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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SC|cCK hqi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7)_0jp~2  
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, )[nzmL*w  
f+I*aBQ  
X:62 )^~'  
} doj4  
  class filler Tm3$|+}$f  
  { y[r T5ed  
public : 31b-r[B{%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jjl4A} *0  
} ; )-jvp8%BK  
"n]B~D  
%&gx@ \v  
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: &# @1n  
?;{A@icr  
4F:RLj9P!  
WUa-hm2:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); B r pin  
AQ0L9?   
&S|laq H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 JHO9d:{-  
2d3wQ)2  
SxH}/I|W  
,#WXAA mm  
二. 战前分析 /pb7  
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。 !%@n067  
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 zNXk dw  
3`e1:`Hu  
IRS^F;)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }qlz^s  
  /* --------------------------------------------- */ =e._b 7P  
vector < int *> vp( 10 ); R [uo:.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~Kb(`Px@  
/* --------------------------------------------- */ =G=.THRUk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i:[B#|%  
/* --------------------------------------------- */ d1E~H]X4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9d2$F9]:o  
  /* --------------------------------------------- */ ORHC bw9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d!wd,Xj}  
/* --------------------------------------------- */ m]DjIs*@%h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Rwy:.)7B$q  
fp>o ^+VB  
{H>iL  
B2Orw8F  
看了之后,我们可以思考一些问题: {'r*Jb0  
1._1, _2是什么? ?$s2] }v  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 sPZa|AKHb  
2._1 = 1是在做什么? E RMh% C  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ;G\rhk  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 3IJIeG>  
uP* >-s'm  
"?S#vUS+ 2  
三. 动工 qrOTb9&y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {'}Ofj   
O:Z|fDQ`  
>2C;5ba  
<N`rcKE%~P  
template < typename T > T%]: tDa  
class assignment z$YOV"N  
  { (wA|lK3  
T value; z+\>e~U6J}  
public : wvh4AE5F|z  
assignment( const T & v) : value(v) {} &<>A  
template < typename T2 > ^~Ar  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !*\^-uvaK  
} ; t(_XB|AKm  
"thu@~aC  
/aPq9B@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `/|=eQ")o@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bC@b9opD  
|w>DZG!}1-  
YWdlE7 y  
(PB|.`_<H  
  class holder U>I#f  
  { )8N/t6Q  
public : je{5iIr3/  
template < typename T > #pVk%5N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |6;.C1\,  
  { |mM7P^I  
  return assignment < T > (t); h\ ybh  
} z1:auodI@  
} ; ( Rf)&KN  
%%3ugD5i!  
Em?skUnG,  
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: LvAIAknc  
HR V/ A  
  static holder _1; >:Oo[{)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 gM= ~dBz  
fcBS s\\C~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y1AS^'  
而不用手动写一个函数对象。 ^1nf|Xj [  
WW_X:N~~e\  
c,-< 4e  
nh8h?&q|  
四. 问题分析 ]v#T'<Nl  
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。 6zI?K4o  
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。 ?IWLl  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 L NE]#8ue  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {&4qknPd%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $Z,+aLmb  
mee-Qq:}  
五. 问题1:一致性 UU !I@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| !#?tA/t@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 < xV!vN  
tN0>5'/  
struct holder G.N3R  
  { I2/wu(~>  
  // E7D^6G&i  
  template < typename T > R.fRQ>rI  
T &   operator ()( const T & r) const . =+7H`A  
  { %8-S>'g'  
  return (T & )r; C[s*Na-  
} m7@`POI  
} ; kOc'@;_O  
:kUH>O  
这样的话assignment也必须相应改动: VEn%_9(]  
q)vD "{0.  
template < typename Left, typename Right > IaJ(T>" +  
class assignment un/R7 "  
  { ~cez+VQe  
Left l; .Q#Eb %%  
Right r; Q2 edS|  
public : -y AIrvO1q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W"0#  
template < typename T2 >  OkQSqL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *GDU=D}  
} ; V]8fn MH  
{P3,jY^  
同时,holder的operator=也需要改动: 1jF}g`At  
4+~+`3;~v  
template < typename T > yA_d${n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0O:TKgb&C.  
