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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda XOEf,"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mHNqzdaa  
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, q4Y'yp`?K;  
iF1zLI<A  
S4{\5ulr7  
zZS,<Z  
  class filler v&`n}lS  
  { s$/ Z+"f(  
public : +lJD7=%K]Z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 07Oagq(  
} ; ]jV1/vJ-!  
u<HJFGLzI  
[LSs|f  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: qtp-w\#S$  
C(}Kfi@6N  
n'@XgUI,  
Ky{C;7X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~P9^4  
x8&~  
C3; d.KlV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?$b*)<  
7[8d-Sf24{  
g]._J  
5 ~"m$/yE  
二. 战前分析 P2 +^7x?  
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。 xic&m5j m  
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 Q5;EQ .#  
?<soX8_1  
L(BL_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AUR{O  
  /* --------------------------------------------- */ 5ma~Pjt8}  
vector < int *> vp( 10 ); hy@e(k|S]U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); > Cx;h=  
/* --------------------------------------------- */ _Tf0L<A'R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q_:B=w+bC  
/* --------------------------------------------- */ -J++b2R\%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EyV6uk~  
  /* --------------------------------------------- */ 1(4IcIR5T;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N'8}5Kx5  
/* --------------------------------------------- */ ))uki*UNK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8FBXdk?A  
wQX%*GbL2  
0f,Ii_k bT  
<:~'s]`zf  
看了之后,我们可以思考一些问题: d'p@[1/  
1._1, _2是什么? n Ayyjd3!S  
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。 lUHpGr|U%  
2._1 = 1是在做什么? lAx8m't}6  
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。 Q_A?p$%;L  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 It8@Cp.dU  
<Kq!)) J'  
-)E6{  
三. 动工 +Z/aG k;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L%4Do*V&  
Mj:=$}rs^  
{c=H#- A  
&fwb?Vn4  
template < typename T > u]t#Vf-$u  
class assignment o&rNM5:  
  { )n$RHt+:>  
T value; zA&]#mc  
public : WO{9S%ck  
assignment( const T & v) : value(v) {} E XQ 3(:&  
template < typename T2 > $-_@MT~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ga $EM  
} ; @ {8x L  
vce1'aW  
3HB(rTw  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ndqhc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zY\MzhkX,  
| PzXN+DW  
6s&%~6J,  
{i:Ayhq~&  
  class holder EN~ha:9  
  { EP]OJ$6I  
public : l1}HJmom  
template < typename T > o%?~9rf]]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M\bea  
  {  c|~f[  
  return assignment < T > (t); YN5p@b=FX  
} __,}/|K2  
} ; @m ?&7{y#?  
O:te;lQ K  
#Pq.^ ^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Z$ Mc{  
8J+:5b_?  
  static holder _1; 9rQw~B<S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^+Stvj:N  
t+ O7dZt%r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sqk$q pV6  
而不用手动写一个函数对象。 ,2^zX]dgM  
(ysDs[? \  
7Dwf0Re`  
jxA*Gg3cT5  
四. 问题分析 c^BeT;  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 X5Ff2@."y|  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^[-3qi  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \d"M&-O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Mj-B;r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  tvvRHvL  
t[?O*>  
五. 问题1:一致性 9N{"ob Z  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| *6 1G<I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 agxR V  
)l*6zn`z  
struct holder YNWAef4  
  { )w!*6<  
  // FVS@z5A8<=  
  template < typename T > D}:M0EBS  
T &   operator ()( const T & r) const nV+]jQ~o  
  { dnUiNs8  
  return (T & )r; d(j|8/tpA  
} 9mfP9  
} ; ixIfJ  
Xu#K<#V  
这样的话assignment也必须相应改动: tD !$!\`O  
]h0K*{  
template < typename Left, typename Right > lhhp6-r  
class assignment $4*k=+wS  
  { .#$D\cwV  
Left l; qECta'b&  
Right r; z2.ZxL"*  
public : dzwto;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~V<62"G  
template < typename T2 > G9i?yd4n=B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (3M7RpsL@  
} ; U `<?~Bz  
\%011I4  
同时,holder的operator=也需要改动: Fl&Z}&5p  
^\zf8kPti  
template < typename T > Um\_G@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const A/{0J\pA  
  { dk4|*l-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  h2]gA_T`  
} dJwE/s  
![#>{Q4i  
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。 Rt10:9Kz$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nXnO]wXC  
.ITR3]$  
return l(rhs) = r; nPS:T|*G  
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。 X[ up$<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $S _VR  
a4iq_F#NF  
template < typename Tp > 4P\?vz"  
class constant_t .8.LW4-ff  
  { vD*9b.*  
  const Tp t; >X!A/; $  
public : Swg%[r=p=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} D,J yb0BW  
template < typename T > -YHyJs-bU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const lGAKHCs  
  { />\6_kT  
  return t; K<Qy1y~[  
} >*aqYNft  
} ; ;iMgv5=  
El)WjcmH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G*lkVQ6?  
