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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xV @X%E  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v?F~fRH  
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, } :P/eY  
dU+28  
W]{mEB  
T52A}vf4  
  class filler glbU\K> >  
  { zp x  
public : cd)yj&:?Bt  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SE&J)Sj]  
} ; .e%PK  
Z6\OkD  
c7.%Bn,  
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: q$7WZ+Y\  
8Ih+^Y a  
P#-Ye<V~J(  
Ufd{.o[{-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (E )@@p7,:  
(Vnv"= (  
?NoG.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?a+>%uWt  
{>'GE16x  
>/k[6r5  
//S/pCqED  
二. 战前分析 Rqu_[M  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 C qOvVv  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4Ynv=G Qz  
%H Pwu &  
]E$h7I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *o <S{  
  /* --------------------------------------------- */ YMx]i,u'+  
vector < int *> vp( 10 ); C&?Z\$ -/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); KvW {M  
/* --------------------------------------------- */ h3U| ~h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); },zP,y:cH  
/* --------------------------------------------- */ L ldZ"%P  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ZqH.$nXP  
  /* --------------------------------------------- */ [S;ceORx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;G_{$)P.o  
/* --------------------------------------------- */ .&fG_(6|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); VJquB8?H  
=wbgZr^2  
MHNuA,cz  
&-M>@BMy  
看了之后,我们可以思考一些问题: c&4EO|  
1._1, _2是什么? }Fs;sfH  
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。 03Czx`  
2._1 = 1是在做什么? 2loy4f  
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。 OI:G~Wg  
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^VEJc`O  
,=!_7'm  
/o@6? UH  
三. 动工 zl8O @g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fL-lx-~  
uW4 )DT9[5  
kF{'?R5 w  
^\o3V<  
template < typename T > :De@_m  
class assignment W&MZ5t,k=  
  { iN\m:m  
T value; vZhC_G+tGd  
public : -lICoRO#  
assignment( const T & v) : value(v) {} Gs`[\<;LI  
template < typename T2 > \0bao<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } jd>ug=~x  
} ; v/ $~ifY"  
ldFK3+V  
^LAP*R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  al#BfcZW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 47<fg&T  
K;uO<{a)r  
|j2b=0Rpk  
Ui:WbH<b{  
  class holder >]/RlW[  
  { 7\;4 d4u  
public : VK)vb.:  
template < typename T > ]{.iv_I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &7-ENg9 [  
  { zeqwmV=  
  return assignment < T > (t); 3rdrNc  
} ^$>Q6.x?*)  
} ; =qWcw7!"  
:}B=Bk/q  
H^TU?vz} <  
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: S1vUP5cZ  
=\ek;d0Tqb  
  static holder _1; x^sSAI(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;xXD2{q  
D(X:dB50@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s!g06F  
而不用手动写一个函数对象。 `T#Jiq E  
uge~*S  
kq$0~lNI$  
fK 4,k:YC  
四. 问题分析 H6.  
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。  k00&+C  
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。 YqQAogy h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [gkOwU=?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =JW.1;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lWyg_YO@  
px=k&|l  
五. 问题1:一致性 }VU7wMk  
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?| )a=FhSB[G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0Yo(pW,k  
Tfytc$aQ  
struct holder 6uu49x_^L4  
  { ZUd*[\F~!  
  // (~Hwq:=.  
