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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda nm)H\i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 LD]a!eY  
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, 4NaL#3  
mhZ{}~  
50#iC@1  
?6;9r[ p  
  class filler )YE3n-~7{  
  { K( : NshM  
public : lxIo P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4PtRTb0<i3  
} ; 9K]Li\  
>/@wht4- j  
V\$'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: I!FIV^}Z(  
By& T59  
N~rA/B]T  
xeo5)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N`3q54_$  
cEI "  
*$K_Tii  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 B 2p/  
]S@zhQ  
<'n'>@  
aQjs5RbP~  
二. 战前分析 N|JM L  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 &8p]yo2zO  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 '%Cc!63t*  
LqNt.d @  
H( L.k;B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dY=]ES} `  
  /* --------------------------------------------- */ cQg:yoF  
vector < int *> vp( 10 ); PHQ7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3K;V3pJ].  
/* --------------------------------------------- */  cs+;ijp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +2:\oy}!8  
/* --------------------------------------------- */ C K#^`w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bwrM%BL  
  /* --------------------------------------------- */ >:o$h2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O*Gg57a  
/* --------------------------------------------- */ dC'8orFG+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); k4N_Pa$}\  
vIq>QXb;d  
`$PdI4~J  
%#go9H(K  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]|m?pt  
1._1, _2是什么? >W?i+,g  
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。 `T'[H/  
2._1 = 1是在做什么? O)N$nBnp  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 =EJ8J;y_f  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 1k)31GEQw  
X%C`('"R  
v(0IQ  
三. 动工 6o:b(v&Oo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v[Mh[CyB  
B~ ?R 6  
FhP$R}F  
| )No4fm  
template < typename T > '048Qykt;  
class assignment &0*7]Wo*  
  { R$Rub/b6  
T value; *P01 yW0  
public : A!$;pwn0  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5)c B\N1u  
template < typename T2 > @ ^q}.u`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `uwSxt  
} ; u+;iR/  
%!\iII  
C6JwJYa  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 sC'PtFK8z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SpO%nZ";g8  
Y=?Tm,z4  
r1&eA%eh  
x%yzhIRR  
  class holder IKrojK8-?  
  { "8$Muwm  
public : 5(>ux@[qI:  
template < typename T > L9]y~[R:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }~v&  
  { 5oe{i/#di  
  return assignment < T > (t); /EW=OZ/  
} 03n+kh  
} ; /[qLf:rGI  
W5uC5C*,l  
-]Ny-[P  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: `l'Ine 11  
7\AoMk}  
  static holder _1; .wO-2h{Q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ok1w4#%,  
ctoh&5%!n+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2"QcjFW%  
而不用手动写一个函数对象。 {(IHHA>  
v'Pbx  
hZ|8mV  
'};mBW4z  
四. 问题分析 ~#dfZa&   
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 M4n0GWHLy  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 C1uV7t*\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 98maQQWD  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9JqT"zj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 t>2EZ{N +y  
!<<wI'8  
五. 问题1:一致性 ><C9PS@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| dG!)<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \8)FVpS  
?^ R"a##  
struct holder I%jlM0ZUI"  
  { BQ=JZ4&  
  // "[sr0'g:  
  template < typename T > B@ >t$jK  
T &   operator ()( const T & r) const 6n\){dkZ~  
  { `Bb32L   
  return (T & )r; '(zP;  
} g77:92  
} ; PB)vE  
I  :8s3;  
这样的话assignment也必须相应改动: e35")z~  
7e[&hea  
template < typename Left, typename Right > FzF#V=9lP  
class assignment KuF>2KX~Y  
  { xg4wtfAbS  
Left l; Z?qc4Cg  
Right r; }%c0EY'  
public : @W=: r/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B}@CtVWFz  
template < typename T2 > xiVbVr#[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } '8LHX6FXK  
} ; 59(kk;  
O4!!*0(+91  
同时,holder的operator=也需要改动: Xif>ZL?aXb  
Z ?ATWCa  
template < typename T > /PpZ6ne~ [  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const mj ,Oy  
  { D77$aCt  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^[EXTBk@:  
} v?o("I[ C  
miV8jaV  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 A{wk$`vH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0IQ|`C.  