下面就可以修改holder的operator=了 SYsbe 5j  
!Cv:,q  
template < typename T > I>L@ P`d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Lw!Q*3c  
  { 79JU   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); RY]Vo8  
} Pwh0Se5Z  
9:tn! <^=I  
同时也要修改assignment的operator() #fR~ 7 KR  
XY1e eB-  
template < typename T2 > nm597WeZp  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,:1_I`d>#X  
现在代码看起来就很一致了。 E)=X8y  
[nnX,;  
六. 问题2:链式操作 j[Xc i<m  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dW8M^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。 PRE\ 2lLY  
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。 (]l}QR%Bxu  
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。 6#rj3^]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j >wT-s  
`K^j:fE7n  
template < typename T > 8P#jC$<  
struct result_1 DNN60NX 5Q  
  { ;5fq[v^P:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4dwG6-  
} ; K^'NG!  
#I(Ho:b  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: (;o/2Q?  
*?GV(/Q  
template < typename T > 8={ " j  
struct   ref 7CKh?>  
  { m"CsJ'\ors  
typedef T & reference; L~])?d  
} ; 3\Ma)\>R\-  
template < typename T > [Q=NGHB1/  
struct   ref < T &> K!MIA  
  { |tkhsQ-;  
typedef T & reference; *j0kb"#  
} ; f4TNy^-  
b\l +S2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `Ko6;s#  
rcWr0q  
template < typename T > Jm l4EW7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (\=iKE4#  
  { k5%:L2FO  
  return l(t) = r(t); M!e$h?vB  
} 2 Xt$KF,?  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;ESuj'*t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C=z7Gk=  
X_0Ta_u?T  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 UmRI! WQl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: k}yUD 0Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 uS%Y$v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `T]1u4^E  
最后的布局是: rfdT0xfcU  
                Add @}{~Ofs  
              /   \ dfmxz7V  
            Divide   5 Nd"4*l;  
            /   \ cF7efs8u  
          _1     3 ;P{HePs=)  
似乎一切都解决了?不。 zu~E}  
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。 itmdY!;<  
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。 dsh S+d  
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: OEN!~-u  
Y^Olcz  
template < typename Right > w/`I2uYu  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -m.SN>V  
Right & rt) const f;k'dqlv  
  { > %~%O`+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *Hnk,?kPq  
} FYe(S V(9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !\0UEC  
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。 nM)q;9-ni  
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。 _FET$$>z 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。 ;c-J)Ky  
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。 Q@in?};  
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? 1Ue;hu'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: V*m@Rs!)2  
G@O~*k1v  
template < class Action > <L1;aNN  
class picker : public Action IfH*saN7  
  { BmRk|b  
public : @} 61D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} F .(zS(q  
  // all the operator overloaded ;eG,T-:  
} ; L %[om c?  