  { )I <.DN&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Jw^+t)t  
} V:+}]"yJ,  
xtnB: 3  
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。 '(Bs<)(H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xM*v!J,  
HC0puLt_  
return l(rhs) = r; k~gQn:.Cx  
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。 $@NZ*m%?JQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hN}X11  
V?gQ`( ,  
template < typename Tp > v#X? KqD  
class constant_t 3! +5MsR+  
  { Ug"B/UUFd  
  const Tp t; f(C0&"4e  
public : z~W@`'f  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m&x0,8  
template < typename T > t (1z+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const " pH+YqJ$  
  { 3Q#VD)  
  return t; {L+?n*;CA  
} b)V[d8IA  
} ; #Q{6/{bM&J  
`K@   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tQ/w\6{  
下面就可以修改holder的operator=了 QVP $e`4  
*0iP*j/]  
template < typename T > kSJWQ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const mkWIJH  
  { N7E[wOP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &x;nP6mV  
} lDH0bBmd0  
5P! ZJ3C  
同时也要修改assignment的operator() =thgNMDm"  
*yf+5q4t  
template < typename T2 > vxwctJ&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $+mmqc8  
现在代码看起来就很一致了。 K_My4>~Il  
]`|bf2*eA  
六. 问题2:链式操作 FUHjY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;z[yNW8  
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。 *{tJ3<t(1  
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。 Cd (Ov5%  
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。 v=/V<3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aEgzQono  
HL_MuyE  
template < typename T > G& ;W  
struct result_1 R!,RZ?|v  
  { 9J1&g(?>-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5v?6J#]2  
} ; Maq{H`  
1W-!f%  
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: Y[pGaiN:  
air{1="<-  
template < typename T > NcPzmW{#;g  
struct   ref , X|oCD  
  { QXF>xZ~  
typedef T & reference; LtNG<n)_BH  
} ; %u!#f<"[  
template < typename T > 1ra}^H}  
struct   ref < T &> {wd.aUB  
  { AA@J~qd u  
typedef T & reference; 3<Cd >o.  
} ; ] e&"CF  
)ll}hGS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =JEnK_@?K\  
&yYK%~}t[  
template < typename T > ^%C.S :  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const kH{axMNc  
  { {)`5*sd  
  return l(t) = r(t); o{:D  
} 6KV&E8Gn  
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/Da8#S<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ogPxj KSI  
fOrqY,P'  
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 YwKY3kL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Amz7j8zJ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dmf~w_(7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Kw'A%7^e  
最后的布局是: `oq 3G }  
                Add F!.@1Fi1  
              /   \ +DVU"d  
            Divide   5 %*LdacjZ  
            /   \ jp2l}C  
          _1     3 >j\zj] -"  
似乎一切都解决了?不。 3}XUYF;  
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。 0Wk}d(f  
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。 >6(nW:I0y  
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: t7n*kiN<q  
Lw-)ijBW  
template < typename Right > K\o!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e}7qZ^  
Right & rt) const ~Ge-7^Fo7  
  { KLbP;:sr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~!Onz wmO  
} 7CNEP2}:R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]%G[<zD,1  
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。 (}bP`[@rX!  
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。 ]`+>{Sx 1  
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。 T w/CJg  
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。 nuXaZRH  
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? [f^~Z'TIN/  
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: b) .@ xS  
)|\72Z~eq  
template < class Action > AnIENJ  
class picker : public Action 3\6jzD  
  { < R0c=BZ>  
public : ]xV7)/b5G  
picker( const Action & act) : Action(act) {} } fSbH  
  // all the operator overloaded e,8C} 2  
} ; Le#bitp  
j2tw`*S+  
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。 .rax`@\8  
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: \'j%q\Bl;  
5AQ $xm4  
template < typename Right > 'J+Vw9 s7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1<pbO:r  
  { 0Ac]&N d`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]vhh*  
} c_&iGQ  
Ks9"U^bPs  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fv#e 8y  
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。 dht1I`i"B  
T4._S:~  
template < typename T >   struct picker_maker BL,YJM(y  
  { )%WS(S>8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Fb[<YX"  
} ; tNfku  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kXv -B-wOj  
  { 4z?6[Cg<  
typedef picker < T > result; %p@A8'b  
} ; 1+Ja4`o,iS  
0=7C-A1(D  
下面总的结构就有了: Xg#Dbf4  
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。 e6#^4Y/+`  
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。 Ewu 7tq Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 d\xh>o  
至此链式操作完美实现。 -KbT[]  
Cv~t~  
Ca]vK'(  
七. 问题3 9A)(K,  
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。 =as]>?<  
rVFAwbR  
template < typename T1, typename T2 > A5B 5pJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CKrh14ul  
  { W<v?D6dFq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0M-Zp[w\-  
} X~%Wg*Hm  
0 UjT<t^F  
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: &c?-z}=G  
\MX>=  
template < typename T1, typename T2 > HrWXPac A  
struct result_2 {v<Ig{{V  
  { aW$7:<A{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ($[pCdY  
} ; GS\-  
0t6s20*q  
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? GP[;+xMBh  
这个差事就留给了holder自己。 Kl\A&O*{  
    l% K9Ke  
cM.q^{d`  
template < int Order > K|E}Ni  
class holder; F(}d|z@@  
template <> @N"h,(^  
class holder < 1 > xlv:+  
  { A:& `oJl  
public : lg;`ItX]  
template < typename T > (Q\QZu@  
  struct result_1 -9vAY+s.  
