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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Wov_jVdN\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wOP}SMn  
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, l@ K<p  
x@)u:0  
HmKE>C/  
b/`' ?| C  
  class filler j|9 2 g  
  { I1jF`xQ&0  
public :  w4mL/j  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |d8o<Q  
} ; vC1 `m  
(@9-"W  
`x3c},'@k  
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: &~EOM  
|V5H(2/nk  
aDESO5  
ho. a93  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4{=Em5`HbO  
{s]eXc]K}  
gB#t"s)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <T>f@Dn,  
WqO* vK!t  
c`cPGEv  
Yy]He nw;  
二. 战前分析 $hapSrS  
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。 (H7q[UG|  
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 $I%]jAh6  
.*{LPfD|  
H{If\B%1t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3ly|y{M",  
  /* --------------------------------------------- */ f QdQ[  
vector < int *> vp( 10 ); .'M]cN~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); a>6p])Wh  
/* --------------------------------------------- */ \uH;ng|m  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n&^Rs )%v  
/* --------------------------------------------- */ ek<U2C_u#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z!tHn#  
  /* --------------------------------------------- */ 1?;s!6=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); IZGty=Q_  
/* --------------------------------------------- */ @NZ?D0"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W=drp>Uj  
{fWZ n  
Sk xaSJ"  
#+$z`C`  
看了之后,我们可以思考一些问题: Bs*s8}6  
1._1, _2是什么? 8in8_/x  
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。 rQF%;  
2._1 = 1是在做什么? SrxX-Hir  
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。 9S}PCAA;  
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。 ` $}[np |  
q%l<Hw6{z  
b1+Nm  
三. 动工 MWB?V?qPSC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {v(3[ 7  
8@!SM  
ouuj d~b+  
G 8@%)$A  
template < typename T > F-m1GG0s  
class assignment e2>gQ p/  
  { |"arVde  
T value; (Xx @_  
public : *ZHk^d:  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7ORwDR,`5  
template < typename T2 > <5 okwcJ^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O1QHG'00  
} ; iIg_S13  
D .E>Y  
{"s8X(#_sC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1cPi>?R:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i^yQ; 2 -  
w] VvH"?  
OF)X(bi4j  
*<KY^;  
  class holder Li}yK[\]  
  { a83o (9  
public : @E1N9S?>  
template < typename T > ,MdCeA%`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9.<$&mVk7`  
  { ]C_6I\Z#=W  
  return assignment < T > (t); %gN8-~$ 1  
} mR@iGl\\  
} ; -k'=s{iy  
6;ICX2Wq'  
D+RG,8Ht  
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: W /IyF){  
e_Y>[/Om  
  static holder _1; Gz`Zp "i%0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c#_%|gg  
xi^_C!*J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f"/NY6  
而不用手动写一个函数对象。 w$1.h'2  
p0b&CrALx  
$uboOfS83G  
5ES$qYN  
四. 问题分析 N52N ^X>  
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。 avdi9!J2  
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。 rLp0VKPe  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k(et b#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *M&~R(TMn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 oo`mVRVf  
/@q_`tU  
五. 问题1:一致性 $L(,q!DvH  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| T. {P}#'|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =r`>tWs  
? ;\YiOTda  
struct holder z`{x1*w_  
  { =*t)@bn  
  // gq/q]Fm\  
  template < typename T > W;2y.2*  
T &   operator ()( const T & r) const (ue;O~  
  { jQc$>M<"o  
  return (T & )r; ugOcK Gf  
} ! @|"84  
} ; [<6ez;2q'  
+YXyfTa  
这样的话assignment也必须相应改动: uV{cvq$jy  
(.Sj"6+  
template < typename Left, typename Right > eR?`o!@y  
class assignment k |M  
  { PE-Vx RN)  
Left l; -GQ`n01  
Right r;  $33wK  
public : wTqgH@rGtR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x]w%?BlS  
template < typename T2 > *&!&Y*Jzg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } T2GJoJ!  