  template < typename T > uQmtd  
T &   operator ()( const T & r) const hfL8]d-  
  {  _(_U=  
  return (T & )r; 8mn zxtk  
} {P7 I<^,  
} ; df R?O#JPU  
 QUb#84  
这样的话assignment也必须相应改动: Aq*,cOF+  
+ab#2~,)  
template < typename Left, typename Right > lxh}N,  
class assignment krSOSW J  
  { [ApAd  
Left l; hmES@^n!_  
Right r; b/g~;| <  
public : 8eDKN9kq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y![//tg  
template < typename T2 > p9Y`_g`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a IgV"3  
} ; eFz!`a^dX  
JfVGs;_,  
同时,holder的operator=也需要改动: ~|R/w%*C  
" o>` Y  
template < typename T > '(fCi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,/Yo1@U  
  { 9oA-Swc[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); FX&)~)  
} <,+6:NmT  
+]S!pyZ"   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 wrEYbb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G1S:hw%rp  
 rT!9{uK  
return l(rhs) = r; L.$+W}  
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。 _Z3_I_lW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B[{Ie G'  
vy{YGT  
template < typename Tp > E|BiK  
class constant_t qp`G5bw  
  { 1+NmiGKg  
  const Tp t; }< m@82\  
public : z! DD'8r>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} db!2nImNu\  
template < typename T > h;KI2k_^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r}~l(  
  { ]&ptld;  
  return t; @zJ#16V i  
} */L;6_  
} ; q t}[M|Q^r  
IfZaK([  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <>JDA(F"  
下面就可以修改holder的operator=了 ?mt$c6-  
9CWUhS   
template < typename T > LE Y Y{G?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [<sBnHbvQ.  
  { !+M H?A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gHlahg  
} ):+H`Hcm  
r`cCHZo/V  
同时也要修改assignment的operator() fXw%2wg  
nu$LWC-  
template < typename T2 > &fj&UBA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _TB\@)\  
现在代码看起来就很一致了。 ;<q@>p[  
DoPm{055J  
六. 问题2:链式操作 \+MR`\|3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ){>;eky  
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。 'EREut,>'  
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。 RkLH}`#  
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。 V_}`2.Pg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &nn.h@zje  
(7ew&u\Li  
template < typename T > LTtfOcrt  
struct result_1 N"t, 6tH  
  { o D* '  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J7QlGm,=  
} ; s !8]CV>  
NE9e br K  
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: o-O/MS   
K)Db3JIIk  
template < typename T > z7PPwTBa  
struct   ref O~,^x$v e  
  { 2 yP#:T/z  
typedef T & reference; t41cl  
} ; Ya9uu@F  
template < typename T > RL&3 P@r  
struct   ref < T &> 7FDraEr#f  
  { o3WkbMJWM  
typedef T & reference; (tq)64XVz  
} ; :za!!^  
*h =7:*n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: v8%]^` '  
NOS5bm&-  
template < typename T > ~!A,I 9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <01B\t7  
  { #^v5Eo  
  return l(t) = r(t); e2*^;&|%  
} g(5s{njL  
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。 v}_$9&|S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s{q2C}=$?D  
@W @L%<  
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 W;-Qze\D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ev?>Nq+Z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z{n=G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ./g0T{&  
最后的布局是: -%N (X8  
                Add ^2??]R&Q  
              /   \ ]Pd*w`R  
            Divide   5 nu3 A'E`'k  
            /   \ r=w%"3vb^  
          _1     3 1_p'0lFe  
似乎一切都解决了?不。 p5H Mg\hT  
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。 c"z%AzUV'  
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。 qe$K6A%Yd  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: #YNb&K n  
SA&wW\Ym]  
template < typename Right > 'RA[_Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 53T2w,?  
Right & rt) const ;I7Z*'5!  
  { ?eO|s5r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); an7N<-?  
} X%-4x   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^$L/Mv+  
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。 f*5"Jh@  
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。 UiSc*_N"  
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。 B 3h<K}  
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。 +|?c_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? >r*Zm2($MR  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: %x *f{(8h  
Kq?7#,_  
template < class Action > ~9c9@!RA2  
class picker : public Action |}}]&:w2  
  { DEs?xl]zO  
public : Kaa*;T![  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l>iU Q&V  
  // all the operator overloaded ZJpI]^9|  
} ; 4[ra  
'!I?C/49k  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 4TKi)0 #7  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:  4{?x(~  
4_Jdh48-d  
template < typename Right > Q.\>+4]1&&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~V&ReW/  
  { dF,FH-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VJ"3G;;  
} }rE|\p>  
(+_J0i t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O,{ (  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ;x#>J +QlG  
%)D7Dr  
template < typename T >   struct picker_maker q{ hq.KZ  
  { +Xp;T`,v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; H1[aNwLr  
} ; k +Oq$Pi  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <@A^C$g  
  { 3EvA 5K.  
