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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^> d"D  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q|Pm8{8  
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, dI,H:g  
G~lnX^46"  
a'G[ !"  
K8iQ?  
  class filler d/?0xLW  
  { { 6*UtG  
public : xUs1-O1i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} H#`&!p  
} ; su=]gE@  
B<!wh  
1N8YD .3  
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: # WL5p.  
No/D"S#  
Zvz}Z8jW  
zy9W{{:P(1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); SMm$4h R  
3V/|"R2s  
y*sqnzgF  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \?k"AtL  
du=[r  
m`3gNox  
b@1";+(27  
二. 战前分析 H: ;S1D  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 6}mSA@4&  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 u7u1lx>S  
+Kg3qS"  
e]d\S] 5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k*T&>$k}^  
  /* --------------------------------------------- */ hniTMO  
vector < int *> vp( 10 ); qQ<7+z<4KP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %aJ8wYj*  
/* --------------------------------------------- */ Luh*+l-nO  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); y=WCR*N  
/* --------------------------------------------- */ cT^x^%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'P >h2^z  
  /* --------------------------------------------- */ FiNB$A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rOq>jvy  
/* --------------------------------------------- */ V_Y2@4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g>Kh? (  
cNuBWLG  
cA B^]j  
`>$l2,  
看了之后,我们可以思考一些问题: I* JSb9r  
1._1, _2是什么? yi1V\8DC  
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。 fL R.2vJ  
2._1 = 1是在做什么? ez*O'U  
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。 cU=/X{&Om  
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。 [IuF0$w=dj  
|G>Lud  
=^3B&qQNq  
三. 动工 Js8d{\0\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: UXV>#U?  
cX-) ]D  
/SYzo4(  
WO6;K]  
template < typename T > T_?,?  
class assignment GI*2*m!u  
  { h]okY49hY  
T value;  *}`D2_uP  
public : vJ!<7 l&  
assignment( const T & v) : value(v) {} *Ry "`"  
template < typename T2 > 5},kXXN{+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $P~Tt4068  
} ; 3MFb\s&Fq  
ID v|i.q3  
r*s)T`T}}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |h1 Y3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lw 9 rf4RF  
cY\"{o"C  
O0#9D'{  
~ f>km|Q{u  
  class holder (&Z`P  
  { -7l)mk  
public : ZvO,1B  
template < typename T > ;;l-E>X0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o8lwwM*  
  { -nrfu)G  
  return assignment < T > (t); v/lQ5R1  
} }fKpih  
} ; 27KfT] =  
a7Rg!%r  
g{06d~Y  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: cH%#qE3  
0FD+iID  
  static holder _1; WKPuIE:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c 7uryL  
Syj7K*,%bZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O(QJiS  
而不用手动写一个函数对象。 ^iq$zHbc0u  
+'!vm6  
x,SzZ)l-9  
UN*XLHio  
四. 问题分析 wsNM'~(  
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。 Mw+8p}E  
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。 *6e 5T  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d4zqLD$A  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^d2bl,1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 T&`H )o  
cU'^ Ja?%  
五. 问题1:一致性 Lcyj, R  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| _n+./ B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #e8NF,H5  
KzC`*U[  
struct holder ;ywQk| r  
  { pP6pn~ }  
  // W=T}hA#`  
  template < typename T > Eo }mSd  
T &   operator ()( const T & r) const xc+h Fx  
  { hVcV_  
  return (T & )r; u*$ 1e  
} U0:tE>3`  
} ; 2x7%6'  
m mj6YQ0a  
这样的话assignment也必须相应改动: ES#K'Lf  
IuQY~!  