} ; ONg_3vD{  
GkVV%0;&J1  
同时,holder的operator=也需要改动: CPAizS  
!M\8k$#"n  
template < typename T > 8KN0z<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const / F9BbG{  
  { *IfLoKS'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bDRl}^aO6  
} "RiY#=}sm  
J&2cf#  
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。 p v%`aQ]o{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 IOomBy:  
<t\!g  
return l(rhs) = r; K '7M\:zy  
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。 0;KjP?5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1)w^.8f  
`|+!H.3  
template < typename Tp > -6@#Nq_iWU  
class constant_t gM&XVhQJ\  
  { 22(7rUkI  
  const Tp t; =HH}E/9z  
public : "KSzn  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H+6+I53  
template < typename T > qYF150  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const w`x4i fZ0q  
  { .7_<0&kW  
  return t; 3vepJ) D (  
} 6C7|e00v  
} ; <>%2HRn<u  
M*<Ee]u  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E:(DidSE@  
下面就可以修改holder的operator=了 \W4|.[  
@vs+)aRa  
template < typename T > xim'TVwvC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const plN:QS$  
  { C/_Z9LL?F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ?)X 0l  
} wF[%+n (*  
+XMKRt  
同时也要修改assignment的operator() b"k1N9  
#? u#=]  
template < typename T2 > P-U9FKrt  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :"{("!x   
现在代码看起来就很一致了。 eaB6e@]@  
N3"O#C  
六. 问题2:链式操作 V q4g#PcG  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 OiI29  
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。 Ku$:.  
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。 LYhjI  
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。 *sz:c3{_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct | $  
V(wm?Cc]  
template < typename T > Z}$wvd  
struct result_1 ~T">)Y~+xI  
  { NpI "XQ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  OXDEU.  
} ; B:oE&Ahh{  
ecvQEK2L  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ;iq H:wO  
E7 mB=bt>=  
template < typename T > ON [F  
struct   ref `cgyiJ  
  { sYa;vg4[  
typedef T & reference; p.)IdbC`B  
} ; [+;>u|  
template < typename T > ZW>iq M^9  
struct   ref < T &> ~'lYQ[7  
  { q[}W&t,  
typedef T & reference; efN5(9*9R  
} ; PJ -g.0q  
uidoz f2}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @;;3B  
Ndmki 7A  
template < typename T > pmfL}Dn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const FIu|eW+<l  
  { &+|bAn9AJ  
  return l(t) = r(t); H'a6] ]2  
} d RIuA)0s  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  }o[N B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ++\s0A(e  
LiyR,e  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ?LSwJ @#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 03Uj0.Z|7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4p<c|(f#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )kIZm Q|f1  
最后的布局是: E\1e8Wyh  
                Add 1 EL#T&  
              /   \ 4LXC;gZ  
            Divide   5 #n_t5 O[  
            /   \ F81Kxcs  
          _1     3 U5:5$T,C  
似乎一切都解决了?不。 =j^>sg]  
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。 2=,O)g  
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。 F e1^9ja  
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: hm, H3pN  
=C#22xqQ.  
