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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E[hSL#0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  -raK  
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, !,- 'wT<v  
C,,T7(: k  
'3XOU.  
hgZvti  
  class filler A?tCa*b^  
  { l=" (Hp%b  
public : '>[ZfT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [1~3\-Y  
} ; 5hqXMs  
vkLt#yj~  
)~P<ruk>,C  
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: FoIK, MdJ  
~m R^j  
!d0$cF):  
[3irr0D7l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H/f}t w  
uUl ;}W  
/3+E-|4s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 WKr4S<B8mr  
?@A@;`0Y  
=PU@'OG  
5m;pHgkb  
二. 战前分析 J bima>  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ^=I[uX-3ue  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 NgGpLdaC2v  
ABE EJQ  
WnQ'I=E#~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Vg (p_k45`  
  /* --------------------------------------------- */ bz&9]% S<  
vector < int *> vp( 10 ); 4P2p|Gc3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x ZAg  
/* --------------------------------------------- */ PC=s:`Y}R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /|Gz<nSc  
/* --------------------------------------------- */ b9f5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); cP21x<n  
  /* --------------------------------------------- */ kSJ:4!lFU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <^Q` y  
/* --------------------------------------------- */ "| oW6@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Mi!ak  
X bV?=  
fQU_A  
< Lrd(b;  
看了之后,我们可以思考一些问题: H]lD*3b  
1._1, _2是什么? @[(%b{TE;  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 wRWKem=  
2._1 = 1是在做什么? qyzeAK\Ia  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 =66,$~g{  
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。 [yAR%]i-7  
9/\=6v C|  
z:$TW{%M  
三. 动工 (7aE!r\Ab  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7`X9s~B  
A`1/g{Ha  
$r)nvf`\  
`^E(P1oJ3  
template < typename T > 9;c]_zt  
class assignment wa9{Q}wSa  
  { rNHV  
T value; > cJX'U9  
public : @}N;C ..Y$  
assignment( const T & v) : value(v) {} "2/VDB4!FG  
template < typename T2 > UUql"$q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y)4D$9:  
} ; 785Y*.p  
Q ?W6  
z[, `  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cXokq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 80M4~'3  
0:Lm=9o  
M*c`@\  
]pA}h. R#-  
  class holder dQFx]p3L  
  { `qsn;  
public : xH8nn3U  
template < typename T > dkf?lmC+M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const J_mpI.^Bsf  
  { G#0 4h{  
  return assignment < T > (t); }%rz"kB  
} ',* 6vbII  
} ; Z5{M_^  
N|1k6g=0  
\G*vY#]  
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: uEuK1f`  
IV:Knh+ ?  
  static holder _1; A|@d4+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $wVY)p9Q  
TM':G9n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NLF{W|X  
而不用手动写一个函数对象。 S*CRVs  
P>kS$U)  
fr\UX}o  
M|`%4vk>  
四. 问题分析 p<6pmW3  
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。 1}!f.cWV(  
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。 s4}}MV3X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v1zJr6ra9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kF.PLn'iS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `h Y:F(  
/gHRJ$2|Sx  
五. 问题1:一致性 gy<pN?Mw  
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?| $X-,6*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A0WQZt!FEN  
`)H.TMI   
struct holder \aT._'=M+  
  { "$:nz}  
  // /sdkQ{J!.  
  template < typename T > ">voi$Kzey  
T &   operator ()( const T & r) const e[n T'e  
  { OH*[  
  return (T & )r; ;Fuxj!gF  
} kAbT&Rm"  
} ; +|( eP_  
%r~TMU2"  
这样的话assignment也必须相应改动: 9}2I'7]  
 NP^kbF  
template < typename Left, typename Right > {q8V  
class assignment 1/w['d4l!  