typedef picker < T > result; +7^Ul6BB#K  
} ; 6`C27  
~30Wb9eL  
下面总的结构就有了: M\&~Dmd  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 n@Ag`}  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 | #Pc e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DVJc-.x8  
至此链式操作完美实现。 i[pf*W0g  
8j}m\^si  
LXLDu2/@  
七. 问题3 :RsPGj6   
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 |^Es6 .~  
b-?o?}*  
template < typename T1, typename T2 > d_+8=nh3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =]a@)6y  
  { p|d9 g ^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); bJm0  
} hD1AK+y  
\z9?rvT:  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: #!jRY!2Vt  
<o+ 7U  
template < typename T1, typename T2 > p2vBj.*J  
struct result_2 2.D!4+&  
  { NE3wui1 V  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *BsDHq-F~  
} ; P(epG?Qg  
+^? -}v  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? S=,1} XZ  
这个差事就留给了holder自己。 rR@n> Xx  
    "t:.mA<v  
<IyLLQ+v  
template < int Order > tR* W-%  
class holder; 8(5E<&JP  
template <> &&1Y"dFs  
class holder < 1 > yH%+cmp7  
  { U;{,lS2l  
public : F/*fQAa"  
template < typename T > `u~  
  struct result_1 Q *]`t@ q  
  { BhW]Oq&  
  typedef T & result; ;b?+:L  
} ; n>:c}QAJH  
template < typename T1, typename T2 > #)A?PO2  
  struct result_2 CY3\:D0I  
  { (1SO;8k\  
  typedef T1 & result; AKKU-5 B9c  
} ; v?D kDnta  
template < typename T > 7e4tUAiuU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2${,%8"0s  
  { I^O:5x> [l  
  return (T & )r; s$>m0^  
} 8U<.16+5Q  
template < typename T1, typename T2 > y'!p>/%v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _RaVnMJKX4  
  { xUo)_P\_  
  return (T1 & )r1; +z(,A  
} O&gwr  
} ; *KjVPs  
:qCm71*  
template <> c+b:K  
class holder < 2 > oyN+pFVB:$  
  { y>7VxX0xi  
public : E8iadf49  
template < typename T > S?nNZW\6[  
  struct result_1 0J:U\S  
  { Ag>>B9  
  typedef T & result; b*FU*)<4.  
} ; >b4YbLkI#  
template < typename T1, typename T2 > >OKS/(I0  
  struct result_2 1!;"bHpk  
  { Jl}!CE@-  
  typedef T2 & result; C*{15!d:G  
} ; +%e%UF@  
template < typename T > \9>g;qPg}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XU;{28P  
  { f^6&Fb>  
  return (T & )r; M=\d_O#;Z  
} dS3>q<J*a  
template < typename T1, typename T2 > hHfe6P |  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'TK$ndy;7}  
  { f $.\o  
  return (T2 & )r2; SrQ4y`?  
} ;Z!~A"~$>  
} ; s=q%:uCO  
Lt;.Nw  
de=5=>P7  
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> >。 xS H6n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $vgmoJ@X0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: f*|8n$%   
Ypn%[sSOp  
return l(i, j) = r(i, j); d6t)gG*5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) uHUvntr  
YoV^xl6g  
  return ( int & )i; RR~sEUCo{  
  return ( int & )j; 5A2Y'ms,/  
最后执行i = j; |iwM9oO%  
可见,参数被正确的选择了。 B c,"12  
%2@ Tj}xa  
~>N`<S   
.*RB~c t  
AMh37Xo  
八. 中期总结 /@9-!cL  
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: B%%.@[o,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 abTDa6 /`v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 nu469  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor O:`GL1{ve?  
0%h [0jGj  
;uM34^  
eHVdZ'%x  
2p$n*|T&c  
<O,'5+zG%  
九. 简化 h"VpQhi  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 vKU]80T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2|0Je^$|  
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: S F&M (=w<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M(;y~ |e  
  +-*/&|^等 6pM"h5hA  
2. 返回引用。 _qC+'RE3  
  =,各种复合赋值等 ql!5m\  
3. 返回固定类型。 ;x!,g5q"q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O_r^oH  
4. 原样返回。 $:%*gY4~76  
  operator, [ E$$nNs  
5. 返回解引用的类型。 E@5zd@[  
  operator*(单目) 92P ,:2`a  
6. 返回地址。 K?h[.`}  
  operator&(单目) w$DG=!  
