lj  
  return assignment < T > (t); DukCXyB*l  
} ?(mlt"tPk  
} ; -O ej6sILO  
?&Lb6(}e  
/JvNJ f  
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: kY*D s;  
Pp}j=$&j\  
  static holder _1; `=FfzL  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X&K1>dgWP  
$FD0MrB_+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P'g$F<~V  
而不用手动写一个函数对象。 !#>{..}}3  
_xbVAI4  
3 D\I#g  
lc*<UZR  
四. 问题分析 aK,G6y  
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。 P2lj#aQLS  
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。 :imp~~L;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wp} PQw:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rHP5;j<]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 chxO*G  
,l~i|_  
五. 问题1:一致性 $oh}!Smt  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {| Tl3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]/U)<{6  
:V8 \^  
struct holder Ix}:!L  
  { Jz3u r)|  
  // Og^b'Kx/  
  template < typename T > `,xKK+~YG-  
T &   operator ()( const T & r) const gi~*1RIel;  
  { ]m YY1%H8M  
  return (T & )r; 'H97D-86/  
} >d_O0a*W-  
} ; aQcJjF5x  
oKzLt  
这样的话assignment也必须相应改动: @q|I$'K]x  
p*vEVo  
template < typename Left, typename Right > b]@^SN9  
class assignment INi(G-!g  
  { /-1[}h%U'  
Left l; rIy,gZr.U  
Right r; ^xFZ;Yf  
public : 8n NRn[oS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W* N^Gp@  
template < typename T2 > =`u4xa#m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 06L/i,  
} ; ,|}Pof=]xk  
&_G^=Nc,H  
同时,holder的operator=也需要改动: 81`-xVd  
;jS~0R  
template < typename T > A[^fG_l4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?9.SwIxU&  
  { *GD?d2.6j  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R0 AVAUG  
} <w<&,xM  
~^ Q`dJL  
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。 hjs[$ ,1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  {|a=  
r+ k5Bk'  
return l(rhs) = r; 9*U3uyPi  
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。 Yq}(O<ol  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $3w a%"  
+O2T%  
template < typename Tp > @LqLtr@A  
class constant_t L^!E4[ ^4  
  { a}EO7tcg,  
  const Tp t; 1UT&kD!si  
public : z q _*)V  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} iW9G0Ay  
template < typename T > '+JU(x{CCl  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const M|6 l  
  { B^Fe.ty  
  return t; 1>|2B&_^  
} 5Z@OgR  
} ; #Fm,mO$v  
\%g# __\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XcD$xFDZ  
下面就可以修改holder的operator=了 -YPUrU[)  
:/A3l=}iV  
template < typename T > EA) K"C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const B=8],_  
  { +O8rjVg)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `2.[8%6  
} krnxM7y  
_vr> -:G  
同时也要修改assignment的operator() ;Hk{bz(  
Y|stxeOC  
template < typename T2 > H$^IT#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -T$%MX  
现在代码看起来就很一致了。 )! +~q!A  
j]~;|V5Z  
六. 问题2:链式操作 nJC/yS |  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6R1}fdHvP  
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。 8&t3a+8l  
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。 *.qm+#8W  
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。 $q%r}Cdg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^}8qPBz  
;n`SF~CU  
template < typename T > Ti:PKpc  
struct result_1 K8,Q^!5]"  
  { .ww~'5b0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2<q.LQ}<  
} ; 41dB4Td5t  
:QGgtTEV""  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: vVBu/)  
M^S <G  
template < typename T > :rR)rj'  
struct   ref v!~tX*q  
  { AYb-BaIc  
typedef T & reference; a/p} ?!\  
} ; }JPLhr|d^  
template < typename T > gn,D9d+  
struct   ref < T &> &BxDS .  
  { p$.m=+K~  
typedef T & reference; _/xA5/V  
} ; awu18(;J  
\7]0vG  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0;6eSmF  
l4: B(  
template < typename T > tr?U/YG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ; D'6sd"  
  { >x'R7z23  
  return l(t) = r(t); N5K\h}'%  
} Z8 eB5!$  
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。 csK;GSp}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Qze.1h  
3&`LVhx  
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 fD:BKJQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L"[2[p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L/*D5k%J  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =2J^ '7  
最后的布局是: 7H=V|Btnc  
                Add 9:9gam  
              /   \ 3:wN^!A}ve  
            Divide   5 C6` Tck!  