  { FK={ %  
Left l; s bW`  
Right r; I%*o7"  
public : ";",r^vr\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {u46m  
template < typename T2 > jPA?0h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a50{gb#  
} ; &sWq SS  
D 7H$!(F>  
同时,holder的operator=也需要改动: Ql\{^s+  
jr@<-.  
template < typename T >  }e9:2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }L@!TWR-Qu  
  { 0V`0="rQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yZA }WTGe  
} |{Z?a^- NJ  
\\x``*  
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。 x8gUP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \nPa>2r  
?OvtR:hC  
return l(rhs) = r; ,p>=WX  
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。 +&-/$\"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g;eMsoJG  
+lU:I  
template < typename Tp > Gv6EJV1i  
class constant_t #$X_,P|D  
  { 8TC%]SvYim  
  const Tp t; +`_%U7p(  
public : !1)lGjMW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} srJ,Jr(  
template < typename T > 3(}HD*{E[@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p^7ZFUP  
  { @+:S'mAQC  
  return t; *w59BO&M4  
} N 0&h5  
} ; !YsL x[+  
.z7F58  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kOx2P(UAEx  
下面就可以修改holder的operator=了 mn?< Zz  
Qp!r_a&  
template < typename T > Mfuw y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w,;CrW T2t  
  { `8KWZi4 ]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UP 75}h9  
} O:q 0-  
ke2'?,f  
同时也要修改assignment的operator() 'h.{fKG]ME  
g(>;Z@Y  
template < typename T2 > a(NN%'fDD  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } k2" Z:\?z  
现在代码看起来就很一致了。 $j)Er.!9|R  
/4<eI 3Z  
六. 问题2:链式操作 Ma: xxsH.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @w[WG:-+  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 n Uz 2~z  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 (`k0tC2  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 d /+sR@\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~ 61O  
3YR6@*!f/  
template < typename T > 1%G<gbHpI  
struct result_1 c_)vWU  
  { LL7a 20  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /RT3 r  
} ; ;l[/<J  
M6jP>fbV*  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: O{,Uge2n,  
r3mB"("Z'  
template < typename T > C=t:0.:PJ  
struct   ref 4~53%=+  
  { 9qc1^Fs~  
typedef T & reference; KN'l/9.  
} ; j/5>zS  
template < typename T > K8$Hg:Ky-/  
struct   ref < T &> )@RTU~#  
  { DQDt*Uj,  
typedef T & reference; (9CB&LZ(+E  
} ; J/pW*G-U|  
#r `hK)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z1aApS  
%qcBM~efT  
template < typename T > 9 %4Pt=v~d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xAMj16ZF  
  { i,NN"  
  return l(t) = r(t); VZ &>zF  
} $NJ]2P9L  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 )NGBA."t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p#HPWW"  
.L0pS.=LT  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 R|% 3JE0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WW2VW-Hk  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2mP| hp?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %L+/GtxK  
最后的布局是: m=k(6  
                Add j0L9Q|s  
              /   \ W1$B6+}Z0V  
            Divide   5 ez%RWck  
            /   \ 0|9(oP/:  
          _1     3 EB)j&y_  
似乎一切都解决了?不。 O66\s 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。 B< P H7  
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。 KS}Ci-  
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,of@>  
?d%+85  
template < typename Right > Ne,7[k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )p4o4 aM  
Right & rt) const 8X][TJG$  
  { TKvUBy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W}EI gVHs  
} Y=sRVypJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Mcj4GjV6:"  
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。 PA 5ET@mD  
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。 g3 6oEz~|  
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。 k$y(H;XA  