]sqp^tQ`e  
return l(rhs) = r; [9Hrpo]tU:  
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。 w ; PV &M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: KssIoP   
LbnF8tj}h  
template < typename Tp > ?Hbi[YD  
class constant_t nIl<2H]F`  
  { lgC^32y  
  const Tp t; 7??j}ob>  
public : 85](,YYz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _<jccQ  
template < typename T > ^3nB2G.ax  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T_qh_L3  
  { [ZETyM`  
  return t; Ws[d.El  
} wQU-r|  
} ; ?Q6ZZQ~  
R[2h!.O8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {ZgycMS  
下面就可以修改holder的operator=了 #Y>d@  
Of{'A  
template < typename T > BBsZPJ5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const u_S>`I  
  { :yAvo4 )  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <$`ud P@  
} dYhLk2  
^Cn_ ODjo  
同时也要修改assignment的operator() z|G 39  
?Tk4Vt  
template < typename T2 > ~{s7(^ P  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z(beT e  
现在代码看起来就很一致了。 ,lw<dB@7"5  
b"z9Dpv  
六. 问题2:链式操作 XcQ'(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0N3S@l#,\A  
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。 jz$83TB-  
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。 HltURTbI  
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。 %LZf= `:(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q_n9}LanP  
veGRwir  
template < typename T > s)|l-I  
struct result_1 %GDs/9  
  { mH09* Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $kk!NAW  
} ; c95{Xy  
#oD * H:%*  
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: S#, E)h/  
4U1"F 7'  
template < typename T > `=f1rXhI+1  
struct   ref %O3 r>o=  
  { 3:WXrOl  
typedef T & reference; })}-K7v1+  
} ; 18U CZ;)>  
template < typename T > )|@UY(VZ^  
struct   ref < T &> EJ3R{^  
  { tvG/oe .1'  
typedef T & reference; ~2*8pb 4  
} ; /h'b,iYVV  
l~Sn`%PgA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ua vv  
I~>L4~g)  
template < typename T > ,*@6NK,.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hkL[hD  
  { yjP;o`z%  
  return l(t) = r(t); X`k[ J6  
} .v:K`y;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。 i3} ^j?jA2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X pd^^  
*xOrt)D=  
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 TBYRY)~f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }Ik{tUS$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 cHMS[.=;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cEd!t6Z  
最后的布局是: 8y{<M"v+/  
                Add O5Xu(q5+  
              /   \ 8PV`4=,OI  
            Divide   5 kEE8cW3  
            /   \ O`hOVHD Q  
          _1     3 ?q <"!U|e  
似乎一切都解决了?不。 FPu"/4v&  
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。 }I'g@Pw9[  
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。 l*]*.?m/5  
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: cFoDR  
h*Y);mc$#  
template < typename Right > 8JUUK(&Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .sA?}H#wb  
Right & rt) const g(Jzu'  
  { r c7"sIkV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +t R6[%  
} 5xi f0h-`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 XX,iT~+-  
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。 e1X*}OI  
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。 V>j6Juh  
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。 g`!:7|&,_  
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。 ,iU ]zN//  
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? hp}J_/+4n  
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: M? oK@i  
pI |;  
template < class Action > p IXBJk  
class picker : public Action 8Z!+1b  
  { $LZf&q:\]*  
public : vS:%(Y"!<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h@T}WZv  
  // all the operator overloaded tqIz$84G  
} ; *lg1iP{]  
Z xLjh  
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。 dx@#6Fhy  
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: Pn5@7~  
N G1]!Vz5  
template < typename Right > mk1;22o{TX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3mgFouX2x,  