  { HFvhrG  
  typedef T & result; nEyP Nm )  
} ; D("['`{  
template < typename T1, typename T2 > FHqa|4Ie  
  struct result_2 '+Ts IJh  
  { pA"pt~6  
  typedef T1 & result; rh/3N8[6  
} ; ,5H$Tm,6\S  
template < typename T > ayHI(4!$j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |]Pigi7y-  
  { 1m|1eAGS{  
  return (T & )r; PBR+NHrZ  
} "EQ}xj  
template < typename T1, typename T2 > h$4V5V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x(}@se  
  { y @h^  
  return (T1 & )r1; 3zMmpeq  
} 6D _4o&N  
} ; 24>{T5E  
j?3J-}XC  
template <> ?^5W.`Y2i  
class holder < 2 > 9O~1o?ni  
  { D?8t'3no  
public : 5/>G)&  
template < typename T > %[&cy'  
  struct result_1 2lE { P  
  { ^~eT# Y8  
  typedef T & result; ;(TBg-LEK  
} ; >LwAG:Ud  
template < typename T1, typename T2 > -P@o>#Em  
  struct result_2 qeH#c=DQ  
  { ?(;ygjyx  
  typedef T2 & result; 6D/5vM1  
} ; %t:1)]2  
template < typename T > pjrVPi5&t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  w~&bpCB!  
  { Kx ?}%@b  
  return (T & )r; ]l}8  
} jKM-(s!(  
template < typename T1, typename T2 > %pe7[/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^5QSV\X  
  { %ktU 51o  
  return (T2 & )r2; Y')in7g  
} ukzXQe;l1  
} ; _av%`bb&z9  
bXC;6xZV  
b> &kL  
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> >。 6pxj9@X+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S!up2OseW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `"Tx%>E(U  
3,S5>~R=  
return l(i, j) = r(i, j); `{ou4H\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) HaJD2wvr  
!>  
  return ( int & )i; %fK"g2:  
  return ( int & )j; DyYl97+Z?  
最后执行i = j; J:5%ff~r\  
可见,参数被正确的选择了。 F#O.i,  
^L*:0P~  
}eULcgRG  
/XtxgO\T.  
e J2wK3R  
八. 中期总结 )TVyRYZ1  
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: {6a";Xj\e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 NrhU70y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #0hX)7(j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w!8h4U. ;  
[ wr0TbtV  
Xp4pN{he  
rq T@i(i  
#eR*|W7o  
_lu.@IX-  
九. 简化 GriL< =?t  
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。 `cMa Fc-y/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D9 ,~Fc  
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: d=Q0 /sI&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L`yS '  
  +-*/&|^等 rR^VW^|f  
2. 返回引用。 3#^xxEu  
  =,各种复合赋值等 k0{Mq<V*%  
3. 返回固定类型。 .' 3;Z'%"g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) s{Ryh.IyI  
4. 原样返回。 r#d~($[93  
  operator, (LkGBnXE  
5. 返回解引用的类型。 rF>:pS,`&  
  operator*(单目) ~~&8I!r e  
6. 返回地址。 H [R|U   
  operator&(单目) ^Me__Y  
7. 下表访问返回类型。 ,d&~#W]  
  operator[] RVlC8uJ;P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 MJ4+|riB  
  operator<<和operator>> oypX.nye_  
ft?J|AG  
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。 pV<18CaJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p@YU7_sF^!  
GwxfnC Ki9  
template < typename Left > _u]Wr%D@  
struct value_return ` ~VV1  
  { HwiG~'Ah9  
template < typename T > f*p=]]y  
  struct result_1 <Mxy&9}ic  
  { `:R8~>p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &5~bJ]P   
} ; ,K,n{3]  
!1-:1Whz8  
template < typename T1, typename T2 > '<4/Md[  
  struct result_2 FJ}/g ?  
