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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Qk>U=]U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yEbo`/ ]b  
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, ~Js kA5h|&  
mVYfyLZ,(  
R"JXWw  
3@Fa  
  class filler <]KQ$8dtD  
  { cLwnV.  
public : z_lKq}^~6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *s" OqTM]x  
} ; ABe25Sus  
IzUpkwN  
f.^|2T I1g  
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: 73 .+0x  
Sew*0S(  
i/'bpGrQ(  
&g5PPQ18  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ! }e75=x  
9_jiUZFje  
NziCN*6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3imsIBr  
X<Cf y  
[)jNy_4  
SJh~4R\  
二. 战前分析 Hd\oV^ >  
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,\;"it?8  
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 w|S b`eR  
3<M yb  
(7b9irL&cn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G'}N?8s1  
  /* --------------------------------------------- */ dL'oKh,  
vector < int *> vp( 10 ); I;E?;i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); d_pIB@J  
/* --------------------------------------------- */ .*9u_2<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,"gPd!HD (  
/* --------------------------------------------- */ eIF6f& F  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >lQa"F=  
  /* --------------------------------------------- */ D]*|Zmr+}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }i^|.VZZ  
/* --------------------------------------------- */ VY8cy2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Cm%I/4  
]>Z9K@  
3T0-RP*  
fR@Cg sw  
看了之后,我们可以思考一些问题: %CvVu)tc  
1._1, _2是什么? *w _o8!3-  
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。 f sh9-iY8e  
2._1 = 1是在做什么? P;z\vq<h  
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。 C"**>OGe  
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。 + jwk4BU  
`|Di?4+6%  
#|Lsi`]+  
三. 动工 *'A*!=5(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'SlZ-SdR  
1 /{~t[*.  
h6O'"  
!a:e=b7g  
template < typename T > @M-w8!.~  
class assignment V?G%-+^  
  { E' `;  
T value; yn]Sc<uK  
public : Lhux~,EH  
assignment( const T & v) : value(v) {} pKq[F*Lut  
template < typename T2 > 4XER 7c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1?|"33\03R  
} ; $"|r7n5[  
5m0lk|`  
1~~GF_l?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =_C&lc"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5j]!r  
O<L=N-  
U*Y]cohh  
2/V%jS[4#y  
  class holder |T/OOIA=sI  
  { Zv9JkY=+@  
public : 9XDSL[[  
template < typename T > x X3I`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q[NoFZ V!  
  { Ym\<@[3+!  
  return assignment < T > (t); !\1)?&y9j  
} jR[c3EA ;  
} ; 2>k*9kyp  
25vjn 1$sW  
98 5h]KQ  
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: v.C  
:fL7"\ pf~  
  static holder _1; K.wRz/M& g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 z Gg)R  
>5kz#|@P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F5cN F 5  
而不用手动写一个函数对象。 H^S<bZ  
:P2!& W  
8r+u!$i!H  
!x R9I0V5  
四. 问题分析 ibQ xL3  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 j[dZ*Jr_  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 F::Ki4{jJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 rL"]m_FK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2%R.~9HtA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [efU)O&  
{vW0O&[  
五. 问题1:一致性 \rUKP""m  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| y_n4Y[4g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 svEe@Kt`  
?32~%?m  
struct holder Myg;2.  