u H}cvshv  
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。 wi]F\ q"Y^  
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: :CQ-?mT^LA  
_dT,%q  
template < typename Right > W+&w'~M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~ cKmf]  
  { eJ+uP,$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }K!)Z}8  
} b-1cA1#_cP  
!NNq(t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dJZMzn  
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。 J~6-}z   
>&|C E2'  
template < typename T >   struct picker_maker _7AR2  
  { MVGznf?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5/:BtlFx  
} ; VPB,8zb ]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bN6FhKg|  
  { cI9}YSk  
typedef picker < T > result; ~v 2E<S3  
} ; +w ;2kw  
A{5^A)$  
下面总的结构就有了: *20$u% z2  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 <_S>-;by  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 l@x/{0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,Qgxf';+$  
至此链式操作完美实现。 >Jl(9)e  
Ix;9D'^}  
W?5u O  
七. 问题3 q F \a]e  
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。 7j&iHL  
#|\NG  
template < typename T1, typename T2 > ~Bll\3-=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BcMgfa/  
  { .e $W(}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); IpX>G]"-C  
} f\W1u#;u)  
fh0a "#L{  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -.8 nEO3  
mCa [?  
template < typename T1, typename T2 > }{J5)\s9  
struct result_2 l .8@F  
  { 6dG:3n}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ##gq{hgjb$  
} ; u? a*bW  
JmJ8s hq  
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? J1waiOh  
这个差事就留给了holder自己。 Oy :;v7  
    J2 "n:  
TG\3T%gH/s  
template < int Order > 0] 'Bd`e  
class holder; b<|l* \  
template <> f?_UT}n  
class holder < 1 > [ 7W@/qqv  
  { gK{-eS  
public : ^f:oKKaAW;  
template < typename T > L'dR;T[;  
  struct result_1 ,)u\G(N  
  { 7V6gT}R  
  typedef T & result; RT2%)5s  
} ; /bE=]nM  
template < typename T1, typename T2 > }H!l@  
  struct result_2 %!5[3b'h  
  { i1qhe?5  
  typedef T1 & result; 1}A1P&2>  
} ; R<}n?f\#JZ  
template < typename T > _5F8F4QY`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k_p4 f%9  
  { Zrtyai{8l  
  return (T & )r; O1+2Z\F  
} g$c\(isY;  
template < typename T1, typename T2 > E2M|b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 86c@Kk7z  
  { 8+ P)V4}  
  return (T1 & )r1; >z'kCv  
} _e%jM[  
} ; Ccmo(W+0  
(^fiw%#  
template <> C]ev"Am_)  
class holder < 2 > W 7k\j&x  
  { 1+1Z]!nG#!  
public : _~?N3G  
template < typename T > C NDf&dzX8  
  struct result_1 7^}np^[HB  
  { Y`5(F>/RQG  
  typedef T & result; h|^RM*x  
} ; Zi&qa+F  
template < typename T1, typename T2 > Nf.6:=  
  struct result_2 'l+).},  
  { W\V'o Vt  
  typedef T2 & result; xE$(I<:  
} ; cO9aT  
template < typename T > _`4jzJ*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oxN~(H)/ #  
  { ['p%$4i$  
  return (T & )r; "PM!03rb  
} !;";L5()  
template < typename T1, typename T2 > ;9>(yJI+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const biTET|U`$  
  { BU-m\Kf)  
  return (T2 & )r2; V=)0{7-9  
} )24c(  
} ; t2)S61Vr  
XH_XGzBQS  
5$kv,%ah  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 1'q llkT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2b|$z"97jj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 95Q{d'&  
da c?b (  
return l(i, j) = r(i, j); [ D[&aA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z^AOV:|m  
q.s2x0  
  return ( int & )i; ~f/nq/8  
  return ( int & )j; cVHv>nd#  
最后执行i = j; =.q Zgcg  
可见,参数被正确的选择了。 $is|B9B  
JZQT}  
Gw3H1:yo  
PP\nR @  
*\9JIi 2  
八. 中期总结 H5@N<v5 u  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: (DzV3/+p^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 iOCx7j{BS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5(@P1Bi  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }yde9b?F  
>heFdKq1  
9$-V/7@)  
nJ !`^X5I  
4a'GWzUtS  
W0vdU;?%  
九. 简化 (E'f'g  
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。 Ne^md  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %O$4da"y  
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: u`Ew^-">  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ![ & go  
  +-*/&|^等 bERYC|  
2. 返回引用。 $S~e"ca1  
  =,各种复合赋值等 y:TLGQ0  
3. 返回固定类型。 JTH8vk:@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y#[PQ T  
4. 原样返回。 obUX7N  
  operator, i3T]<&+j5  