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。 fu}NH \{  
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? H@bra~k-  
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: cveTrY}g  
}OJ*o  
template < class Action > GeWB"(t  
class picker : public Action ePa:_?(  
  { h']R P  
public : ,RKBGOz?f  
picker( const Action & act) : Action(act) {} JQYIvo1,Q  
  // all the operator overloaded ,*Y*ov23aQ  
} ; K20n355uE  
M(HU^?B{'  
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。 >};,Byv!%  
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: w5gN8ZF3  
-Cd4yWkO  
template < typename Right > iN8?~T}w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LO[1xE9  
  { v Q[{<|K  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n{d}]V@  
} F7^8Ej9*a  
y A?>v'K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >/;\{IG Wn  
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。 h?j;*|o-  
0){%4  
template < typename T >   struct picker_maker v]F q}I"  
  { 0&=2+=[c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _s><>LH~  
} ; z}.!q{Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $^ (q0zR~l  
  { 7J~6J .m  
typedef picker < T > result; :^0g}8$<  
} ; a3?Dtoy'  
leiED'  
下面总的结构就有了: Q\z3YUk  
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。 `]\4yTd  
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。 (aVs p*E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 LeO ))  
至此链式操作完美实现。 1)?^N`xF  
x,E#+ m  
L$zT`1Hy  
七. 问题3 J9)wt ?%j  
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。 r=n|MT^O  
{*~aVw {k  
template < typename T1, typename T2 > -))>7skc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h#zx^F1  
  { fpM 4q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -kZz,pNQ,  
} >4ebvM 0|  
G\Hck=P[$3  
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: `=uCp^ +v  
W2|*:<Jt  
template < typename T1, typename T2 > eM/|"^%  
struct result_2 reM%GU  
  { H`-%)c=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f<xF+wE  
} ; _E)xR  
.Y_RI&B!L  
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{chAg\  
这个差事就留给了holder自己。 Z@ h<xo*r  
    lcJ`OLG  
.}ohnnJB0  
template < int Order > p!' "hx  
class holder; HGWwGd  
template <> "M7ry9dDH  
class holder < 1 > ^>GL<1 1  
  { 5Ag]1k{  
public : $7TYix8=  
template < typename T > >gFF>L>  
  struct result_1 F5:*;E;$  
  { O~{Zs\u9  
  typedef T & result; @WhcY*R2  
} ; m%ET!+  
template < typename T1, typename T2 > 85 "DS-+e  
  struct result_2 2r?g|< :  
  { ?j8CkqX!  
  typedef T1 & result; `U2PlCf |  
} ; t@}<&{zk  
template < typename T > +;Cq>1x,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F!pUfF,&  
  { t=XiSj\n  
  return (T & )r; 70 HEu@-  
} VxjHB?)  
template < typename T1, typename T2 > "^_p>C)T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {nryAXK  
  { 8Y5* 1E*  
  return (T1 & )r1; (4M#(I~cE  
} H1 \~T  
} ; J'@ I!Jc  
5? c4aAn  
template <> lG\lu'<C  
class holder < 2 > (y~da~  
  { ]YevO(  
public : qf)]!w U9  
template < typename T > F{l,Tl"Jw  
  struct result_1 \hi{r@k>}  
  { }{iR+M X  
  typedef T & result;  M?}2  
} ; }[AIE[  
template < typename T1, typename T2 > -.^Mt.)  
  struct result_2 >#!n"i;  
  { ? ~_%I  
  typedef T2 & result; K\?vTgc(  
} ; Dm 'Q&  
template < typename T > 3D<P [.bS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ).v;~yE   
  { !o*oT}6n  
  return (T & )r; ~0/=5 dC  
} .YS[Md{  
template < typename T1, typename T2 > _9L2JN$R6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -MB ,]m  
  { L0+@{GP?  
  return (T2 & )r2; uO"@YX/  
} /eIwv 31  
} ; $#KSvo{otI  
[;|g2\  
bE0S) b)  
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> >。 ^~(bm$4r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W9eR3q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i~K~Czmok+  
|$1j;#h  
return l(i, j) = r(i, j); [=V8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {?5EOp~  
apw8wL2  
  return ( int & )i; dX+DE(y  
  return ( int & )j; ss,6;wfX  
最后执行i = j; Yt|{l  
可见,参数被正确的选择了。 ={zYcVI  
;| \Ojuf  