  { *`w>\},su  
  // m`8{arz2  
  template < typename T > J>T98y/))  
T &   operator ()( const T & r) const JS m7-p|E  
  { 0H4|}+e  
  return (T & )r; e4Ibj/  
} P nE7}  
} ; 9{A4>  
*?1\S^7R  
这样的话assignment也必须相应改动: aL&egM*  
3zKeN:w  
template < typename Left, typename Right > wt9f2  
class assignment m5N,[^-  
  { )ADI[+KW  
Left l; j?o6>j  
Right r; W>+`e]z  
public : RiR],Sj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x!s=Nola  
template < typename T2 > QbHX.:C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iVeH\a  
} ; af @a /  
!})Y9oZc8  
同时,holder的operator=也需要改动: = )3\B  
#U%HG TE0  
template < typename T > .kuNn-$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ALF21e*n  
  {  9Ca0Tu  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7DK}c]js  
} AHuIA{AdUR  
[+b8 !'|&  
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。 b#6mUl2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dB#c$1  
pO)EYla9  
return l(rhs) = r; "eTALRL'o  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 cj GN=|`u  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *u|1Z%XO  
5 Slz ^@n  
template < typename Tp > x5\Du63  
class constant_t a;; Es  
  { M'R ] ''  
  const Tp t; ~QUNR?h  
public : 4*f+np  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L{IMZ+IB2|  
template < typename T > 6l4=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |dHtv6I  
  { 9wf"5c  
  return t; ZZHQ?p-  
} \5<Z[#{  
} ; ->;2CcpHB  
d#d&CJAfr  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lcpiCZ  
下面就可以修改holder的operator=了 |/xA5_-N  
~};q/-[r  
template < typename T > WY@g=W>+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {0,6- dd5  
  { sx7zRw >X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); oBub]<.J  
} vc3r [mT  
"R)n1,0  
同时也要修改assignment的operator() =#Jx~d[C  
1]0;2THx  
template < typename T2 > 5Zhl@v,L%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } SzeY?04zj:  
现在代码看起来就很一致了。 P$y'``  
q4!\^HwQ  
六. 问题2:链式操作 &|'yqzS3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Mby4(M+&n  
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。 uR2|>m  
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。 ^uw]/H3?L  
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。 bnvY2-O6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1D [>oK\  
*a|575e< z  
template < typename T > se>\5k  
struct result_1 pd,d"+  
  { +]wM$bP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =Sr<d|\O  
} ; ] FvGAG.*  
"B +F6  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: /!>OWh*~  
4IY|<  
template < typename T > ]3 GO_tL  
struct   ref AG%[?1IXW  
  { /4 Kd  
typedef T & reference; tD#)  
} ; zHNBX Rx  
template < typename T > /G]/zlUE  
struct   ref < T &> L|(U%$  
  { S^D@8<6GJ  
typedef T & reference; <?DI!~  
} ; 4=y&}3om(0  
as/PM"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I} Q+{/?/  
S"^'ksL\  
template < typename T > jd5kkX8=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sieC7raO  
  { 9qGba=}Ey  
  return l(t) = r(t); :,$"Gk  
} E^{!B]/oP  
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。 *+6iXMwe  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !or_CJ8%  
g__s(  IJ  
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 ='1hvv/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j bT{K|d-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6v%ePFul  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $7Z-Nn38  
最后的布局是: 6#jql  
                Add %B1TN#KoT  
              /   \ < 0~1   
            Divide   5 [x=(:soEqC  
            /   \ LN$T.r+  
          _1     3 ?5};ONjN  
似乎一切都解决了?不。 #J5_z#-Q;  
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。 KMqGWO*  
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。 NZ8X@|N  
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: L"S2+F)n  
B2LXF3#/  
template < typename Right > pJl/d;Cyrb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  Q3bU"f  
Right & rt) const WL,2<[)Ew  
  { (OwGp3g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w<]-~`K  
} 1!U:M8T|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @6R6.i5d  
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。 p9\*n5{  
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。 ([rSYKpi  
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。 <:nyRy}  
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。 BOA7@Zaa$p  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 7042?\\=  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: t"J{qfNs  
 H4YA  
template < class Action > &~B8~U4%  
class picker : public Action >X:!Y[N  
  { K]yWpW  
public : ",Mrdxn7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !5[SNr3^  
  // all the operator overloaded /$\8?<Pc".  
} ; z"7X.*]  
#s>'IPc0  
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。 jRDvVV/-wr  
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: %{^|Av1Uz  
R/E6n &R  
template < typename Right > ;+o6"ky5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const NN+;I^NqW&  
  { }[@Q**j(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W 9}xfy09  
} (=1zMZ o  
 nsV=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >/}p{Tj  
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。 s!MD8i a  
./'d^9{  
template < typename T >   struct picker_maker p_JWklg^  
  { "j8=%J{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l1L8a I,8  
} ; C v*K.T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > JwWxM3(%t  
  { T9kc(i'  
typedef picker < T > result; 9CN'2 9c  
} ; B#5[PX  
FK-q-PKO#.  