            /   \ UmEc")3  
          _1     3 b;xn0sDn#  
似乎一切都解决了?不。 j3=%J5<  
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。 dBRK6hFC  
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。 )wqG^yv  
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: ^L4"X~eM  
Rq`d I~5!b  
template < typename Right > yX7P5c.   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const kD*r@s]=  
Right & rt) const .30eO_msK  
  { 1buVV]*~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tXXnHEz  
} ]Y;5U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *TyLB&<t  
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。 ! mb<z^>5  
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。 ^ jYE4gHM  
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。 Q  h~  
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。 K&'Vd@  
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? ' Bx"i  
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: ,::f? Gc7j  
(baBi9<P=  
template < class Action > e|1.-P@  
class picker : public Action Ah :d2*SR4  
  { [ikW3 '99,  
public : yt+d f0l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [x[ nTIg  
  // all the operator overloaded ;)Fc@OXN>  
} ; W @ ?*~  
Fswr @du  
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。 K3dg.>O  
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: WzhY4"p  
_ ci8!PP  
template < typename Right > GtLn h~)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const a1dkB"Zp.p  
  { 2I$-&c]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O= 84ZP%  
} qbx}9pp}g  
_=Y HO.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2'U+QK@  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 &zV; p  
@V=HY  
template < typename T >   struct picker_maker 5c ($~EFr  
  { X+KQ%Efo  
typedef picker < constant_t < T >   > result; v{8W+  
} ; NTV@,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > CaB@,L  
  { S; Fj9\2)I  
typedef picker < T > result; B`w@Xk'D  
} ; pq +~|  
>(He,o@M  
下面总的结构就有了: i87+9X  
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。 W&=F<n`  
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。 ab8F\%y-8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;d<RP VE:  
至此链式操作完美实现。 kO}Q OL4  
|%$mN{  
{Rtl<W0  
七. 问题3 2fFGS.l  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 (@i2a  
ItxC}qT  
template < typename T1, typename T2 > tlyDXB~+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dV7~C@k6k8  
  { ydMfV-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Nhrh>x[wJ  
} hZtJ LY  
1X-fiQJe  
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: G[lNgVbU@  
C ^ 1;r9  
template < typename T1, typename T2 > <IwfiI3y  
struct result_2  % Z-B{I(  
  { =bh.V@*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~]78R!HJ  
} ; <G60R^o  
DAVgP7h'  
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? ^3lEfI<pBm  
这个差事就留给了holder自己。 !Ct'H1J-  
    94'0X  
D:#e;K  
template < int Order > ' }T6dS  
class holder; wvz_)b N~A  
template <> cr>"LAi  
class holder < 1 > R4 AKp1Y  
  { Sp\ 7  
public : {GhM,-%e  
template < typename T > !b{7gUjyI  
  struct result_1 :<PwG]LO  
  { [DSD[[ z[  
  typedef T & result; S*'  
} ; 7q@>d(xho  
template < typename T1, typename T2 > b |JM4jgK  
  struct result_2 ZnZ`/zNO  
  { S r4/8BZ  
  typedef T1 & result; ~L?q.*q  
} ; !9g >/9h  
template < typename T > ~9JLqN"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HOb0\X  
  { dU.H9\p  
  return (T & )r; }gtkO&  
} IgNL1KRD  
template < typename T1, typename T2 > dFzlcKFFD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M&ec%<lM  
  { ]#P>wW  
  return (T1 & )r1; Y N*"q'Yz_  
} Hq."_i{I  
} ; -iySU 6  
vJfj1 f  
template <> pa2cM%48  
class holder < 2 > ~O~R,h>  
  { U( (F<  
public : -J(93@X 9  
template < typename T > 'Ej&zh  
  struct result_1 bFwc>  
  { <,huajQs  
  typedef T & result; zOT(>1'  
} ; u 4$$0 `  
template < typename T1, typename T2 > hM~zO1XW  
  struct result_2 gQlL0jAV  
  { "FH03 9  
  typedef T2 & result; #n6<jF1G  
} ; gF8n{b  
template < typename T > Pj7n_&*/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RJ~I?{yR0[  
  { [.LbX`K:  
  return (T & )r; qIg^R@  
} sY@x(qkIOc  
template < typename T1, typename T2 > b5Vn_;V*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lbnH|;`$]m  
  { G !;<#|a  
  return (T2 & )r2; 5|Hz$oU  
} rFU|oDF  
} ; /p7-D;  
vj4n=F,Z  
WN9K*Tt~o&  
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> >。 C ]+J  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: | x/Z qY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: MNV OloA  
m+'vrxTY  
return l(i, j) = r(i, j); !)+8:8H'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3%DDN\q\u  
" twq#Alx  
  return ( int & )i; \K%A}gnHe  
  return ( int & )j; s2;b-0  
最后执行i = j; _S3qPPo3l]  
可见,参数被正确的选择了。 =.yKl*WV{  
%2z] 2@  
0zrZrl  
2-x#|9  
Y=tx kN  
八. 中期总结 *Rj(~Q/t  
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: sJB::6+1(|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *\T ]Z&E"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 FCPi U3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (|_N2R!  