template < typename Right > 5Sz&j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const WU\Bs2  
Right & rt) const z"\<GmvB  
  { k 5gvo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p54 e'Zb  
} -[}AhNYK  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &iO53I^r/  
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。 zD@RW<M  
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。 NjFlV(XT}  
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。 s{uSU1lQn  
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。 LkyT4HC8n  
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? sW]>#e  
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: EG!Nsb^,  
"M}3T?0 O  
template < class Action > yYH>~,  
class picker : public Action w!r.MWE  
  { G?+0#?'Y  
public : ~P fk   
picker( const Action & act) : Action(act) {} tq=7HM  
  // all the operator overloaded w&e q *q  
} ; *4y0Hq  
{Q021*xt/  
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。 bQ`2ll*(  
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: '$h0l-mQ  
0ky3rFSh1  
template < typename Right > 1VA%xOURh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m`&6[[)6~  
  { uWLf9D"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Zx&=K"  
} $C t(M)  
U!b~vrr^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KBI36=UV  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 NQx>u  
=zW`+++3  
template < typename T >   struct picker_maker QfV:&b`  
  { %Vb~}sT:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~? n)/i("  
} ; i4<n#]1!t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8Xa{.y"  
  { \7WZFh%:  
typedef picker < T > result; _b! TmS#F1  
} ; +{\b&q_  
9w<k1j  
下面总的结构就有了: ~pw%p77)  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ^Sc48iDc  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ? @- t.N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]Wn=Oc{F  
至此链式操作完美实现。 5Z_aN|Xn  
R:y u  
X\|h:ce  
七. 问题3 .-:@+=(  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 YR"IPyj  
(m() r0:@  
template < typename T1, typename T2 > >mMmc!u>G  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V 9;O1  
  { ;F:Qz^=.a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); COL_c<\  
} <3 I0$?xL  
_]M :  
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: k&= iye(  
qf*e2" ~v  
template < typename T1, typename T2 > m }\L i]  
struct result_2  z:d+RMA  
  { Q[ .d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; P G*FIRDb  
} ; Bg}(Sy  
`aM8L  
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;v;%rs  
这个差事就留给了holder自己。 nm`}Z'&)  
    .~%,eF;l$  
*40Z }1ng  
template < int Order > 15cgmZsS  
class holder; -v~XS-F  
template <> ;'oi7b  
class holder < 1 > iI@(Bl]  
  { TnLblkX  
public : J1d|L|M  
template < typename T > &Ui&2 EW  
  struct result_1 &P(vm@*  
  { 9=G dj!L  
  typedef T & result; *cc|(EM  
} ; Ip*[H#h  
template < typename T1, typename T2 > :i]g+</  
  struct result_2 Dl_SEf6b  
  { CW@G(R  
  typedef T1 & result; U/:x<Y$ tj  
} ; A[N>T\  
template < typename T > F <.} q|b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vW03nt86  
  { .KxE>lJbqM  
  return (T & )r; sX#7;,Ft7  
} % ^&D,  
template < typename T1, typename T2 > C72btS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P"k,[ZQ  
  { UY&DXIPM  
  return (T1 & )r1; ,CjJO -  
} 3L%g2`  
} ; Eq'oy~.oV  
!Nno@S P@  
template <> hP=z<&zb/  
class holder < 2 > (N$$N:ac[t  
  { G9jlpf5>  
public : !@@rO--&  
template < typename T > hionR)R4  
  struct result_1 Xj;5i Vq  
  { Ge4 tc  
  typedef T & result; +( V+XT  
} ; cP[]\r+Kj  
template < typename T1, typename T2 > q pFzK  
  struct result_2 "6P-0CJ  
  { x^JjoI2vf  
  typedef T2 & result; }NETiJ"6  
} ; 8A|i$#.&  
template < typename T > 2s8(r8AI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0%5x&vx'S  
  { jY5BVTWnV  
  return (T & )r; \ /6m  
} l%9nA.M'  
template < typename T1, typename T2 > b}jLI_R{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U-GV^j  
  { oxL4* bqZ  
  return (T2 & )r2; e3{L%rQE  
} 0Z>oiBr4  
} ; (r )fx  
-~ ycr[}x  
g6 3?(+Fz  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {>=#7e-]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U-3uT&m*9.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Is !DiB  
xn)r6  
return l(i, j) = r(i, j); &_y+hV{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %]@K}!)2  
N0G-/  
  return ( int & )i; z/t:gc.  