下面总的结构就有了: jpW_q+^?  
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。 gyh8  
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。 V=1zk-XC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |:2B)X  
至此链式操作完美实现。 E&@#*~   
"VoufXM:  
;g2UIb?{6  
七. 问题3 +7_U( |gO  
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。 0fUsERr1*  
B~& }Mv  
template < typename T1, typename T2 > *|C vK&7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -rgdKA@)(  
  { 5.yiNWh  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); II~91IEk  
} +IjBeQ?  
M ]O4  
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: gsa@ci  
G'dN<Nw6  
template < typename T1, typename T2 > :mf&,?  
struct result_2 NNE(jJ`/  
  { u.?jWvcv  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3qH1\  
} ; ^si[L52BZ  
!V/7q'&t=  
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? A+4Kj~`!  
这个差事就留给了holder自己。 cg9}T[A  
    z> DQ  
iAXGf V  
template < int Order > e0Gs|c+6  
class holder; oZl%0Uy?9I  
template <> 15aPoxo>  
class holder < 1 > ?q2Yk/P  
  { BTG_c_ ?]e  
public : Hfo<EB2Y9N  
template < typename T > `f~$h?}3-@  
  struct result_1 mDD96y  
  { YH^@8   
  typedef T & result; Q0x?OL]A  
} ; dIhfp7|  
template < typename T1, typename T2 > xpwy%uo  
  struct result_2 `Gl[e4U  
  { ?gvu E1  
  typedef T1 & result; & 2q<#b  
} ; Iu >4+6  
template < typename T > co^h2b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zzW$F)X  
  { l]&x~K}  
  return (T & )r; rw gj]  
} ^L7!lzyo  
template < typename T1, typename T2 > R1<$VR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^~@3X[No  
  { ;<GxonIV  
  return (T1 & )r1; e+VE FWz  
} fM*?i"j;Y  
} ; F8Mf,jnPs  
#qD[dC$[t  
template <> ]\L+]+u~  
class holder < 2 > ];b+f@  
  { V3d$C&<(  
public : fH:S_7i  
template < typename T > X6qgApyE  
  struct result_1 DUF$-'A  
  { FCKyKn  
  typedef T & result; =20 +(<  
} ; ji.?bKqHE  
template < typename T1, typename T2 > EN}XIa>R  
  struct result_2 tXZMr   
  { zfg+gd)Z  
  typedef T2 & result; @M'qi=s*  
} ; PCV#O63[  
template < typename T > Q&^\YgkCf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DxpJP,wY3  
  { Y3(I;~$!  
  return (T & )r; yaWY>sB  
} +*Uv+oC|  
template < typename T1, typename T2 > KU+\fwYpnk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9$C?)XKXB  
  { X')l04P@%  
  return (T2 & )r2; 8Djki]  
} bw7gL\*  
} ; u7Ix7`V  
VEn3b  
KtH^k&z.f  
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> >。 qK9A /Mc  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k%kEW%I yG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: u%I%4 gM  
#e,TS`"eD  
return l(i, j) = r(i, j); kp}[nehF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s@y;b0$gk  
oGl<i  
  return ( int & )i; tLq]#9kL  
  return ( int & )j; U[8F{LX  
最后执行i = j; ^&8hhxCPu|  
可见,参数被正确的选择了。 {~s\a2YH  
I;eoy,  
eO*s,*  
RO%M9LISI  
!y'>sAf  
八. 中期总结 v&WK9F\  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: M5t.l (  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *p#@W-:9E  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [^6z>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Iw h0PfWJ  
:M f8q!Q'  
-o{ x ;:4  
) jvI Nb  
=NI?Jk*iAq  
1,Mm+_)B  