5. 返回解引用的类型。 dW3q  
  operator*(单目) zD>:Kj5  
6. 返回地址。 7x *]  
  operator&(单目) !<psK[  
7. 下表访问返回类型。 o<\CA[   
  operator[] TCW[;d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `(j}2X'[  
  operator<<和operator>> gAcXd<a0  
X@$x(Zc  
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。 %]/O0#E3Kz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &yFt@g]  
~(2G7x)  
template < typename Left > &"vh=Z-  
struct value_return -J?i6BHb  
  { J%ym1A9  
template < typename T > bL`O k  
  struct result_1 1:I47/  
  { (h NSzG\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tOn_S@/r  
} ; Y {]RhRR  
%T3L-{s5  
template < typename T1, typename T2 > ,U_p6 TV5  
  struct result_2 !C&!Wj  
  { 2=pVX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @/6cEiC+r\  
} ; h(aF>a\Z  
} ; p#:.,;  
8+ 5-7)  
Ip}(!D|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 86J7%;^Xa  
^cO^3=  
下面我们来剥离functor中的operator() ?(Dk{-:T'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: PqMU&H_  
1n7tmRl  
return l(t) op r(t) Gq4~9Tm)*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $j(2M?.>#  
return op l(t) >mzK96  
return op l(t1, t2) cE S3<`[K  
return l(t) op Yc+0OBH[  
return l(t1, t2) op SOo/~ giz|  
return l(t)[r(t)] k8E'wN  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /JPyADi  
Z{/0 P  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ^hOnLy2  
单目: return f(l(t), r(t)); -P+( =U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OyVdQ".  
双目: return f(l(t)); ]Y!$HT7\  
return f(l(t1, t2)); `PI,tmv!  
下面就是f的实现,以operator/为例 W2Y%PD9a  
yE3g0@*  
struct meta_divide 1X\dH<B}  
  { z@hlN3dg  
template < typename T1, typename T2 > qv<[f=X9|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6AgevyVG  
  { BwO^F^Pr?k  
  return t1 / t2; f`@$ saFD  
} ^` N+mlh  
} ; BR5r K  
)cc:Z7p  
这个工作可以让宏来做: :4|W;Lkd!  
[4,=%ez  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y~_wr}.CS  
template < typename T1, typename T2 > \ 2T!pFcc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ; 2K_u  
以后可以直接用 09y%FzV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Y>z~0$  
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 Y4,~s64e  
(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。。。) VZNMom,Wr  
;'!G?)PZ  
b;#Z/phix  
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 mjUln8Jc  
`"J=\3->  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qYj EQz  
class unary_op : public Rettype -E1b5i;f  
  { O)|{B>2r  
    Left l; &d]%b`EXq  
public : H3T4v1o6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N( 0G!sTI  
gE^ {@^  
template < typename T > g1-^@&q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D_r&B@4w  
      { X $LX;Lv  
      return FuncType::execute(l(t)); >x0"gh  
    } 1au1DvH  
MKSiOM  
    template < typename T1, typename T2 > fvKb0cIx]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nff&~lwhZ  
      { F)KUup)gc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NDLk+n  
    } E!;giPq*n  
} ; Iy8>9m'5  
D}59fWz@  
U-(2;F)  
同样还可以申明一个binary_op o*H j E  
VH1PC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Eh\0gQ=  
class binary_op : public Rettype e,/b&j*4th  
  { wS"[m>.{v  
    Left l; ?2l#=t?PP  
Right r; [xiZkV([  
public : 0,*clvH\;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p$dVGvM(  
T% J;~|  
template < typename T > Fi.gf?d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -miWXEe@l  
      { CHp`4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); YnC7e2  
    } We3Z#}X  
mB &nN+MV  
    template < typename T1, typename T2 > $@kGbf~k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +9db1:  
      { FWqnlK#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7g1" s1~or  
    } G+?@4?` z  
} ; &!uw;|%  
Htn'(Q  
'6Dt@^-PZ  
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 N|pjGgI  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S\2QZ[u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) txM R[o_  
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。 &RQQVki3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =~Oi:+L  
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*n(S{ks  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 p?S:J`q  
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) e R"XXF0u  
下面是修改过的unary_op K 2PV^Y  
Q7oJ4rIP  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <I .p{Z  
class unary_op rJi;"xF8  
  { 2*:lFv wP  
Left l; 1jU<]09.  