  { Roy0?6O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k`r}Gb  
} b1jh2pG(V  
=V1k'XJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'z2}qJJ)  
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。 -,et. *  
-Xkdu?6Eh  
template < typename T >   struct picker_maker V{fYMgv  
  { fEdQR->  
typedef picker < constant_t < T >   > result; J1Mm,LTO  
} ; j_\sdH*r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ywt_h;:  
  { '!Vn  
typedef picker < T > result; l2=.;7 IV  
} ; ` &|Rs  
tuK"}HepB  
下面总的结构就有了: 7C ABM  
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。 \CB{Ut+s  
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。 Fg?Gx(g4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h/`OG>./  
至此链式操作完美实现。 N- ?U2V  
yEtSyb~GK  
}.4`zK&SB  
七. 问题3 _$0<]O$  
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。 ._=Pa)T  
`Te n2(D  
template < typename T1, typename T2 > ? 8S0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const on(F8%]zE  
  { |h*H;@$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4*l ShkL  
} 4kNf4l9Y  
0X`Qt[  
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: 06pLa3oi  
t'_Hp},  
template < typename T1, typename T2 > -fz |  
struct result_2 Tm_AoZH  
  { U{RW=sYB~9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4/S 4bk*8  
} ; [E2afC>zrl  
%U)/>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? z* YkD"]B  
这个差事就留给了holder自己。 2K!3+D"  
    5Qo\0YH  
X(?.*m@+TB  
template < int Order > Eg5|XV  
class holder; 7tfMD(Q]e/  
template <> O!lZ%j@%  
class holder < 1 > v6HBO#F'V{  
  { K!5QFO4  
public : vO%n~l=  
template < typename T > IaH8#3+a  
  struct result_1 2+TCFpv  
  { ,<zGvksk  
  typedef T & result; IBcCbNs!  
} ; ?&_ -,\t  
template < typename T1, typename T2 > rm;'/l8Y-E  
  struct result_2 V2,54YE  
  { b>hNkVI  
  typedef T1 & result; \$/)o1SG  
} ; 2w'Q9&1~  
template < typename T > UQaLhK v:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'LpJ:Th  
  { &&xBq?  
  return (T & )r; n&D<l '4  
} 3DV';  
template < typename T1, typename T2 > ,fpu@@2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dD?1te  
  { ]U!vZY@\  
  return (T1 & )r1; 4v T!xn  
} 68Vn]mr#  
} ; w>p0ldi  
h +.8Rl  
template <> bvuoGG*  
class holder < 2 > od{Y` .<  
  { ^I~2t|}  
public : WM.JoQ  
template < typename T > x9Y1v1!5Pu  
  struct result_1 .9 mwRYgD  
  { 2qo=ud  
  typedef T & result; +(x^5~QX  
} ; G+stt(k:  
template < typename T1, typename T2 > n1 =B  
  struct result_2 swYlp  
  { f_}/JF  
  typedef T2 & result; '3 w=D )  
} ; D*6v.`]X  
template < typename T > _G|hKk^,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const % obR2%  
  { 8W#/=Xh?  
  return (T & )r; "~(qp_AI  
} Py$Q]s?\1  
template < typename T1, typename T2 > 0vuL(W8)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'DO^($N  
  { 7yD=~l\Bbs  
  return (T2 & )r2; (4cWq!ax<$  
} lT#&\JQ  
} ; Ni#!C:q  
7K,Quq.%+  
/ts=DxCC;  
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> >。 ^e:C{]S=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8^\}\@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {STOWuY  
h[ #Lg3  
return l(i, j) = r(i, j); eQu%TZ(x-$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <f.*=/]W2  
gF-<%<RV  
  return ( int & )i; Zu`; S#Y  
  return ( int & )j; k4fc 5P  
最后执行i = j; .) uUpY%K^  
可见,参数被正确的选择了。 B4yU}v  
*GleeJWz  
74Xk^  8  
wI><kdz  
 UhN16|x  
八. 中期总结 ,@kD9n5#  
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: 1^XuH('  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ' N^\9X0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vw5f.8T;w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z:DEET!c'k  
RO[Ko-m|/N  
J ^gtSn^  
HM57b>6  
1+6:K._C(m  
JTK>[|c9oE  
九. 简化 *p:`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。 #<0Yx9Jh.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,Tc3koi  
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: 5OeTOI()&5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )]WWx-Uf'  
  +-*/&|^等 s3qWTdM  
2. 返回引用。 nfpkWyIu{  
  =,各种复合赋值等 `q|&;wP.  