}RN&w ]<  
$*z>t*{7  
#t?tt,nc}  
j/PNi@  
iw?*Wp25  
九. 简化 3lT>C'qq  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 UCL aCt -  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cr"AK"TQ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:  g1B[RSWv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 '/ v@q]!  
  +-*/&|^等 @WfX{485  
2. 返回引用。 1GI/gc\  
  =,各种复合赋值等  k.("<)  
3. 返回固定类型。 1:VbbOu->V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) TaTs-]4  
4. 原样返回。 kZJ.G  
  operator, )ND%MYJSq  
5. 返回解引用的类型。 g}Esj"7  
  operator*(单目) i{5,mS&  
6. 返回地址。 ncCgc5uP  
  operator&(单目) x9s1AzM{  
7. 下表访问返回类型。 YMfjTt@Q  
  operator[] '980.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 NB[(O#  
  operator<<和operator>> L-QzC<[F/  
;!H|0sv  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 TX7]$Wj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M->$ 'Zgh`  
AV:P/M^B  
template < typename Left > 5\\a49k.p  
struct value_return U f <hzP  
  { 5^7q 2".  
template < typename T > l-G] jXu  
  struct result_1 dzn[4  
  { C=uYX"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; FEzjP$  
} ; ubZcpqm?Q  
#CYDh8X<i  
template < typename T1, typename T2 > d]<S/D'i  
  struct result_2 7GVI={ b  
  { Z[pMlg6Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /Xo8 kC  
} ; ">D7wX,.>  
} ; ERQc1G]3Dd  
j!;y!g  
qTD^Vz V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]31UA>/TI  
Ccx1#^`  
下面我们来剥离functor中的operator() ?N/6m  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1?j[ '~aE  
@x @*=  
return l(t) op r(t) Fo@cz"%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _0: }"!Gq  
return op l(t) S#wy+*  
return op l(t1, t2) kvo V?<!  
return l(t) op N +M^e`H  
return l(t1, t2) op MzudCMF  
return l(t)[r(t)] n13#}i {tm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "x P2GZ  
1*o=I-nOa  
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: H:jx_  
单目: return f(l(t), r(t)); {ICW"R lcs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d?Y|w3lB  
双目: return f(l(t)); EBl?oN7E  
return f(l(t1, t2)); KqNbIw*sR  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]1k"'XG4,  
jQIb :\0#  
struct meta_divide zIE{U  
  { TC$)::C1  
template < typename T1, typename T2 > U1!#TD)@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <yq kJ  
  { 4' MmT'  
  return t1 / t2; -xk.wWpV  
} |1[3RnG S  
} ; UBZ37P  
mtunD;_Dek  
这个工作可以让宏来做: 2MQ XtK  
bxrT[]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N(W;\>P  
template < typename T1, typename T2 > \ X@ j.$0 eK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; k6b0&il  
以后可以直接用 @V>BG8Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jFr[T  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 d%wy@h  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 2/ES.>K!.  
 <RaM@E  
ZJ Ke}F`l  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 N ">4I)  
k(bDj[0q^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > psaPrE  
class unary_op : public Rettype ;)'@kzi  
  { a6<UMJ  
    Left l; & uMx*TTY  
public : d)yu`U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} iXsX@ S^F  
<jwQ&fm)/R  
template < typename T > "7X[@xX@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RcG 1J7#i  
      { 4[VW~x07  
      return FuncType::execute(l(t)); *?v_AZ  
    } %/:0x:ns  
}\$CU N  
    template < typename T1, typename T2 > 4J9VdEKk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )4tOTi[  
      {  Z,Z4Sp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >=+: lD  
    } `k]2*$%  
} ; cKM#0dq  
)d$FFTH  
5z~O3QX  
同样还可以申明一个binary_op )nM<qaI{  
XTro;R=#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _yN&+]c  
class binary_op : public Rettype hq|I%>y  
  { hzcSKRm  
    Left l; A6Vb'Gqv{  
Right r; S8Ec.]T   
public : km,I75o.  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GVK c4HGt  
C4H$w:bVk  
template < typename T > bCL/"OB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KKcajN  
      { h; "pAE  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /a7N:Z_Bz  
    } iz-B)^8.  