九. 简化 &/)B d%  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 8"-=+w.CZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HIvSpO  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ~w|h;*Bj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,9_O4O%  
  +-*/&|^等 wAX;)PLg  
2. 返回引用。 ">eled)O  
  =,各种复合赋值等 !IO\g"y~|%  
3. 返回固定类型。 N mxh zjJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) lcjOBu  
4. 原样返回。 -qHG*v,  
  operator, 1@h8.ym<"  
5. 返回解引用的类型。 2/uZ2N |S  
  operator*(单目) K9p<PLy+  
6. 返回地址。 -zqpjxU:  
  operator&(单目) +'MO$&6  
7. 下表访问返回类型。 Tcc83_Iq  
  operator[] BnGoB`n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CmBgay  
  operator<<和operator>> >P\eHR,{-  
1TR+p? "  
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。 | B*B>P#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ABkDOG2br  
vq+CW?*"  
template < typename Left > =s]2?m  
struct value_return bM:4i1Z  
  { x;E/  
template < typename T > 0R[fH  
  struct result_1 XBkaum4j  
  { [6JDS;MIN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7 @}`1>97  
} ; L%Rw]=v}v  
eB1NM<V  
template < typename T1, typename T2 > D M+MBK  
  struct result_2 I9>vm]  
  { &0%Z b~ts  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F --b,,  
} ; j%-Ems*H  
} ; ~ho,bwJM[T  
F8{gJaP x  
{Bk` Zlki  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3\ Mt+!1{  
<HN+pi  
下面我们来剥离functor中的operator() yI#qkl-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jl(D;JnF  
Dr V[1Z  
return l(t) op r(t) S#B%[3@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x$n.\`f0  
return op l(t) izaqEz  
return op l(t1, t2) 3HYdb|y  
return l(t) op a3\~AO H%  
return l(t1, t2) op ,IqE<i!U  
return l(t)[r(t)] !&g_hmnIF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3Wbd=^hRvq  
V4ePYud;^  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: n_RZ:<Gr  
单目: return f(l(t), r(t)); t=@d`s:R2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kc P ZIP:  
双目: return f(l(t)); W)/f5[L  
return f(l(t1, t2)); 8~R.iqLoX  
下面就是f的实现,以operator/为例 e@0|fB%2  
knG:6tQ  
struct meta_divide O TlqJ  
  { oST)E5X;7  
template < typename T1, typename T2 > eLORG(;h4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7=}tJ  
  { r0lI&25w  
  return t1 / t2; <Z3C&BM  
} ~K3Lbd| r  
} ; /}>8|#U3y  
xt pY*  
这个工作可以让宏来做: GQY" +xa8]  
jLI1Ed  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *P/A&"i[E  
template < typename T1, typename T2 > \ S|k@D2k=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bO/r1W  
以后可以直接用 -bOtF%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) CkNR{?S  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 yx-"&K=`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) mHju$d  
Is3Y>oX  
cyB+(jLHDs  
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 XIbxi  
#TR!x,Hc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *K$a;2WjzG  
class unary_op : public Rettype \-6y#R-B  
  { $poIWJMc  
    Left l; OhCdBO  
public : m)pHCS  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [|eIax xR,  
XdV>6<gf{  
template < typename T > oYf+I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EHn!ZrQgh  
      { ej kUNCKQt  
      return FuncType::execute(l(t)); /ZabY  
    } |g^YD;9s.  