3. 返回固定类型。 mAMi-9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) **_`AM~  
4. 原样返回。 D,q=?~  
  operator, g?` g+:nug  
5. 返回解引用的类型。 .w2QiJ  
  operator*(单目) Go~bQ2*'(/  
6. 返回地址。 BC*vG=a  
  operator&(单目) _nu,ks+  
7. 下表访问返回类型。 Tlrr02>B{  
  operator[] JwCv(1$GM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 u$ [R>l9  
  operator<<和operator>> +13h *  
wI.i\ S  
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。 jy@vz,/:%5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: f0p+l -iEv  
Z0&^U#]  
template < typename Left > S^q)DuF5!  
struct value_return +v4P9V|s  
  { j_N><_Jc  
template < typename T > =OfU#i"c  
  struct result_1 $$ %4,\{l  
  { 5tPBTS<<"L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {Hncm  
} ;  :VwU2  
x g=}MoX  
template < typename T1, typename T2 > 2VmQ%y6e"  
  struct result_2 =B4,H=7Spf  
  { HR)Dz~Obw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5\93-e  
} ; s2f9 5<B  
} ; J)1:jieQ  
~^d. zIN!  
79 zFF  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0#(K}9T)  
uC\FW6K=m  
下面我们来剥离functor中的operator() dmh6o *  
首先operator里面的代码全是下面的形式: XMhDx  
Y[%1?CREP  
return l(t) op r(t) HScj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +|}R^x`z  
return op l(t) :g)0-gN   
return op l(t1, t2) k. bzh.  
return l(t) op E)==!T@E  
return l(t1, t2) op v*Tliw`-U  
return l(t)[r(t)] hsV+?#I  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )aoB -Lu  
\zj _6Os  
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: s_]p6M  
单目: return f(l(t), r(t)); $=dp)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V]b1cDx{  
双目: return f(l(t)); a*LT<N  
return f(l(t1, t2)); YnnpgR.  
下面就是f的实现,以operator/为例 gcYx-gA}  
csn/h$`-@  
struct meta_divide D'V0b"  
  { .K?',x  
template < typename T1, typename T2 > TU ]Ed*'&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m"Y;GzqQl  
  { xml@]N*D#E  
  return t1 / t2; 49f- u  
} Pn@k)g  
} ; p7(Pymkd  
'\%c"?  
这个工作可以让宏来做: V:F;Nq%+j  
6BIP;, M=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Xx{ho 4qq  
template < typename T1, typename T2 > \ wX}N===  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;\`~M  
以后可以直接用 Enee\!@v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gfQ&U@N  
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 "zW3d KVc  
(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。。。) #PnuR2s7.  
S,T?(lSl  
 }* iag\  
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 ?wE@9 g A  
\m-fLX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~~:w^(s9  
class unary_op : public Rettype j,Sg?&"%=  
  { [c4.E"  
    Left l; :V2"<]  
public : `-zdjc d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *]2LN$  
xt]Z{:.  
template < typename T > SQ#6~zxl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d q=>-^o  
      { l@` D;m  
      return FuncType::execute(l(t)); MWf]U  
    } l,uYp"F,ps  
eeIh }t>[  
    template < typename T1, typename T2 > x4v@Kk/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w+Ve T@  
      { }HS:3Dt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?]gZg[  
    } @C)O[&Sk  
} ; .(o]d{ '-}  
Li ,B,   
E_&Hje|J_[  
同样还可以申明一个binary_op ".L+gn}u-  
^q6H =Dl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OJE<2:K  
class binary_op : public Rettype :PtpIVAosg  
  { QFoZv+|  
    Left l; n<MMO=+bg  
Right r; H e]1 <tx  
public : E/cA6*E[.<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 70_T;K6  
CCKg,v  
template < typename T > G%)?jg@EA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GypZ!)1  
      { !- f>*|@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j&E4|g (  
    } 5@c,iU-L  
zi:F/TlUC  
    template < typename T1, typename T2 > bb;fV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mY-Z$8r  
      { KtJE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;ak3 @Uee  
    } xVoWGz7  
} ; O$x-&pW`g  
8 o8FL~&]  
xrx{8pf  
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!/+~J[#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 { frEVHw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) A/N*Nc  
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。 zO{$kT\r&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )6)|PzMQ'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 j)\&#g0u6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7'FDI`e[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) THH rGvb  
下面是修改过的unary_op 3(P^PP8  
475yX-A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vy/U""w`  
class unary_op kF'^!Hp  
  { #1Mk9sxo  
Left l; EZ #UdK_  
  *lv)9L+0  
public : @RotJl/>  
O;[PEV ~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} La%\- o  
)DMu`cD  
template < typename T > )ufHk  
  struct result_1 %Hv$PsSJ  
  { yb/< 7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W9 y8dw.  