template < typename Left, typename Right > SrVJ Q~ :>  
class assignment jreY'y:  
  { e/<Og\}P/  
Left l; }~RH!Q1  
Right r; ,4wZ/r> d  
public : Lc<C1I 5=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W|FPj^*t  
template < typename T2 > GUyc1{6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } EI29;  
} ; 'J`%[,@V  
xv{iWJcs  
同时,holder的operator=也需要改动: m_z1|zM}o  
H+>l][  
template < typename T > ZdD]l*.\i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Rz!E=1Y$  
  { f}'E|:Z 7k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); n2+eC9I  
} :h&*<!O2B`  
{]}}rx'|P  
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。 e ga< {t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :hp=>^$Y  
/L1qdkG  
return l(rhs) = r; WBA0! g98  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 F:CqB|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dB`YvKr#  
P==rY5+s`  
template < typename Tp > ;,y9  
class constant_t zA![c l>$  
  { @])qw_  
  const Tp t; RJ%~=D  
public : l*]L=rC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} By 8C-jD  
template < typename T > ^L;`F  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yp=2nU"o  
  { B=/*8,u  
  return t; 8yH) 8:w  
} bYEq`kjzc  
} ; ~T')s-,l,:  
5 s>$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sY t8NsQ  
下面就可以修改holder的operator=了 3H%oTgWk  
K@6tI~un  
template < typename T > j`\}xDg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]OoqU-q  
  { 1(Kd/%]{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .! LOhZ  
} TZq']Z)#  
j"E_nV:Qc  
同时也要修改assignment的operator() %cD7}o:u  
1x]U&{do  
template < typename T2 > i%M2(8&^Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;fhFv&`mE  
现在代码看起来就很一致了。 *N$#cz  
?R0sY ?u  
六. 问题2:链式操作 HzM^Zn57%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 e jwFQ'wTx  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 67Ai.3dR  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 H;<hmbN?d  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 h]<Ld9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;b$(T5  
.3,s4\.kT  
template < typename T > :<s)QD  
struct result_1 iuq-M?1  
  { GP uAIoBo  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ] w FFGy  
} ; }`yIO"{8n  
MOyQ4<_  
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: un[Z$moN"  
lhx6+w  
template < typename T > L^ VG?J  
struct   ref {vAq08  
  { a Kb2:1EQ  
typedef T & reference; "j9,3yJT  
} ; JLRw`V,o7  
template < typename T > fAfsKO*  
struct   ref < T &> PK u+$  
  { UGEC_  
typedef T & reference; q]tPsX5{*  
} ; J;+iW*E:  
)5Kzq6.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A%u-6"  
_ 9Tv*@  
template < typename T > <?,o {  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *;O$=PE  
  { ;*+jCL 2F  
  return l(t) = r(t); /+Xv( B  
} |J2R w f  
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。 G7`7e@{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9xC,i )  
q?&vV`PG5  
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 Tm@mk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y&A*/J4P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0,nDyTS^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]xA;*b;| h  
最后的布局是: 5>q|c`&}E  
                Add 7[:9vY  
              /   \ DPi%[CRH  
            Divide   5 f>5{SoM  
            /   \ $\$5::}r  
          _1     3 <O>r e3s  
似乎一切都解决了?不。 9>qR6k ?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 T?)?"b\qz  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 :=^JHE{  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: %? _pSH}$!  
) ]U-7  
template < typename Right > JMw1qPJQ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r<Ll>R  
Right & rt) const xe|o( !(  
  { N/Z3 EF_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A--Hg-N|  
} YQiTx)_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9~<HTH  
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。 d> `9!)  
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。 |~W!Y\l-  
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。 YrjF1hJ  
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。 -d6| D?}S  
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? mKPyM<Q  
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: L\5j"] }`  
#5N#^#r"  
template < class Action > MV H^["AeR  
class picker : public Action d5%A64?  