>"<s7$g  
    template < typename T1, typename T2 > &R4?]I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tb?XKO,  
      { _$@fCo0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^K1mh9O  
    } xPUukmG:B  
} ; NJr)f  
S>(xx"Ia  
FO^6c  
同样还可以申明一个binary_op Oi:Hs  
"'Fvt-<^S7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Wc+(xk  
class binary_op : public Rettype :KX*j$5U  
  { &(, &mE  
    Left l; lg$aRqI29  
Right r; urx?p^c  
public : O^-QqCZE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gTTKjlI [  
,JK0N_=  
template < typename T > R+uZi~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3T]cDVQ_  
      { We}9'X}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T>| hID  
    } PP'5ANK  
,=Wj*S)~  
    template < typename T1, typename T2 > H'YKj'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %_Lz0L64k  
      { z$%8'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +<xQF  
    } @"fv[=Xb  
} ; !=.y[Db=  
eza"<uBr  
YzZj=]\`b  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 -th.(eAx  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 CckfoJ 9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Sft vN-  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 |-\anby<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! iN'T^+um=  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Hn)? xw]x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^J7q,tvbJ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) <BBzv-?D  
下面是修改过的unary_op +0ukLc@  
A#I&&qZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^C^I  
class unary_op |/l] ]+  
  { By7lSbj  
Left l; {N{eOa<HA  
  (oy@j{G)c6  
public : ojBdUG\  
i.On{nB"k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2&:z[d}~H  
)3e_H s+  
template < typename T > @]~.-(IMh  
  struct result_1 ;rL1[qwk  
  { ceks~[rP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o!+'< IQ'  
} ; !f AvxR  
+ XBF,<P  
template < typename T1, typename T2 > A ?V-Sz#  
  struct result_2 [W$Mn.5<s  
  { )_! a:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S#p_Y^A  
} ; z0ufLxq  
sXPva@8_  
template < typename T1, typename T2 > 3A"TpR4f`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kzq^f=p  
  { kkHK~(>G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [vb#W!M&|  
} &${| o@  
o?M;f\Fy  
template < typename T > TeZu*c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y}.f&rLe  
  { 4j'rbbs/  
  return OpClass::execute(lt(t)); AdDR<IW  
} 5 8;OTDR!  
CfrO1iF  
} ; 8o,0='U  
h0~<(3zC  
5W fZd  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug CL5^>. }  
好啦,现在才真正完美了。 "-Ny f  
现在在picker里面就可以这么添加了: v4rO 0y=C  
GGHeC/4  
template < typename Right > l> H'PP~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i}>EGmv m  
  { .HY,'oC.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); yG~Vvpv  
} X[<#B5  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 J#@+1 Nt  
8#A4B2  
\A\?7#9\  
2,I]H'}^  
GK11fZpO:i  
十. bind kl1Q:  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 {GT5   
先来分析一下一段例子 _[&.`jTFn  
G){+.X4g3  
9CwtBil<#g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M{)eA<6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 A\7sP =  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #H~$^L   
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。 QRl+7V  
我们来写个简单的。 d?YSVmG  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: sL TQm*jL  
对于函数对象类的版本: qycf;Kl:6  
nZNS}|6  
template < typename Func > tNZZCdB  
struct functor_trait ft{i6}  
  { oTb42a_j{  
typedef typename Func::result_type result_type; +[ir7?Y.  
} ; 5HbJE'  
对于无参数函数的版本: +B+cN[d  
O<>+l*bk  
template < typename Ret > .pl,ujv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @*6_Rp"@  
  { o^d|/;  
typedef Ret result_type; }NV<k  
} ; gV:0&g\v  
对于单参数函数的版本: x=W s)&H_Y  
<]oPr1  
template < typename Ret, typename V1 > 4V]xVma  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5?(dI9A"K  
  { <H<Aba9\  
typedef Ret result_type; Ya<KMBi3  
} ; q]!FFi{w;  
对于双参数函数的版本: '_K`1&#U  
_E-{*,7bZS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6b` Jq>v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6+s&%io4  
  { U/v)6:j)4R  
typedef Ret result_type; %M^Q{` :5  
} ; Ym -U{a  
等等。。。  =/ !A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0@u{(m  
Ut1s~b1  
template < typename Func > MD4m h2  
struct func_return  ]5ibg"{S  
  { T# tFzbr  
template < typename T > /d }5R@Oy  
  struct result_1 0&&P+adk  
  { wc}x [cS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }+[!h=Bx  
} ; ?"}U?m=  
0,__{?!  
template < typename T1, typename T2 > v )2yR~J  
  struct result_2 {JKG-0)z?  