  return ( int & )j; /WI HG0D  
最后执行i = j; -Fs^^={Q  
可见,参数被正确的选择了。  LYX\#  
5s2334G  
\|9KOulr  
Zx}.mt#}8  
[/I1%6;  
八. 中期总结 vH^^QI:em  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: `)R@\@jt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 nW (wu!2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?W"9G0hTqM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1eDc:!^SD  
rKys:is  
:cK;|{f  
R0*+GIRA(  
T4{&@b 0*  
CfnRcnms  
九. 简化 eX>X=Ku  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 JSQ*8wDcl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 84*Fal~Som  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: tr\Vr;zd  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !j.jvI%e;  
  +-*/&|^等 ;.r >  
2. 返回引用。 g$ *V A} s  
  =,各种复合赋值等 zorTZ #5  
3. 返回固定类型。 /< CjBW:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q>q@ztt  
4. 原样返回。 '3@WF2a  
  operator, 6'6@VB  
5. 返回解引用的类型。 /Iu._2  
  operator*(单目) jq&$YmWp  
6. 返回地址。 L%.GKANM  
  operator&(单目) kM?p>V6  
7. 下表访问返回类型。 y]`@%V2P  
  operator[] & xqr&(o  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8_tMiIE-pS  
  operator<<和operator>> s/K}]F  
-ijQT B  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 X+K$y:UZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a;`-LOO5&  
(UV+/[,  
template < typename Left > 0Fh*8a}?b  
struct value_return 5!*5mtI  
  { z,oqYU\:  
template < typename T > wQ,RZO3  
  struct result_1 "ppT<8Qi'  
  { TPds)osZT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,&HZvU&  
} ; ^"%SHs  
t=]&q.  
template < typename T1, typename T2 > FZ/l T-"  
  struct result_2 9Yowz]')  
  { #7U,kTj9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (K+TqJw  
} ; MNiu5-g5  
} ; p\8cl/~  
\6Ze H  
O.E   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1h+!<c q  
GfU+'k;9  
下面我们来剥离functor中的operator() G1~|$X@@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k[ Iwxl;/  
8Db~OYVJG  
return l(t) op r(t) bhSpSul  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) < P5;8  
return op l(t) q9oF8&O,  
return op l(t1, t2) Co19^g*  
return l(t) op iEki<e/  
return l(t1, t2) op 7`tnoTUv  
return l(t)[r(t)] v-) eT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]T(O;y*m   
"=<l Pi  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: UUY-EC7X  
单目: return f(l(t), r(t)); d #a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ik1,?A  
双目: return f(l(t)); h{sW$WA  
return f(l(t1, t2)); 2ezuP F  
下面就是f的实现,以operator/为例 fu=}E5ScK  
uPV,-rm[F_  
struct meta_divide $_Qo  
  { A0rdQmrOL  
template < typename T1, typename T2 > Ytx+7OLe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) VJCh5t*  
  { BPrA*u }T  
  return t1 / t2; 6EK+]0  
} 6DJ,/J2F  
} ; :<&}/r  
DcbL$9UI  
这个工作可以让宏来做: <'~8mV1  
vt mO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d!KX.K\NM,  
template < typename T1, typename T2 > \ BdO$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \MtiLaI"  
以后可以直接用 ~~zw[#'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !qcu-d5b  
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 $hSu~}g  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) |k/;.  
]QT0sGl  
;*W]]4fy  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 sp**Sg)  
g@Ni!U"_c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ITc/aX  
class unary_op : public Rettype aG}9Z8D  
  { Pz|qy,  
    Left l; ;6b#I$-J-  
public : @gi Y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R|+R4'  
&ApJ'uC  
template < typename T > Xe+&/J5b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d;<n [)@  
      { rY!uc!  