7. 下表访问返回类型。 17V\2=Io  
  operator[] 4'+d"Ok  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9O),/SH;:  
  operator<<和operator>> _N>wzkJ  
L]c 8d   
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 zrLhQ3V#>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~fyF&+ibp'  
2^ zg0!z  
template < typename Left > ,3wI~ j=  
struct value_return r:fwrC  
  { H/cs_i  
template < typename T > 20 jrv'f  
  struct result_1 { M`  
  { hVlyEsLg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; IL!BPFG w  
} ; Sp<hai  
kA1RfSS  
template < typename T1, typename T2 > ,$HHaoo g  
  struct result_2 @Djs[Cs<*  
  { cj$,ob&DX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o&CghF  
} ; ot-(4Y  
} ; bq:wEMM4s  
b2a'KczV  
 ]a78tTi  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @; W<dJ<X  
0w^jls  
下面我们来剥离functor中的operator() 6o$Z0mG  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \V._Z>]  
b OW}"  
return l(t) op r(t) OpYmTep#T\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cYsR0#  
return op l(t) G"}qV%"6"  
return op l(t1, t2) !.9l4@z#  
return l(t) op #o"tMh!f  
return l(t1, t2) op ;_x2 Ymw  
return l(t)[r(t)] Vz%"9`r  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H!p!sn  
fwRGT|":B  
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: *^n^nnCwp  
单目: return f(l(t), r(t)); O\%j56Bf  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q{O/xLf  
双目: return f(l(t)); X)I/%{  
return f(l(t1, t2)); &Y 'z?N  
下面就是f的实现,以operator/为例 [70Y,,w  
F/)f,sZF  
struct meta_divide g .3f2w  
  { aWdUuid  
template < typename T1, typename T2 > ,bxz]S1W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m{VL\ g)  
  { e,^pMg~  
  return t1 / t2; JL@F~U9  
} E`~i-kf  
} ; |n)<4%i8J  
DQcWq'yY^  
这个工作可以让宏来做: -H4PRCDH  
D^N[=q99&e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ehU"*9  
template < typename T1, typename T2 > \ se!g4XEWD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P?xA$_+  
以后可以直接用 @ozm;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) iL+y(]  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 c$/<l5Uw  
(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。。。) 5H~@^!7t  
K@HLIuz4t  
(Bsw/wv  
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 R!9qQn?  
f]c <9Q>*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3=IG#6)~C  
class unary_op : public Rettype jBS'g{y-!  
  { aJa.U^1{  
    Left l; FbmsN)mv!%  
public : !1("(Eb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} TFYw  
Q@3B{  
template < typename T > & wOE\TCL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }H5/3be  
      { %Or2iuO%-,  
      return FuncType::execute(l(t)); 2g0K76=Co:  
    } ~C0 Pu.{o  
(N7O+3+G  
    template < typename T1, typename T2 > uC)Zs, _5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X`D+jiQ(f  
      { h+5 @I%WX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x+K gc[r  
    } 4AuH1m)<  
} ; K0LbZMn,/  
!n:uiwh  
eJW[ ]!  
同样还可以申明一个binary_op ESv:1o`?n  
>0T Za  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W>/UBN3  
class binary_op : public Rettype 1a8$f5  
  { 5r7h=[N  
    Left l; $H;+}VQ  
Right r; (tKMBxQo8  
public : Hm4bN\%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2yxi= XWZ  
Up|f=@=  
template < typename T > c3W BALdh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  CC#C  
      { kc Y,vl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HTR1)b  
    } H#Q;"r3  
M BVOfEMj  
    template < typename T1, typename T2 > |7c `(.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tN2 W8d  
      { LwQH6 !;[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yC"Zoa6YZ  
    } 9^\hmpP@D  
} ; N"1 QX6  
Q.ukY@L.'  