7RZ HU+  
    template < typename T1, typename T2 > # H)\ts  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3o^~6A  
      { "969F(S$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $No^\.mV  
    } |QHIB?C?`  
} ; zb,YYE1  
nIEIb.-  
1/tyne=m  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 uGU-MC *  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ZuNUha&a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lKBI3oYn  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 E@J}(76VS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "UUoT  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ecMpU8}rR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @>q4hYF  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) c yH=LjgJf  
下面是修改过的unary_op >uP1k.z'I  
|<2<`3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > OIY  
class unary_op j*_>/gi  
  { RHu4cK!5  
Left l; IO{iQ-Mg  
  _+ERX[i  
public : x }.&?m  
jP31K{G?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l{8t;!2t  
Ij?Qs{V  
template < typename T > S9E<)L  
  struct result_1 nkkUby9  
  { q22@ZRw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bC,SE*F\  
} ; `,s0^?_  
c|F26$rv  
template < typename T1, typename T2 > 49Hgq/uO  
  struct result_2 d(q2gd@  
  { F> b<t.yV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 98Im/v  
} ; Q(BM0n)f  
vpP8'f.  
template < typename T1, typename T2 > = /kT|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]ZS/9 $  
  { 4`p[t;q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); bJB* w  
} ksV ^Y=]  
lTZcbaO?]  
template < typename T > 7!q.MOYm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I{7Hz{  
  { 2l}3L  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5[A4K%EL  
} |$`I1  
, R $ZZ4  
} ; }^ZPah  
+f\r?8s  
}O8#4-E_Ji  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug N=;VS-  
好啦,现在才真正完美了。 c59l/qoz  
现在在picker里面就可以这么添加了: w6 .J&O  
J-Wphc!m  
template < typename Right > NplkhgSj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +$D~?sk  
  { h9j/mUwV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "kkZK=}Nv  
} ~ MW_=6U  
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。 E{E%nXR)  
`YPNVm<3)  
z=a{;1A  
av}pT)]\  
X] v.Yk=wu  
十. bind v`9n'+h-c6  
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:J{m0  
先来分析一下一段例子 nnBl:p>< k  
"~aCW~  
M;F&Ix  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y3pr(w9A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s(M8 Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 zIgD R  
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。 kV3Zt@+  
我们来写个简单的。 or..e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9UeK}Rl^n  
对于函数对象类的版本: tS&rR0<OW  
$.-\2;U  
template < typename Func > 3*$)9'  
struct functor_trait ,MdK "Qa>  
  { VJ$UpqVm  
typedef typename Func::result_type result_type; rg{|/ ;imT  
} ; ay,E!G&H  
对于无参数函数的版本: 0s8w)%4$  
[_?dpaTt  
template < typename Ret > h?ZxS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `+O7IyTM A  
  { U#U nM,3%  
typedef Ret result_type; dS m; e_s  
} ; Q`7.-di  
对于单参数函数的版本: O6$d@r;EK]  
x)Ls(Xh+g  
template < typename Ret, typename V1 > #DFfySH)A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _}(ej&'f  
  { CDTM<0`%  
typedef Ret result_type; dCkk5&2n  
} ; 'lD"{^  
对于双参数函数的版本: `c~J&@|  
/"%(i#<)xs  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > YB1uudW9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >2w^dI2  
  { ).b,KSi  
typedef Ret result_type; Dw6mSsC/  
} ; fNnemn@>  
等等。。。 QZs ]'*=#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >MeM  
A%$ZB9#zQ  
template < typename Func > A\v(!yg  
struct func_return mWPA]g(  
  { o6[aP[~F  
template < typename T > -x?I6>{  
  struct result_1 zZax![Z  
  { b,Vg3BS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ',Q|g^rF]  
} ; ?\.aq p1B  
jJK`+J,i}X  
template < typename T1, typename T2 > M)JKe!0ad1  
  struct result_2 ]'iOV-2^'  
  { GF=rGn@,)`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h vO  
} ; RU_wr<  
} ; AYP*J  
9$[PA jwk  
v?=y9lEH@%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $ rU"Krf67  
/eO :1c  
template < typename Func, typename aPicker > hE|W%~Jx  
class binder_1 y`|86` Y  
  { 5u89?-UD  
Func fn; [ u.r]\[J  
aPicker pk; ~>"m`Q&[  
public :  UqwU3  
# zbAA<f  
template < typename T > ;LXwW(_6d  
  struct result_1 6B=: P3Y  
  { &{uj3s&C   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; L]kd.JJvy  
} ; iX|K4.Pz{  
{)?:d6"  
template < typename T1, typename T2 > ^tTASK  
  struct result_2 js..k*j  
  { a7@':Rb n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fFYfb4o  
} ; rV_i|  
5w+KIHhN|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J6[V7R[\  
m0Geq.  