  { ' V;cA$ $  
public : H6x~mZu_:T  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I' ej?~  
  // all the operator overloaded \QstcsEt  
} ; KDuM;  
GrW+P[j9  
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。 AIF?+i%H}  
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: fEWS3`Yy  
pA+W 8v#*  
template < typename Right > sbrU;X_S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x;l\#x/<  
  { {$HW_\w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &|IY=$-  
} t%n1TY,  
UBrYN'QRNt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ja| ! fT  
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。 x,STt{I=  
*]p]mzc  
template < typename T >   struct picker_maker j\("d4n%C  
  { h2zuPgz,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,g#=pdX;  
} ; 1 +O- g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jnYFA[Ab  
  { hUcG3IOBf  
typedef picker < T > result; q[nX<tO  
} ; .KGW#Qk8  
_0 USe  
下面总的结构就有了: (01M0b#  
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。 ~C{d2i  
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。 bPAp0}{Fu  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :O{`!&[>L  
至此链式操作完美实现。 PtCwr)B,  
-wy$ ?Ha  
=K=FzV'_~  
七. 问题3 0iinr:=u  
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。 T/V8&'^i  
ny| ni\6  
template < typename T1, typename T2 > @3K)VjY7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5u MP31  
  { 4$+1jjC]>~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _y#t[|}w  
} 4iBp!k7  
"~9 !o"  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ;WC]Lf<Z^  
29 L~SMf  
template < typename T1, typename T2 > r+217fS>  
struct result_2 KcglpKV`  
  { t;T MD\BU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zy~vw6vu  
} ; ^1BQejD  
u{,e8. Z  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Aj#CB.y  
这个差事就留给了holder自己。 lV: R8^d  
    %'nM!7w@I  
^<'5 V)  
template < int Order > V{p*N*  
class holder; + O=wKsGD  
template <> z*.4Y  
class holder < 1 > #Sr_PEo _  
  { 5vj;lJKcd`  
public :  57Q^ "sl  
template < typename T > x'{L%c>L  
  struct result_1 )C5<puh  
  { N0oBtGb  
  typedef T & result; t>.mB@se|  
} ; +u#;k!B/>  
template < typename T1, typename T2 > ,OsFv}v7  
  struct result_2 |G~LJsXW!v  
  { p [4/Nq,c  
  typedef T1 & result; yjaX\Wb[z[  
} ; 4P( Y34j  
template < typename T > r`pg`ChHv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %<CahzYc6  
  { 5e~\o}]  
  return (T & )r;  #:_qo  
} UM(tM9  
template < typename T1, typename T2 > r j#K5/df  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vcy}ZqWBO  
  { ,di'279|  
  return (T1 & )r1;  ~Jrtm7  
} ]y>)es1  
} ; -Mx"ox  
!Low%rP  
template <> r5h}o)J  
class holder < 2 > bYGK}:T8U  
  {  iUJqAi1o  
public : {5QIQ  
template < typename T > IqJ7'X  
  struct result_1 uIvy1h9m  
  { 0tv"tA;  
  typedef T & result; ce{(5IC  
} ; m_\w)  
template < typename T1, typename T2 > >KmOTM< {  
  struct result_2 97lM*7h;  
  { 8Eyi`~cAiH  
  typedef T2 & result; 0f}zm8p7.  
} ; v=zqj}T  
template < typename T > 9>\P]:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HpSmB[WF  
  { o?$kcI4  
  return (T & )r; ]ppi962Z  
} +dw$IMwb  
template < typename T1, typename T2 > tfW/Mf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const swJ3_WhbdT  
  { \Y&*sfQ  
  return (T2 & )r2; `,gGmh  
} CB{% ~  
} ; ="<5+G  
6!bp;iLKy  
ifTMoC%  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 R]O!F)_/'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kwU~kcM  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v!n\A}^:  
d0$dQg  
return l(i, j) = r(i, j); 23 j{bK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) SQhk)S  
j&6'sg;n)  
  return ( int & )i; 2`hc0 IE  
  return ( int & )j; .}n,  
最后执行i = j; WPi^;c8  
可见,参数被正确的选择了。 YUU|!A8x  
u; \:#721  
mX3~rK>@~  
vp@%wxl!:  
@RGVcfCG)  
八. 中期总结 !Z[dK{ f"  
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: eIBHAdU+g/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .|[ZEXq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 EN />f=%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @ c,KK~{  
eSo/1D  
[,[;'::=o4  
}6ObQa43   
Rp$t;=SMD  
MF:]J  
九. 简化 ]H<5]({F  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 &$F4/2|b%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `##qf@M  
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: [ lZo'o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 d MQ]=  
  +-*/&|^等 B7r={P!0  
2. 返回引用。 [~03Z[_"/  
  =,各种复合赋值等 M:x?I_JG8  
3. 返回固定类型。 &~VWh}=r  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]vj4E"2;  
4. 原样返回。 ,CqJ ((  
  operator, qOy3D~  
5. 返回解引用的类型。 ^*.S7.;2o  
  operator*(单目) 9s\(yC8h  
6. 返回地址。 V\Oe] w  
  operator&(单目) ;/+VHZP;  
7. 下表访问返回类型。  +]Ca_`  
  operator[] Y2709LWmP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 i bA Z*I  
  operator<<和operator>> Ncr38~;w  
;d$PQi  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *fyC@fI>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^DVj_&~  
7L~LpB  
template < typename Left > %"tLs%"7=P  
struct value_return .2?tx OKh  
  { k[lYd k  
template < typename T > c4QegN  
  struct result_1 d~+8ui{-U  
  { 8m,PsUp7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qjcy{@ j  
} ; 2,,zN-9mt  
]-h$CJSY  
template < typename T1, typename T2 > fFP>$  
  struct result_2 T \%{zz_(  
  { s`"o-w\$>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [DrG;k?  