} ; Orh5d 7+S  
uZZ[`PA(  
template < typename T1, typename T2 > 3M{!yPlj  
  struct result_2 rP ;~<IxEr  
  { (Wr;:3i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y^LFJB|b4  
} ; D,xWc|V  
qt]QO1pAd  
template < typename T1, typename T2 > IZ')1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !|_ CXm T|  
  { wlqV1.K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u#p1W|\4  
} M)Rp+uQ  
hM\QqZFyp  
template < typename T > ~m!>e])P?X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hx4!P(o1  
  { g|<)J-`Q  
  return OpClass::execute(lt(t)); =khjD[muC  
} 3FUZTX]Q1  
$Br^c< y  
} ; ~ p; <H  
)I]E%ut{4,  
Tp`)cdcC[  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ZC"6B(d  
好啦,现在才真正完美了。 ]+0-$t7Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: m?<8 ':  
R $'}Z  
template < typename Right > 3FPy"[[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &Wd,l$P<O  
  { 2?t(%uf]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e::5|6x  
}  hPr  
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。 #!#V!^ o  
d\;M F  
dMGu9k~u  
N["c*=x  
ZfT%EPoZ:  
十. bind -Qnnzp$]  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 nWFp$tJ/R  
先来分析一下一段例子 mMN oR]  
lNsPwyCoj  
I-/PzL<W P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y=h2_jt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vCH>Fj"7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^e@c Ozt  
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。 6}iIK,Om  
我们来写个简单的。 }/c.>U  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: P05_\ t  
对于函数对象类的版本: sbK 0OA  
ccD+o$7LT  
template < typename Func > s+zb[3}  
struct functor_trait KXw \N!  
  { wT*N{).  
typedef typename Func::result_type result_type; jv2l_  
} ; 7/Lbs  
对于无参数函数的版本: czMLvPXRx  
l^$:R~gS  
template < typename Ret > PNc200`v4_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > vJ"@#$.  
  { t ?bq ~!X  
typedef Ret result_type; w-/bLg[L?$  
} ; S\0"G*  
对于单参数函数的版本: :\80*[=;Z  
yr sP'th  
template < typename Ret, typename V1 > _9n.ir5YX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u x:,io  
  { S<p "k]  
typedef Ret result_type; sK?[ 1BI  
} ; ,}{E+e5jh7  
对于双参数函数的版本: =Rb,`%  
-^#Ix;%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  )_j.0a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |:!0`p{R  
  { D<xPx  
typedef Ret result_type; U7PA%  
} ; )%^oR5W  
等等。。。 -D!F|&$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I*lq0&  
boN)C?"^h  
template < typename Func > *[.\ S3K`  
struct func_return 7ZZSAI  
  { 2A`EFk7_X  
template < typename T > P45q}v  
  struct result_1 ke3=s  
  { *EV]8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _^a.kF  
} ; m@zxjIwT  
^S<Z'S  
template < typename T1, typename T2 > QyHUuG|g  
  struct result_2 y|MW-|0=!  