      return FuncType::execute(l(t)); U-FA^c;  
    } 6@XutciK  
pXFNK" jm  
    template < typename T1, typename T2 > kw-/h+lG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DQlaSk4hF_  
      { b7AuKY{L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); uaPBM<  
    } Msd!4TrBJ  
} ; Km <Wh=  
GmL|76  
jm-0]ugY&`  
同样还可以申明一个binary_op (uG4W|?p  
D8?$Fn=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BRD'5 1]|  
class binary_op : public Rettype }uHc7gTBF7  
  { TLSy+x_gX  
    Left l; B?0{=u  
Right r;  ~M'\9  
public : j^%i?BWw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} btOTDqG`a  
=H,cwSE+%  
template < typename T > !7xp<=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CMBW]b|  
      { <go~WpA|r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qz0v1057#  
    } |~HlNUPR  
z}Z`kq+C  
    template < typename T1, typename T2 > 7lVIN&.=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #Y5I_:k  
      { 68HX,t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {-Y_8@&  
    } 9wq%Fnt  
} ; ZM#WdP  
Vw{Ys6q  
%C3cdy_c  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 xapkhIW2\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j&Hn`G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :>X7(&j8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 -ufmpq.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4iLU "~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 iO!lG  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,{Ab=xV  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) dJLJh*=AG  
下面是修改过的unary_op sd[QtK^  
z$Nk\9wm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > kH&ZPAI  
class unary_op fjWh}w8  
  { gNqV>p  
Left l; 2 YN` :"  
  '.K,EM!-~h  
public : Wl#^Eu\g1W  
{;4PP463  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qi[D&47XO  
b;t]k9:"L  
template < typename T > -Y[-t;  
  struct result_1 t~M<j| ]k  
  { y[|g!9Rp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =+"'=o  
} ; <=inogf  
o 4b{>x  
template < typename T1, typename T2 > KB"iF}\P0  
  struct result_2 $0*47+f  
  { V^{!d}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xI<dBg|]+  
} ; f oVD+\~Y  
m4DH90~a8  
template < typename T1, typename T2 > *h4m<\^U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Az-!LAu9 R  
  { 3E ZwF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =CVT8(N*  
} hX_p5a1t  
cLU*Tx\  
template < typename T > Q$vr`yV#=6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YW{V4yW  
  { =_dd4`G&<  
  return OpClass::execute(lt(t)); cP2R2 4th  
} &JlR70gdHi  
.zAafi0  
} ; ziycyf.d  
,jnRt%W  
Uu X"AFy~\  
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 s4$m<"~  
好啦,现在才真正完美了。 4sj%:  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4:@|q:DR  
"r V4[MVxt  
template < typename Right > 0w['jh|,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +=h!?<*C8  
  {  >Y'yM4e*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C%c `@="b  
} \Ep/'Tj&  
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。 J3x7i8  
na3kHx@  
D&r8V;G[[  
8-5 jr_*  
mG~y8nUtp  
十. bind SU'1#$69F  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 m[{&xF|_  
先来分析一下一段例子 DP_Pqn8p&M  
arLl8G[  
(<C%5xk  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6h_k`z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |<|,RI?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V3W85_*  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 NydW9r:T  
我们来写个简单的。 k6-n.Rl01  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Gr@{p"./z  
对于函数对象类的版本: N`Xnoehu  
*Z`eNz}  
template < typename Func > `7%eA9*.m  
struct functor_trait G`#gV"PlC  
  { d95N$n   
typedef typename Func::result_type result_type; Z{ Zox[/  
} ; G^ZkY  
对于无参数函数的版本: &8AS=v  
>v_5xd9  
template < typename Ret > thPH_DW>eb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !;*2*WuO;  
  { ]GtR8w@w  
typedef Ret result_type; eH!|MHe  
} ; c;rp@_ULG?  
对于单参数函数的版本: U\8#Qvghf  
h==GdS4  
template < typename Ret, typename V1 > 8}oDRN!J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f5GR#3-h(  
  { x0A %kp&w  
typedef Ret result_type; '}`hY1v  
} ; :_\!t45  
对于双参数函数的版本: E9d i  
; 9 &1JX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .&Pe7`.BE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > i5<Va@ru!s  
  { Wx|6A#cg!  
typedef Ret result_type; <oaBh)=7  
} ; } o"_#\6  
等等。。。 ~<aeA'>OA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy HjK<)q8b  
?*R^?[  
template < typename Func > ?3TK7]1V:  
struct func_return p@8^gc  
  { KO]?>>5S6  
template < typename T > l6B^sc*@  
  struct result_1 gqdB!l4  
  { =E}%>un  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `{|}LFS>  
} ; &Y>~^$`J  
 mz VuQ  
template < typename T1, typename T2 > A[ECa{ v  
  struct result_2 R`C_CsXir  
  { %M)oHX1p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aHPSnB&  
} ; ({_:^$E\  
} ; B mBzOk^  
Bx}0E  
FP'u)eU&3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 KYRm Ui#  
&iND&>?  
template < typename Func, typename aPicker > 0o=6A<#x  
class binder_1 jdg ~!<C  
  { !Ir1qt8 T  
Func fn; af?\kBm  
aPicker pk; @Wx`l) b  
public : ^8-~@01.`_  
k|$"TFXx;  
template < typename T > }u3H4S<o  
  struct result_1 &v auLp  
  { p[@oF5M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _KM$u>B8  
} ; O^R:_vb3I  
gKs/T'PW  
template < typename T1, typename T2 > Q 9gFTLQ  
  struct result_2 (:y,CsR}4  
  { }Uwkef.Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 27*(oT  
} ; 1Oca@E\Z.  