} ; Ei!t#'*D<  
} ; 3GVE/GtU  
)9'eckt  
*>Sb4:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `k y>M-  
'5xf?0@s.  
下面我们来剥离functor中的operator() Z#7T!/28  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *:t]|$;E\  
i!8 o(!I  
return l(t) op r(t) Fx#0 :p  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )=VSERs  
return op l(t) $nN`K*%  
return op l(t1, t2) 86Q\G.h7  
return l(t) op ]jo^P5\h>  
return l(t1, t2) op bg.f';C  
return l(t)[r(t)] XE8~R5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L~e\uP  
2q}M1-^  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: _4qP0LCa  
单目: return f(l(t), r(t)); |lH~nU.*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); A*l(0`aWq  
双目: return f(l(t)); v_Om3i9$E  
return f(l(t1, t2)); +zodkB~)  
下面就是f的实现,以operator/为例 s@C KZ`  
9L3#aE]C  
struct meta_divide c%1 <O!c  
  { *&p`8:  
template < typename T1, typename T2 > zTi %j$o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;)Rvk&J5  
  { |k5uVhN  
  return t1 / t2; d{_tOj$  
} [@D+kL*>  
} ; WK7=z3mu  
U9:?d>7  
这个工作可以让宏来做: ,EPs>#d  
sO7$b@"u.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ca>6r`  
template < typename T1, typename T2 > \ c +Pg[1-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `>:ozN#)\  
以后可以直接用 [s?H3yQ.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A#9@OWV5f  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 cJ9:XWW  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) l:NEK`>i  
(WT0 j  
}W&hPC  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 S.o 9AUv9  
)@DT^#zR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aYQ!`mS::M  
class unary_op : public Rettype v5"5UPi-  
  { X\3IY:Q@T  
    Left l; /BC(O[P  
public : ;u;YfOr  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >L$g ;(g  
3UeG>5R  
template < typename T > jJ% *hDZ6t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f(q^R  
      { SF*! Z2K  
      return FuncType::execute(l(t)); ahgm*Cpc  
    } x7$U  
$q#|B3N%  
    template < typename T1, typename T2 > v8! 1"FYL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X$,#OR  
      { 2YvhzL[um  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #5HJW[9  
    } 5A]IiX4Z  
} ; Zf;1U98oC  
(:3rANY|  
1G/bqIMg63  
同样还可以申明一个binary_op Ve>*KHDSt  
S3nA}1R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F?2(U\k#  
class binary_op : public Rettype vPuPSE%M  
  { .E:QZH'M  
    Left l; ?! dp0<  
Right r; @Tmqw(n{  
public : ` c~:3^?9d  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *LJN2;  
BBw]>*  
template < typename T > 'qBg^c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :HhLc'1Jw  
      { oD_'8G}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,X6.p  
    } DmAMr=p  
*,1^{mb  
    template < typename T1, typename T2 > #p~tkQ:'1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k!E`Xeob  
      { GIQ/gM?Pv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ji {V#  
    } d |Wpub  
} ; cw#p!mOi~  
. (*V|&n  
K V ^ `  
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 G`E%uyjG$j  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *g&[?y`UC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?bbu^;2*f  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?b, eZ+t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,c_[`q\  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 5}gcJjz  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]t_AXKd  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) u{=(] n  
下面是修改过的unary_op oPRvd_~  
reLYtv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m<00 5_Z0Q  
class unary_op [ >#?C*s  
  { ~]?Q'ER  
Left l; &s_O6cqgh  
  QFIdp R.  