template < typename T > VchI0KL?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YLsOA`5X  
  { j"F?^0aR,Q  
  return fn(pk(t)); ?`lD|~  
} e=^^TX`I  
template < typename T1, typename T2 > YT`,f*t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B%^W$7 q  
  { hl]q6ZK!6  
  return fn(pk(t1, t2)); ZQk!Ia7  
} D 0 O^=v|  
} ; (hJ&`Tt  
"P9(k>  
1.tAl6]  
一目了然不是么? \47djmG-  
最后实现bind D){my_ /  
TtQ'I}7q  
.0Kc|b=w  
template < typename Func, typename aPicker > x:K~?c3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {sfA$ d0  
  { 6Hp+?mmh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l+a1`O  
} =(]Z%Q-V  
g\% Z+Dc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F )Iz:  
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。 bu9.Hv T'  
z"97AXu  
十一. phoenix } J[Z)u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `/O AgV"`  
#CV]S4/^  
for_each(v.begin(), v.end(), *4ido?  
( H76iBJ66  
do_ BsU}HuQZQ  
[ C-@[=  
  cout << _1 <<   " , " .P <3+  
] 4*ZY#7h  
.while_( -- _1), 5a-x$Qb9  
cout << var( " \n " ) s&hr$`V4  
) !Ii[`H  
); wRvh/{xB  
>%ovL8F  
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: : r(dMU3%  
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 6w=`0r3hy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f14^VTzP/#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Z5E; FGPb  
&+n9T?+b  
9Ta0Li  
template < typename Cond, typename Actor > $AT@r"  
class do_while hrm<!uKn  
  { rlaeqG  
Cond cd; Wqkzj^;"G  
Actor act; xeL"FzF:V  
public : ~o>Gm>5!HH  
template < typename T > 0-uw3U<  
  struct result_1 `% QvCAR  
  { nTv}/M&  
  typedef int result_type; ESNI$[`  
} ; *i}X(sfe  
pB4Uc<e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} FieDESsX>  
^nK<t?KS  
template < typename T > @AF<Xp{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =gs-#\%  
  { s-_D,$ |  
  do e{7\pQK  
    { &iInru3  
  act(t); fz\Q>u'T  
  } vjq2(I)u  
  while (cd(t)); 'Y/0:)  
  return   0 ; CVW T >M<  
} ~W[I  
} ; HT6 [Z1  
G.H8 ><%  
!uQT4< g  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {Q3OT  
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。 X3\PVsH$K  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 7IkPi?&{  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 !JDr58  
下面就是产生这个functor的类: {2h *NFp  
a$ "nNmD?  
7-``J#9=  
template < typename Actor > RkE)2q[5  
class do_while_actor _Xt/U>N  
  { Qz,2PO  
Actor act; 9F>`M  
public : 393c |8M  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} l!f_ +lv  
x%l(0K  
template < typename Cond > =P]Z"Ok  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .;]WcC<3  
} ; T82 `-bZ  
hBjU(}\3  
#NW+t|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。 4<i#TCGex3  
最后,是那个do_ NX& dJ 6a  
?> }p'{I  
A?H#bRAs  
class do_while_invoker 8>9Mh!t}(I  
  { hzsQK _;S  
public : WT'-.UX m  
template < typename Actor > m$p}cok#+S  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <= o<lRU  
  { ~_fc=^o  
  return do_while_actor < Actor > (act); pUHgjwT'U  
} @3.Z>KONx  
} do_; zMv`<m%  
ij$NTY=u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X"!j_*&ED  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8"j$=T6;W  
最后来说说怎么处理break和continue KnkmGy  
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。 |dgiW"tUm  
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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