  $!P(Q  
public : (as'(+B  
gAt[kW< n  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gIv :<EJ9  
csZIBi  
template < typename T > j.O7-t%C  
  struct result_1 T;D`=p#  
  { WK5~"aw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; g7!P|  
} ; 1{\{'EP{  
V*P3C5 l  
template < typename T1, typename T2 > 7e$\|~<  
  struct result_2 kGhWr M  
  { t/z]KdK P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MIo5Y`T  
} ; IgH[xwzy[  
It,m %5 Py  
template < typename T1, typename T2 > JJJlgr]#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qp8. D4^@3  
  { b Z c&uq_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZAe>MNtW  
} r:.5O F}  
='f<_FD  
template < typename T > ]Hk8XT@Q+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <4s$$Uw}6%  
  { NQefrof  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3vTX2e.w  
} >o #^r;  
'@'~_BBZP  
} ; \z!*)v/{-  
is&A_C7yg  
s6<`#KFAg  
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 UEmNT9V  
好啦,现在才真正完美了。 S%n5,vwE  
现在在picker里面就可以这么添加了: (pXZ$R:  
 Isv@V.  
template < typename Right > -Si'[5@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \.p{~ Hv  
  { | ZBv;BW  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T)Z2=5V  
} 9u<4Q_I`  
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。 =)5eui>{  
XE);oL2xP  
#UGtYD}"  
>QRpRHtb  
5_";EED  
十. bind  TA;  
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。 \[&`PD  
先来分析一下一段例子 <(x[Qp/5P  
~5$V8yfx h  
g2%&/zq/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} X~XpX7d!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  4"72  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *=i|E7Irg  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 7M#2Tze}  
我们来写个简单的。 5`,qKJ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: I12WOL q  
对于函数对象类的版本: P6w!r>?6N  
?,e7v.b  
template < typename Func > c"R`7P  
struct functor_trait eaP,MkK&  
  { Bv,u kQ\CH  
typedef typename Func::result_type result_type; _ +Ww1 f  
} ; ,[enGw  
对于无参数函数的版本: TNBFb_F  
j3|Ek  
template < typename Ret > "o&_tB;O  
struct functor_trait < Ret ( * )() > xsS/)R?  
  { *njdqr2c~  
typedef Ret result_type; ,lSt}Lml  
} ; 4L#q?]$  
对于单参数函数的版本: "l~wzPY)  
nokk! v/  
template < typename Ret, typename V1 > v>zeK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I$sJ8\|gw'  
  { LY}%|w  
typedef Ret result_type; vgRjd1k.\y  
} ; &L}e&5  
对于双参数函数的版本: 0-#SvTf>;:  
@? 4-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K~"uZa^s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O~yPe.  
  { +=#sa m*i  
typedef Ret result_type; KJc fbZ~  
} ; 9?<WRM3a>  
等等。。。 =N,9#o6^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mKY}+21!Q  
vfAR^*7e  
template < typename Func > Arh0m. w  
struct func_return ],ioY*4G  
  { @8X)hpHf  
template < typename T > ^t4T8ejn  
  struct result_1 TJ9JIxnS  
  { I3uS?c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dr3#?%  
} ; 5 {cbcuG  
<i34;`)b  
template < typename T1, typename T2 > B3[;}8u>  
  struct result_2 PR?Ls{}p\  
  { %rVC3}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V&82U w  
} ; q9rY++Tv  
} ; UZsL0  
[pi!+k  
X3zk UMk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ''P.~~ezr5  
& Ji!*~sE  
template < typename Func, typename aPicker > 9`kxyh</  
class binder_1 ~i 'Ib_%h  
  { ;w ";s$  
Func fn; CDcZ6.f  
aPicker pk; EGWm0 F_  
public : W0%cJ8~  
B|E4(,]^  
template < typename T > s0,c4y  
  struct result_1 #7/;d=  
  { @]yd Wd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "<6X=|C  
} ; {xb8H  
dLl/V3C6t  
template < typename T1, typename T2 > ~bU!4P}4j  
  struct result_2 csP 5R3  
  { =Tv;?U C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X5i?B b.  