  { t4gD*j6J3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sp_(j!]jX  
} ; XLmbpEh  
} ; %{}Jr`  
3tr?-l[N\  
$ng\qJ"HF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ];uvE? 55  
U Ciq'^,  
template < typename Func, typename aPicker > 1]hMA\x  
class binder_1 )3..7ht3^5  
  { <CA lJ  
Func fn; PKjA@+  
aPicker pk; iicrRGp3  
public : ie$=3nZJ}  
~!:F'}bj  
template < typename T > m2_&rjGz  
  struct result_1 ^1Yx'ua'  
  { {.!:T+'Xi\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .5 dZaI)  
} ; |fw+{f  
{qx"/;3V  
template < typename T1, typename T2 > QGLm4 Wl9  
  struct result_2 .IKK.G  
  { _&dGo(B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; aB'<#X$x  
} ; sL\|y38'  
pnqjAT GU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;bAy 7  
I) Y$?"  
template < typename T > |Zt=8}di  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $~:hv7%  
  { mB1)!  
  return fn(pk(t)); "n8_Ag@r  
} ;l`8w3fDt  
template < typename T1, typename T2 > u@gYEx}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nEGku]pCH{  
  { -Z;:_"&9  
  return fn(pk(t1, t2)); Jhj]rsGk  
} G)e 20Mst  
} ; k~q[qKb8y:  
[j![R  
<v2R6cj5  
一目了然不是么? \\/X+4|o'  
最后实现bind AVcZ.+?  
SU#|&_wtr!  
He]F~GXP  
template < typename Func, typename aPicker > PkVXn  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }F3Z~  
  { :JN3@NsK  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /NkZ;<uxJ  
} Iy,)>V%iZV  
D^TKv;%d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _n_i*p '2  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 )Tb;N  
pD>3c9J'^F  
十一. phoenix J`x9 XWYw  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kh5V&%>?  
}BfwMq4E)n  
for_each(v.begin(), v.end(), aSK$#Xeu  
( ##n\9ipD  
do_ P,%|(qB  
[ .9ROa#7U;n  
  cout << _1 <<   " , " @e Myq1ZU  
] *Zc-&Dk:Ir  
.while_( -- _1), h5Z\9`f[  
cout << var( " \n " ) ZU@V]+ww  
) !PQRlgcG  
); un /eS-IIh  
brVT  
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: :heJ5* !,  
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 (*;u{m=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 jG^~{7#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ze ua`jQ  
y7w>/7q  
Jg Xbs+.  
template < typename Cond, typename Actor > Z g'[.wov  
class do_while %kUJ:lg;d  
  { [cH/Y2[  
Cond cd; vIG,!^*3  
Actor act; xz%ig^L  
public :  o _CVZ  
template < typename T > y~dW=zO  
  struct result_1 r'!l` gm,S  
  { *CG2sAeB  
  typedef int result_type; h\dIp`H  
} ; h!Q >h7  
_AO0:&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'v,W gPe  
=DCQ!02  
template < typename T > /# eBDo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ltj}>.+  
  { >2|#b  
  do [L\w] 6  
    { kQb0pfYs  
  act(t); 4v!@9.!vQ  
  } 6JL 7ut  
  while (cd(t)); | -R::gm  
  return   0 ; f>'7~69  
} =?2y <B  
} ; c]LH.  
e Jwr  
L"Gi~:z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *[U:'o `67  
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。 q+DH2&E'  
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。 fg9sZ%67]\  
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。 _I!Xr!!)a0  
下面就是产生这个functor的类: vIREvj#U  
m=K XMX  
^w HMKC  
template < typename Actor > .SsIU\[)  
class do_while_actor ;e{2?}#8&  
  { kj8zWG4KH  
Actor act; `SG70/  
public : 5FzRusNiA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I)x:NF6JO  
:.~a[\C@V<  
template < typename Cond > jTqba:q@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V.F 's(o  
} ; Cjh&$aq  
Q?>#sN,  
wiVQMgi`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?1{`~)"  
最后,是那个do_ @U)'UrNr~  
6M6QMg^  
,'9tR&S$_  
class do_while_invoker a_ P[J8j  
  { ! $iR:ji  
public : Cb13Qz  
template < typename Actor > )_=&)a1U  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const oY] VP+b!  
  { 7Y)wu$!7}  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,VZ&Gc  
} d;=,/a  
} do_; !69^ kIi$  
1D`RR/g&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {7wvC)WW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ky#6M? \  
最后来说说怎么处理break和continue e\dT~)c  
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。 \(C W?9)  
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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