hTg%T#m  
/]+t$K\cBq  
Dm4\Rld{  
八. 中期总结 *a$z!Ma3h  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: bZtjg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 gVZ~OcB!W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :k(aH Ua  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  p&ZD1qa  
8.9S91]=  
3!*J;Y  
DoImWNLo  
B}*xrPj  
bLf }U9  
九. 简化 lT$A;7[  
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。 /u#uC(Uwl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y;Dw%m  
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: iCw~4KG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 53l9s <bOQ  
  +-*/&|^等 x:?1fvVR  
2. 返回引用。 5ue{&z @T  
  =,各种复合赋值等 N^`F_R1Z  
3. 返回固定类型。 'z+8;g.ekO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) nk6xavQji  
4. 原样返回。 u^:!!Suo  
  operator, pT[C[h:  
5. 返回解引用的类型。 >gVR5o  
  operator*(单目) x2K.5q>  
6. 返回地址。 2;6p2GNSh  
  operator&(单目) WU}JArX9  
7. 下表访问返回类型。 4pA(.<#A  
  operator[] vw+ @'+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 JY%c<  
  operator<<和operator>> c: #1Aym  
!&19%C4  
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。 ^WM)UZEBC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6'?Y]K  
P_i2yhpK  
template < typename Left > Yo:>m*31  
struct value_return sFB; /*C  
  { j;<;?IW  
template < typename T > 9Y*6AaKE6  
  struct result_1 G~^Pkl3%T  
  { V&NOp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; z!t &zkAK  
} ; T`f9 jD  
VN;Sz,1Z  
template < typename T1, typename T2 > 9-)oA+$  
  struct result_2 @\[&_DZ  
  { _RjM .  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; HtS:'~DYo  
} ; Po=)jkW  
} ; b ~v  
dkRJ^~  
,uuQj]Dac+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait QJ pUk%Wj  
<W\~A$  
下面我们来剥离functor中的operator() k(hes3JV  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8a e]tX5$  
8M:;9a8fh  
return l(t) op r(t) _.wLQL~y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Gl}=Q7  
return op l(t) /1Rm^s)2z  
return op l(t1, t2) bxEb2D  
return l(t) op o_os;  
return l(t1, t2) op R}Z"Y xx  
return l(t)[r(t)] TZPWMCN4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] K3'`!Ka*  
+B c/@.Q'  
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: .ay K+6I  
单目: return f(l(t), r(t)); jw#'f%*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r~TiJ?8I  
双目: return f(l(t)); lHz:Iibt  
return f(l(t1, t2)); gwR ^Z{  
下面就是f的实现,以operator/为例 -\AB!#fh  
WB $Z<m :  
struct meta_divide [*8w v^  
  { o&gcFOM22  
template < typename T1, typename T2 > j:$2 ,?|5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) A^%z;( 0p  
  { qmOGsj`#  
  return t1 / t2; kH1l -mxz  
} HSp*lHU  
} ; _N9yC\  
(al7/EhY  
这个工作可以让宏来做: DV*8Mkzg  
dFo9O!YX[f  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ : gv[X  
template < typename T1, typename T2 > \ 0%`\ 8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; f1hi\p0q  
以后可以直接用 OQ W#BBet@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^7F!>!9Ca  
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 k$k (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。。。) BAdHGwomh  
=@gH$Q_1  
^?&Jq_oU  
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 Z UAWSJ,s  
7b:oz3?PI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4U C/pGZY  
class unary_op : public Rettype >:Xzv  
  { m$pXe<  
    Left l; )'DFDrY  
public : ZRD* ^9)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .eK1xwhJ  
u0w2v+  
template < typename T > =lr*zeHLC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ] A9Vh  
      { MvL%*("4b  
      return FuncType::execute(l(t)); 1fViW^l_  
    } [M@i,d-;A  
8[(c'rl|)|  
    template < typename T1, typename T2 > 7{8!IcR #  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h8u(lIRHQ  
      { aE1h0`OT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (@uQ>dR:  
    } $C,f>^1  
} ; TjgX' j  
htMsS4^Kvd  
<kPU*P,  
同样还可以申明一个binary_op K34ca-~  
 ZMg%/C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )amdRc  
class binary_op : public Rettype 2=(=Wjk.  