public : X tZ0z?  
g<oSTA w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C$ cX{hV  
S*rgYe!E  
template < typename T > W|~Lmdzj  
  struct result_1 msg&~" Z  
  { +g ovnx  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~Bn#A kL  
} ; " M8 j?  
FX)g\=ov  
template < typename T1, typename T2 > (qHI>3tpY  
  struct result_2 T#?KY  
  { {y=H49  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oz%ZEi \bW  
} ; (i>VJr  
Zeyhr\T  
template < typename T1, typename T2 > {c|nIwdB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5~4I.+~8  
  { dsqqq,>Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f33'2PYl  
} x, a[ p\1  
95^w" [}4Q  
template < typename T > h";G vjy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ("o <D{A  
  { 2S}%r4$n}  
  return OpClass::execute(lt(t)); qQ%zSJ?  
} *\m 53mb  
AS`0.RC-  
} ; /78gXHv  
<I'kJ{"  
MGX %U6  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug x_{ua0BLDf  
好啦,现在才真正完美了。 F >2t=r*9  
现在在picker里面就可以这么添加了: LlL\7?_;  
cqr!*  
template < typename Right > eSoOJ[&$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Wcn3\v6_  
  { Y&`Vs(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $bh2zKB)  
} ~\DC )  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ~}w(YQy=y  
uF9p:FvN8  
]oP2T:A  
U#1T HO`  
`zRgP#  
十. bind VkhZt7]K}B  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 u*{hXR-"  
先来分析一下一段例子 +jO1?:Lr  
B`<(qPD  
-\\}K\*MJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7J./SBhB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |f'U_nE#R/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 neJNMdv@T  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 g}|a-  
我们来写个简单的。 fGb(=l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: IV_u f  
对于函数对象类的版本: z,}1K!  
c>{X( Z=2  
template < typename Func > ]ms#*IZ  
struct functor_trait r vVU5zA4H  
  { e{U`^ao`F8  
typedef typename Func::result_type result_type; IB /.i(  
} ; QkZT%!7  
对于无参数函数的版本: o1MI&}r  
b* qkox;j  
template < typename Ret > %~J90a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g$kK)z  
  { UtG@0(6C  
typedef Ret result_type; v<_}Br2I[  
} ; I:u xj%  
对于单参数函数的版本: )QaI{ z  
2{!'L'km  
template < typename Ret, typename V1 > a+szA};  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $&EZVZ{r  
  { 's@v'u3  
typedef Ret result_type; Wt()DG|[  
} ; ,W5pe#n  
对于双参数函数的版本: G{}E~jDi?  
AUcq\Ys  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y.JAtsxD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~YO')  
  { "v/^nH  
typedef Ret result_type; )FT~gl%  
} ; \% !]qv  
等等。。。 "w= p@/C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sn2SDHY  
U# Y ?'3:  
template < typename Func > ?*K;+@EH  
struct func_return f'\I52;FB  
  { ?+D_*'65D  
template < typename T > Run)E*sf  
  struct result_1 9 }|Bs=q  
  { oiJa1X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5*[zIKdt2  
} ; b:\I*WJ  
%Ub"V\1  
template < typename T1, typename T2 > C"k8 M\RW?  
  struct result_2 k7>*fQ89@  
  { 6.~HbN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .hn{m9|U  
} ; pnca+d  
} ; )"|'=  
(k6=o';y  
jr~ +}|@{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 - 4'yp  
G~a;q+7v'$  
template < typename Func, typename aPicker > Hlp!6\gukp  
class binder_1 Otj=vGr0  
  { %bZ3^ ub}t  
Func fn; U|g4t=@ZR  
aPicker pk; # Fw<R'c  
public : t< $9!"  