4U{m7[  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 +*.1}r&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &O*ENpF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]! )xr  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 u]bz42]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! C0(sAF@  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 8W,*eke?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ox4W$YdMG  
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:'!X><  
下面是修改过的unary_op @n@g)`  
VYigxhP7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _l T0H u  
class unary_op 7P*Z0%Q  
  { mPG7Zy$z  
Left l; lD3)TAW@o  
  _z]v<,=3M  
public : I4~^TrznRa  
}e2F{pQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WsB3SFNG  
^1VbH3M  
template < typename T > e1uMR-Q  
  struct result_1 Pb4q`!  
  { M=[th  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; QiU_hz6?v  
} ; r0Z+ RB^I  
=YHt9fb$c  
template < typename T1, typename T2 > j ug'g  
  struct result_2 L|J~9FM  
  { 9wMEvX70  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F[]&1  
} ; sg$4G:l  
[#Fg\2bq_y  
template < typename T1, typename T2 > @yKZRwg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r<|nwFJ  
  { NjP ]My  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :o$@F-$k  
} lsFfb'>  
7&#m]t^ ^  
template < typename T > ]QS](BbD:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L#ZLawG  
  { (3O1?n[n  
  return OpClass::execute(lt(t)); KIIym9%  
} c'rd$  
kwF]TO S  
} ; [>p6   
b0YNac.l  
\u8,!) 4i  
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 [-58Ezyr  
好啦,现在才真正完美了。 $?$9y ^\  
现在在picker里面就可以这么添加了: pL)xqKj  
@H+~2;B,  
template < typename Right > 9[sG1eP!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ZqP7@fO_%  
  { #TATqzA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +c r  
} &57U? oY  
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。 !qw4mN  
,R}Z=w#  
$}4K`Iu  
5[<F_"x  
OpqNEo\  
十. bind *%?d\8d  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 9v$qrM`8  
先来分析一下一段例子 PY -+Bf  
A8!Ed$@  
k9&@(G[K3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xE1rxPuq)d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k(v"B@0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 X'@f"=v9k  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 T<M?PlED  
我们来写个简单的。 9gR.RwR X  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !o<ICHHH  
对于函数对象类的版本: u}m.}Mws  
bP03G =`6w  
template < typename Func > lC2?sD$  
struct functor_trait P}l#VJWp  
  { _uJVuCc  
typedef typename Func::result_type result_type; >HIt}Zh  
} ; pU hc3L  
对于无参数函数的版本: *:j-zrwu&  
! ]\2A.b[  
template < typename Ret > :A#+=O0\z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yZ~b+=UM  
  { !EM#m@kZ{  
typedef Ret result_type; `oVB!eapl  
} ; Rn;VP:HM  
对于单参数函数的版本: quRPg)  
`VXZ khm  
template < typename Ret, typename V1 > */Cj$KY70  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7t3X`db  
  { 'z-D%sCA  
typedef Ret result_type; h"8QeX:((  
} ; VWD.J  
对于双参数函数的版本: CrO`=\  
]hKgA~;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]4GZ'&m}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > RF!'K ko  
  { ZYDW v/u  
typedef Ret result_type; ]<+3Vw  
} ; e2bLkb3c  
等等。。。 %Zu Ll(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (Xj.iP  
.<dOED{v  
template < typename Func > zv@bI~3~  
struct func_return 5}7ISNP;f  
  { c"qPTjY  
template < typename T > W]@6=OpH  
  struct result_1 yXrd2?Rq@  
  { lZvS0JS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ke^d8Z.  