  { 4-ZiKM  
    Left l; :==kC672  
Right r; r_FW)Fu^  
public : (.<Gde#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e`<=& w  
kxTh tjgv  
template < typename T > |X~T</{8i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &,{cm^*  
      { s/`4]B;2U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); X7NRQ3P@  
    } yr[iAi"  
h9>~?1$lz  
    template < typename T1, typename T2 > Vy-H3BR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8 6?D  
      { \1aj!)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p9oru0q  
    } v|t^th,  
} ; =NH:/j^  
%I&Hx<H j  
*D*K`dk  
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 VISNmz2P  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;IXDZ#;   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _Bb/~^  
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。 \96?OC dr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~O 65=8  
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。。。 xo7H^!_   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 d_1w 9 F A  
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) EoIP#Cnd1  
下面是修改过的unary_op bkLm]n3  
[fxAj]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T AwA)Zg  
class unary_op 7W5FHZd'  
  { T&w3IKb|}  
Left l; 4F)z-<-b  
  .!l#z|/x  
public : \_De( p  
&]16Hb~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }yK_2zak5i  
A^bg*t,  
template < typename T > F4YCU$V  
  struct result_1  Q.DtC  
  { ~bdADVH  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Nt$/JBB[$  
} ; $X9-0-  
4g$mz:vo  
template < typename T1, typename T2 > h=EJNz>U  
  struct result_2 )0yY|E\  
  { #gUM%$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bF|j%If%  
} ; CP]BSyim'  
=5[}&W  
template < typename T1, typename T2 > #'v7mEwt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q,PB; TT  
  { ?U cW@B{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a%Q.8  
} ]lXTIej`dy  
9fzbR~s  
template < typename T > 5d*k[fZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y \& 4`v'  
  { Uj(,6K8W  
  return OpClass::execute(lt(t)); R`:Y&)c_$  
} ]uWx<aD B  
6wqq"6w  
} ; b U-Cd  
\3O#H  
=V/$&96Q  
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 : \:jIP  
好啦,现在才真正完美了。 z"Gk K T  
现在在picker里面就可以这么添加了: BN|+2D+S  
,CA,7Mu:  
template < typename Right > %K\_gR}V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,fT5I6l  
  { S^c5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); RI')iz?  
} vaxNF%^~yN  
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。 rk-}@vp  
DSM,dO'  
kK16+`\+  
cr27q6_  
vMRM/.  
十. bind |F iL1_  
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。 i(a2FKLy  
先来分析一下一段例子 z5=&qo|f9l  
Yih^ZTf]O?  
H8`K?SXU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @j K7bab:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \XCs(lNh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 - 9UQs.Nv  
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。 .o]vjNrd/  
我们来写个简单的。 s4@AK48  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :\4?{,@_h  
对于函数对象类的版本: V#ZF0a]  
ujXC#r&  
template < typename Func > WW:@%cQ@  
struct functor_trait #]_S{sO  
  { Qx>S>f  
typedef typename Func::result_type result_type; /E2/3z  
} ; :y"Zc1_E  
对于无参数函数的版本: j\P47q'v#  
w3:Y]F.ot  
template < typename Ret > _WVeb}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ja4O*C<  
  { S =U*is  
typedef Ret result_type; j I_TN5  
} ; d?$FAy'o5  
对于单参数函数的版本: _Su? VxU  
XTG*56IzL  
template < typename Ret, typename V1 > pa~.[cBI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B+ud-M0  
  { -|~6Zf"  
typedef Ret result_type; &DYHkG  
} ; J-:\^uP  
对于双参数函数的版本: ReE6h\j  
+`r;3kH ..  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g7EJyA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > pUZbZ U  
  { %4Y/-xF}9,  
typedef Ret result_type; i5T&1W i  
} ; 1 xm8w$%  
等等。。。 jQFAlO(E':  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy * 8CI'UX  
G +o)s  
template < typename Func > <Qe30_<K  
struct func_return c_s=>z  
  { r{pTM cDS  
template < typename T > C&^"]-t  
  struct result_1 L%# #U'e3  
  { 2ro4{^(_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ex @e-<  
} ; VC:.ya|Z  
u7=`u/  
template < typename T1, typename T2 > QeuIAs*_  
  struct result_2 w^s|YF=c  
  { _n,Ye&m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gI~R u8  
} ; 02g}}{be8  
} ; 4nmc(CHQ:  
g""1f%U_p  
g)u ~GA*=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 iq)4/3"6  
y/Fv4<X  
template < typename Func, typename aPicker > 6J9^:gXW~  
class binder_1 OGw =e{  
  { IP~*_R"bM  
Func fn; ]x8 ^s  
aPicker pk; AifnC4  
public : I'{-T=R-q  
\Bg;}\8 X  
template < typename T > cs `T7?>  
  struct result_1 NRe{0U}nO  
  { )mT{w9u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; UIc )]k%  
} ; I,OEor6%R(  
h[b;_>7  
template < typename T1, typename T2 > O~N0JK_>  
  struct result_2 MKq:=^w  
  { 7dhip  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PJA%aRP,:  
} ; d #9 \]Ul&  
|_@ '_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #]>Z4=]v  
Tp2`eY5  
template < typename T > '!>LF1W=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  3=@94i  
  { 6,"86  
  return fn(pk(t)); f'` QW@U  
} )F Q '^  
template < typename T1, typename T2 > B~K@o.%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1|_jV7`Mz  
  { jHBzZ!<  
  return fn(pk(t1, t2)); r8x<- u4  
} x?v/|  
} ; Z+! ._uA  
%;$zR}  
8R<2I1xn2  
一目了然不是么? ;L (dmx?  