^Azt.\fMX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} & GzhcW~  
"\zj][sL  
template < typename T > !7kLFW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <(bCz>o|  
  { R%)2(\  
  return fn(pk(t)); iA%' ;V  
} @!&Jgg53G  
template < typename T1, typename T2 > Y( V3P nH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LG Y!j_bD  
  { Qw6KX#n  
  return fn(pk(t1, t2)); p-i.ITRS  
} |auX*hb9  
} ; I_zk'  
|>IUtUg\  
i!.I;@  
一目了然不是么? ET,0ux9F  
最后实现bind %Vw|5yA4  
BDm88< ]  
QWz Op\+  
template < typename Func, typename aPicker > PQU3s$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) co$Hi9JE  
  { }rKJeOo^x?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,#P,B ;r~  
} &Hlm{FHU  
k%Ma4_Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <m Ju v  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 +3/k/W  
*w'q  
十一. phoenix Q3NPwM  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wr3_Bf3]  
xs2,t*  
for_each(v.begin(), v.end(), f!M[awj%  
( h V|v6 _  
do_ Z^'?|qFj!  
[ &J lpA<^s;  
  cout << _1 <<   " , " J8GXI:y  
] gqP -E  
.while_( -- _1), KrdZEi vb  
cout << var( " \n " ) }@rg5$W  
) 9S:{  
); dN]Zs9]  
inr%XS/m  
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: (C-,ljY  
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 DD12pL{QA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 KMxNH,5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2~G,Ia  
X zi'Lu `  
IgPV#  
template < typename Cond, typename Actor > d]O_E4X*  
class do_while lgkl? 0!  
  { QvG56:M3  
Cond cd; sorSyuGr  
Actor act; h` irO 5  
public : =~GE?}.o  
template < typename T > yCF"Z/.  
  struct result_1  YBYBOH  
  { Je#!Wd  
  typedef int result_type; ~_DF06G  
} ; NLcO{   
54 M!Fq -  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g9yaNelDh)  
0[n c7)sW  
template < typename T > JC c N>DtP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hv8SYQ|  
  { ,s1&O`  
  do <^,o$b  
    { M!eoe5  
  act(t); x4CtSGG85f  
  } q[{:  
  while (cd(t)); 5kGxhD  
  return   0 ; =y)p>3p}&  
} F^ I\X  
} ; $q Zc!Qc  
Zu\p;!e  
k sB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q+YuVQ-fx  
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。 SQq6X63 \  
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。 1^Kj8*O8e  
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。 mgi,b2  
下面就是产生这个functor的类: [<]Y+33  
Uby,Tu  
*)MX%`Z}  
template < typename Actor > <lC]>L  
class do_while_actor V~/.Y&WN  
  { Sg-g^ dIN1  
Actor act; ,\BVV,  
public : IZv~[vi_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8|1`Tn}o  
5;X {.2  
template < typename Cond > c u\ls^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2{Wo-B,wt~  
} ; ~R :<Bw  
7IA3q{P  
V -q%r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +O)]^"TG  
最后,是那个do_ 3^!Hl8P7  
Q Oz9\,C  
6exRS]BI  
class do_while_invoker oS~}TR:}  
  { C@*%AY  
public : `*>V6B3  
template < typename Actor > %oAL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g(m xhD!k  
  { D`~JbKV5@^  
  return do_while_actor < Actor > (act); d!`lsh@tF  
} ~_'0]P\  
} do_; Y.q>EUSH  
G7 1U7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? GtF2@\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z`rK\Bc  
最后来说说怎么处理break和continue >4,{6<|  
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。 %PzQ\c  
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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