} ; (:l(_-O  
}U i_ynZ!  
template < typename T1, typename T2 > wsI5F&R,  
  struct result_2 UFIjW[h  
  { L&'l3|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LGfmUb-{]  
} ; DU`v J2  
} ; )6 k1 P  
kJ__:rS(T_  
ZHcONYAr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S QSA%B$<  
%!yxC  
template < typename Func, typename aPicker > 'xk1o,;  
class binder_1 p&uCp7]U  
  { 3AvcJ1  
Func fn; fQ1 0O(`g,  
aPicker pk;  +xq=<jy  
public : lU& Q^Zj`  
G\):2Qz!|  
template < typename T >  qJURPK  
  struct result_1 5Fh8*8u6hL  
  { ]Cr]Pvab{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (qbc;gBy  
} ; 4Lw'v:(  
"&}mAWT%If  
template < typename T1, typename T2 > IX?@~'  
  struct result_2 j 37:  
  { (<n>EF#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ze ?CoDx2  
} ; 5/k)\`  
h>.9RX &  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ZRUh/<\[  
r.9 $y/5  
template < typename T > ThbP;CzI#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ti+pUlVrM  
  { 48;~bVr}  
  return fn(pk(t)); Na-q%ru  
} f7S^yA[[  
template < typename T1, typename T2 > <e[!3,%L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y. T ct.  
  { A xRl*B  
  return fn(pk(t1, t2)); -}N Ab^d  
} xTGP  
} ; [l`^fnKt  
yB|]LYh  
.\)--+(  
一目了然不是么? ,b.kw}k  
最后实现bind <nf=SRZ  
WT I'O  
)Gx": D  
template < typename Func, typename aPicker > xcsFODx~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]<Z&=0i#9  
  { Feh"!k <6k  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B #;s(O  
} EUJ1RhajF  
3KDu!w@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |dW2dQ  
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。 O7! fI'R  
S$ Ns8=  
十一. phoenix X+/{%P!w  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -WQ_[t9l  
V+P8P7y37B  
for_each(v.begin(), v.end(), u Eu6f  
( YK(XS"Kl  
do_ Y'3k E  
[ _G_ &Me0  
  cout << _1 <<   " , " 2O}s*C$Xav  
] ,?P8m"  
.while_( -- _1), #nxER   
cout << var( " \n " ) o'9OPoof:.  
) *>?):-9"6N  
); ;9 =}_h)]  
?6_"nT*}  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: dqIZ#;:g  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 'YBLU)v[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~{52JeUcP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?CcR 7l  
Fh*q]1F  
I{i:B  
template < typename Cond, typename Actor > k~'?"'  
class do_while [)C)p*!Y)  
  { *l-Dh:  
Cond cd; nR=2eBNf  
Actor act; WHhR )$zC  
public : CuV=C Ay>  
template < typename T > =woqHTR  
  struct result_1 e/m'a|%:  
  { *il]$i  
  typedef int result_type; a#OhWqu$  
} ; mGM inzf  
ZmYa.4'L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -KJ}.q>upq  
Zu [?'  
template < typename T > ;f\R$u-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]$XBd{\D{  
  { N9>'/jgZX  
  do TnMVHO-  
    { |}]JWsuB  
  act(t); .MzP}8^  
  } s%S_K  
  while (cd(t)); \$$b",2 h  
  return   0 ; rH#c:BwSm  
} W?4&lC^G  
} ; Aoy1<8WP%  
/ut~jf`  
{Vt^Xc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). N('S2yfDR  
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。 z9);e8ck  
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。 % 0y3/W  
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。 b;~EJ  
下面就是产生这个functor的类: C[87f-g  
/!&b'7y  
6\S$I5  
template < typename Actor > ]<o.aMdV  
class do_while_actor _n Iqy&<  
  { 9 FFfRIVY  
Actor act; J!TK*\a2  
public : 9-Nq[i"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =J[[>H'<d  
sgb+@&}9n  
template < typename Cond > I W] 841  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~gLEhtW  
} ; w'zO(6 `  
Fh!!T%5>C  
i1_>>49*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #QyK?i*  
最后,是那个do_ D=I5[t0c4  
gQ@Pw4bA  
65`'Upu  
class do_while_invoker .KwuhmR  
  { ]9yA0,z/  
public : lo]B 5_en  
template < typename Actor > ~"<VUJ=Ly:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const p?`|CE@h7  
  { &L~31Ayj&  
  return do_while_actor < Actor > (act); )(|0KarF  
} /NN[gz  
} do_; ,h(f\h(9  
JXy667_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? HTtGpTsF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v BeU  
最后来说说怎么处理break和continue C$re$9U  
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。 yM#trqv5  
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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