  { chuJj IY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [5b[ztN%  
} ; 5(Q-||J  
} ; FS?1O"_  
Skux&'N:  
!([v=O#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .rDao]K  
8|hi2Qeu,c  
template < typename Func, typename aPicker > "4*QA0As  
class binder_1 cZWW[i  
  { 4l/~::y  
Func fn; .Z17X_  
aPicker pk; 4h}\Kl  
public : IL*MB;0>  
J04R,B  
template < typename T > ( Y mIui>  
  struct result_1 vL"n oLs  
  { <`A!9+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zrtbk~v8y  
} ; j_zy"8Y{  
73nmDZO|  
template < typename T1, typename T2 > {+9t!'   
  struct result_2 "JYWsE  
  { :c[T@[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ')fIa2dO/  
} ; dsK ^-e6:5  
pG/g  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O=1 #KNS  
D9r;Ys%  
template < typename T > T?-K}PUcQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (i@(ZG]/  
  { t$Ua&w  
  return fn(pk(t)); VOmS>'$  
} $@dPIq4o;}  
template < typename T1, typename T2 > bXHtw} n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :{xu_"nYr  
  { 1<M~ #  
  return fn(pk(t1, t2)); MY&?*pV)  
} V5I xZn%  
} ; iW? NxP  
JQ\o[t  
2 t]=-@  
一目了然不是么? @c,=c+-  
最后实现bind @oMl^UYM=  
5pE@Ww  
mx^rw*'JGC  
template < typename Func, typename aPicker > baf@"P9@\A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V Z60   
  { 6lxZo_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dSzq}w4xY  
} k0DX|O8mXV  
OadGwa\:s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QVR-`d/  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 @hOY&  
LFQP ysC  
十一. phoenix DJNM =v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 16N`xw+{  
Vao3 &#D8  
for_each(v.begin(), v.end(), As#/ln$nE  
( )|S!k\^A  
do_ ~eGtoEY  
[ Jz_`dLL^ w  
  cout << _1 <<   " , " s3gT6  
] & =vi]z:[  
.while_( -- _1), z#olKBs  
cout << var( " \n " ) DTx>^<Tk  
) O@KAh5EB  
); A Rjox`  
IAbH_+7O  
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: sVIw'W  
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 \OF"hPq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qIgb;=V  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UrB {jS?  
5CM]-qbf@  
t*!Q9GC_  
template < typename Cond, typename Actor > X]%n#\t,]  
class do_while %|?PG i@5  
  { e&="5.ik  
Cond cd; _&F*4t!n_  
Actor act; 6q^.Pg-Y  
public : sX=_|<[  
template < typename T > :WN*wd  
  struct result_1 xV5eKV  
  { @1 )][r-7  
  typedef int result_type; :U#4H;kk~j  
} ; 0o&7l%Y/  
j&=!F3[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} J.npv1F  
sMqAuhw$.  
template < typename T > +P 9h%/Yk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XiUae{j`  
  { ;z^C\=om  
  do 9m_Hm')VG  
    { T$9tO{  
  act(t); x-s]3'!L  
  } Y-:{a1/RKo  
  while (cd(t)); ucC'SS  
  return   0 ; Ps7Bt(/  
} t{ScK%S6  
} ; ]1n =O"vE  
mE_?E&T`|  
rM(2RI4O`0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -*C+z!?BP  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {3=]cLtt  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 IH '&W  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 FFqqAT5  
下面就是产生这个functor的类: \*$''`b)j  
#+Cu&l  
,Tc598D  
template < typename Actor > dJd(m&.|N  
class do_while_actor Qa=v }d-O  
  { gS4@3BOw&.  
Actor act; {%3sj"suB  
public : f\gN+4)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `G^MTDp?L+  
VE5M}kDCZ  
template < typename Cond > '}NQ`\k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |\/Y<_)JD  
} ; ~!a~ -:#  
F2RU7o'f.  
|cCrLa2*-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?Dk&5d^d  
最后,是那个do_ u >o2lvy8  
=7uxzg/%Tj  
D^9r#&  
class do_while_invoker Y5Jrkr)k  
  { -*Z;EA-  
public : ht%:e?@i  
template < typename Actor > %JC-%TRWK  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %$L!N-U6  
  { d@-bt s&3  
  return do_while_actor < Actor > (act); xA>O4S D  
} h*9s^`9)  
} do_; A296 f(  
VdV18-ea  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >|22%YVX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 UFy"hJchO  
最后来说说怎么处理break和continue eE/E#W8  
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。 }<hyW9  
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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