最后实现bind MwMv[];I  
^}vLZA  
~jWG U-m  
template < typename Func, typename aPicker > c@!%.# |y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ltRvNXx+]  
  { [(Ss^?AJW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W'WZ@!!  
} ^t,sehpR:l  
GY@(%^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !8S $tk  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 zXWf($^&E  
5xKo(XNp  
十一. phoenix w-9M{Es+j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Gxx:<`[ON  
^GMM%   
for_each(v.begin(), v.end(), `IL''eJug_  
( \@8j&],dl  
do_ QS.t_5<U  
[ M|IR7OtLV  
  cout << _1 <<   " , " VX#4Gh,~N  
] 7~(|q2ib  
.while_( -- _1), l>p S23  
cout << var( " \n " ) |t](4  
) /sVy"48-  
); 1 XsB  
1Z-f@PoM  
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: J<J_yRg2  
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 !;EG<ji,gj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 x aiA2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gbF^m`A>%+  
}@JPvI E  
y!JZWq%=  
template < typename Cond, typename Actor > v53qpqc  
class do_while >~C*m `#  
  { `j+[JMr  
Cond cd; =To}yJ#  
Actor act; 0G@sj7)]  
public : h2M>4c  
template < typename T > zq\YZ:JC  
  struct result_1 *UM=EQaYk  
  { +*/XfPlr|  
  typedef int result_type; 5y3V duE  
} ; p1^k4G  
X@`kuWIUw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ZmM/YPy  
 5`];[M9  
template < typename T > E2J.t`H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !5 8j xh  
  { q=Cc2|Ve  
  do ~@g7b`t=la  
    { yKSvg5lLy  
  act(t); 3!]S8Y*LQP  
  } |cKo#nfzZ  
  while (cd(t)); DdO$&/`)YP  
  return   0 ; N pu#.)G  
} [wKnJu  
} ; kC~\D?8E=  
zl~`>  
6R_G{AWLL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). dk}T&qZ~p  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 7Uy49cs,  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 gr]:u4}  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 X'BFR]cm  
下面就是产生这个functor的类: ca~nfo  
@nIoYT='  
}\+7*|  
template < typename Actor > q0* e1QL  
class do_while_actor eAvOT$  
  { 6KT]3*B   
Actor act; B[2 qI7D$  
public : q o,uOi  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LRe2wT>I  
+v$,/~$tI  
template < typename Cond > DK-V3}`q}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e}V3dC^pU  
} ; dw6U}  
aE]/w1a  
kTJz .  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GJ1ap^k  
最后,是那个do_ BT[jD}?  
<~wr;"S  
5!GL"  
class do_while_invoker fyb:eO}  
  { h?UUd\RU)  
public : `|9NxF+  
template < typename Actor > d5aG6/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ){'Ef_/R  
  { @D:$~4ks  
  return do_while_actor < Actor > (act); o u%Xnk~  
} Q[5j5vry  
} do_; TV^m1uC  
h%2;B;p]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A}./ ;[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \J@i:J6x$1  
最后来说说怎么处理break和continue AC`4n|,zJ;  
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。 Atdr|2  
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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