} ; `l+{jrRb<  
iX4?5yz~<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y?Ph%i2E  
?HT+| !4p  
template < typename T > ?B> { rj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V'TBt=!=]  
  { (ZR+(+i,  
  return fn(pk(t)); Do-~-d4  
} Z_vIGH|1  
template < typename T1, typename T2 > -0[?6.(s"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yn=BO`sgW  
  { "w3#2q&  
  return fn(pk(t1, t2)); 6qfL-( G  
} 3e&H)  
} ; NzB"u+jB  
JL0>-kg  
*@6,Sr)_  
一目了然不是么? !DgN@P.o  
最后实现bind o%dKi]  
D"kss5>w  
v eP)ElX  
template < typename Func, typename aPicker > akg$vHhK4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4cC  
  { KLVkPix;$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R5PXX&Q  
} t[$C r;  
$80 TRB#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8w-2Q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 R+vago:  
]o}g~Xn  
十一. phoenix :E ]Ys  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _XLGXJ[B  
^5j+O.zgN  
for_each(v.begin(), v.end(), zJC!MeN  
( CJ+/j=i;~c  
do_ iZsZSW \  
[ ^e*Tg&  
  cout << _1 <<   " , " L9(mY `d>"  
] cE (P^;7D  
.while_( -- _1), 9i+OYWUO  
cout << var( " \n " ) !h\.w9o[  
) b EB3 #uc  
); kw,eTB<;R  
VRe7Q0  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: FDfLPCQm  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor o< )"\f/,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 SrlTwcD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &>Zm gz  
1< gY  
\<k5c-8Hb  
template < typename Cond, typename Actor > aU&p7y4C@  
class do_while 3$<u3Zi6  
  {  UZJ^ e$N  
Cond cd; L'1!vu *Rg  
Actor act; yjcZTvjJ  
public : u@ MUcW  
template < typename T > b$7p`Ay  
  struct result_1 IXjFK  
  { S87E$k  
  typedef int result_type; DxuT23. (  
} ; HW|5'opF  
z;T_%?u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} XPJsnu  
BQ8vg8e]B  
template < typename T > is?#wrV=K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FA5|`  
  { 5"~F#vt  
  do 8PKUg "p  
    { 80(Olf@PE  
  act(t); .|XG0M  
  } b'x26wT?  
  while (cd(t)); HL8onNq  
  return   0 ; hJ~Na\?w  
} &m{SWV+   
} ; Sj=x.Tr\  
g|STegg  
SSr#MIS?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &A/k{(.XP  
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。 4F[4H\>'  
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。 %:/@1r7o>  
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。 P8& BtA  
下面就是产生这个functor的类: hQWo ]WF(J  
Mz59ac  
azK7kM~  
template < typename Actor > ;?{[vLHDL  
class do_while_actor !841/TRb  
  { +8xC%eE  
Actor act; != uaB.  
public : \v\f'eQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {[I]pm~n  
[I~&vLTe  
template < typename Cond > RIm8PV;N  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2}\/_Y6  
} ; 1eP`  
pY~/<lzW  
4D'AAr57  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )6!ji]c N  
最后,是那个do_ 5%r:hO @S  
7.mYzl-F(  
e=ITAH3b  
class do_while_invoker VTUY#+3  
  { 0<3->uK  
public : }xa~U,#5  
template < typename Actor > L'?7~Cdls  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n0a|GZyO]  
  { Y5fz_ [("  
  return do_while_actor < Actor > (act);  i)!2DXn  
} z=FOymv C  
} do_; mb\"qD5  
Svicw`uX0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -~_[2u^3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,K W IuCU;  
最后来说说怎么处理break和continue .Qv H7  
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。 @S<6#zR  
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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