($7>\"+Tl  
template < typename T > Zg5@l3w  
  struct result_1 M7Cq)cT  
  { :35J<oG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [esjR`u  
} ; ETV|;>v  
)K -@{v^|  
template < typename T1, typename T2 > 5b0Ipg  
  struct result_2 Cq !VMl>hP  
  { 8II-'%S6q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -0YS$v%au>  
} ; 0@C`QW%m  
~ bL(mq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8?W\kf$  
!9356) cV  
template < typename T > 6aK'%K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $.R$I&U  
  { \! Os!s  
  return fn(pk(t));  DC]FY|ff  
} g v&xC 6>  
template < typename T1, typename T2 > +z+25qWi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^(V!vI*  
  { rs~RKTv-  
  return fn(pk(t1, t2)); ;EW]R9HCH  
} ~PHAC@pU  
} ; W!4GL>9m}A  
@NlnZfMu  
QL-((dZ<  
一目了然不是么? 7F4$k4r<  
最后实现bind dZ9[wkn  
Os*,@N3t  
V7N8m<Tf  
template < typename Func, typename aPicker > {{ R/:-6?@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *oY59Yf  
  { QJTGeJ Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); NAZxM9  
} bICi'`  
MkC25  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q !7z4Cn  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。  6?+bi\6  
P}~6 yX  
十一. phoenix ZWG$MFEjl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]d9;YVAU  
lD6hL8[  
for_each(v.begin(), v.end(), &w*.S@  ;  
( 6f?5/hq  
do_ !a[ voUS  
[ QVL92"  
  cout << _1 <<   " , " :o*{.  
] Fb*^GH)J  
.while_( -- _1), AVOqW0Z+y  
cout << var( " \n " ) 8n?P'iM  
) 3VCyq7 B^  
); }LM^>M%  
(5_l7hWY  
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: uWG'AmK_#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 isj<lnQ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 NlU:e}zGR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 16keCG\  
J}i$ny_3OB  
rxI?|}4  
template < typename Cond, typename Actor > ;pU9ov4)  
class do_while x(hUQu 6  
  { 1mJBxg}(  
Cond cd; tJUMLn?  
Actor act; U/&?rY^|  
public : $ZK4Ps -$  
template < typename T > ! D'U:)  
  struct result_1 D(~6h,=m  
  { |LcN_ ,}6  
  typedef int result_type; cwz %LKh  
} ; \kzxt/Ow  
G( nT.\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} LdU, 32  
> 9JzYI^  
template < typename T > _ Eq:Qbw#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \$VtwVQ,b  
  { |C=^:@}ri?  
  do h K@1 s  
    { bRLmJt98P  
  act(t); lR{eO~'~V  
  } #| A @  
  while (cd(t)); Y%^&aacZ  
  return   0 ; GJy><'J,!>  
} 00%$?Fyk  
} ; 1#(,Bq4  
2OAh7'8<  
w]"Y1J(i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). s8WA@)L  
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。 z/F(z*'v  
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。 QD+dP nZu  
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<J$12 "p+  
下面就是产生这个functor的类: Vhz?9i6|g^  
'|J-8"  
}f^K}*sK$5  
template < typename Actor >  3i?{E ^  
class do_while_actor ;g^QH r  
  { ?.v!RdM+  
Actor act; S%Pk@n`z]  
public : 6%U1%;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Gw~^6(Qu  
J^ P/2a#a  
template < typename Cond > cP$b>3O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G&/}P$  
} ; fyYv}z  
O(~`fN?n  
Q'*-gg&)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }}cVPB7   
最后,是那个do_ BtBy.bR  
fk*JoR.o  
>f'n l  
class do_while_invoker ^-~.L: }q  
  { q_OIzZ@  
public : / w_ Sc{  
template < typename Actor > H^K(1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Rk"VFe>r  
  { viD+~j18  
  return do_while_actor < Actor > (act); , *e^,|#  
} 8BE OE<  
} do_; 0w8Id . ,  
<rRm bFH#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 15iCJ p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vFL3eu#  
最后来说说怎么处理break和continue ,":"Op61  
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。 T oy~\  
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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