  { x_s9DkX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "N D1$l  
} ; vsRn \Y  
} ; _~-VH&g0R  
P9SyQbcK  
5ju\!Re3X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9p9:nx\  
eM*@}3  
下面我们来剥离functor中的operator() u01x}Ff~6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tg7%@SI5^-  
./rNq!*a  
return l(t) op r(t) yAW%y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <x53b/ft  
return op l(t) [?.k8;k  
return op l(t1, t2) EO:i+e]=  
return l(t) op j1_CA5V  
return l(t1, t2) op OU/PB  
return l(t)[r(t)] diaLw  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :BN qr[=b  
Y'DI@  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ZZX|MA!  
单目: return f(l(t), r(t)); 1<Qb"FN!2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); l]uF!']f  
双目: return f(l(t)); s1?N&t8c  
return f(l(t1, t2)); }c:s+P+/  
下面就是f的实现,以operator/为例 )xoIH{  
Kj;Q;Ii  
struct meta_divide ; SagN  
  { |Q@4F&k  
template < typename T1, typename T2 > z^ rf;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ovvR{MTc  
  { +YI/(ko=  
  return t1 / t2; zw_Xh~4"b  
} UQ}[2x(Kb  
} ; eYOwdTrq  
+j%!RS$ko  
这个工作可以让宏来做: )4bBR@QM  
s%1O}X$c  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qm{(.b^  
template < typename T1, typename T2 > \ ^"(C Zvq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +>M^p2l*&  
以后可以直接用  |'aGj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~*79rDs{  
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 Uz} #.  
(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。。。) AU OL?st  
AD_")_B|i  
 zN: VT&  
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 bzF>Efza  
-B*= V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8Mf6*G#Y  
class unary_op : public Rettype 8LB,8 *L^  
  { J NPEyC  
    Left l; onI%Jl sq  
public : iV58 m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ; $i{>mDT  
zogw1g&C  
template < typename T > '=Nb`n3%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mCb(B48]%X  
      { %iPWg  
      return FuncType::execute(l(t)); nQy.?*X  
    } idPx! fe  
- 0R5g3^*/  
    template < typename T1, typename T2 > lA<n}N)j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %@k@tD6  
      {  z"Miy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~:'tp28?  
    } 1hp`.!3]H  
} ; ?#YheML?  
:PE{2*  
Qz=F nR  
同样还可以申明一个binary_op Tty_P,  
o$;t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #^4p(eZ[}  
class binary_op : public Rettype _kg<K D=P  
  { %UT5KYd!=N  
    Left l; @a$_F3W  
Right r; LmWZ43Z"@  
public : Kkcb' aDR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m!Cvd9X=  
}Go?j# !  
template < typename T > d,8L-pT$FM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ' ^E7T'v%  
      { VHyH't_&s  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); X'Q?Mh  
    } ]Wr2 IM  
Z}#'.y\ f  
    template < typename T1, typename T2 > zisf8x7^W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  DA]<30 w  
      { (VV5SvdE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6 <XQ'tM]N  
    } >Q3_-yY+  
} ; : fMQ,S0  
FjR/_GPo6  
E6JfSH#  
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 5.! OC5tO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #{K}o}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0)F.Y,L  
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。 FnxPM`Zx  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cq+G0F+H  
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。。。 diHK  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |y1O M  
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) !ij R  
下面是修改过的unary_op #N Qpr  
]8@s+ N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > qW+'#Jh@TV  
class unary_op %hDx UZ#0  
  { niC ; WK  
Left l; C2}n &{T  
  V6Z~#=EQ  
public : $~7uDq  
3 @ahN2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Hi%)TDfv  
'F2g2W`  
template < typename T > zUq ^  
  struct result_1 idsBw!DB  
  { )|3BS`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }a O6%  
} ; WbJ|]}hJ\  
Ey|{yUmU+  
template < typename T1, typename T2 > &3gC&b^i  
  struct result_2 CWT#1L=  
  { ]2E#P.-!b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +MZsL7%  
} ; dCA| )  
$, hHR:  
template < typename T1, typename T2 > zUuOX5-6x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gGZ-B<  
  { 5 EhOvt8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3JYhF)G  
} :1asY:)vNP  
B(|*u  
template < typename T > @ TJx U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tTEw"DL_-  
  { 5 w-Pq&q  
  return OpClass::execute(lt(t)); $8>kk  
} hgg 8r#4q  
OQ(w]G0LP  
} ; +Vv+<M  
l bs0i  
Xwp6]lx  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug mH.c`*  
好啦,现在才真正完美了。 wqxChTbs  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0oK_uY 4g  
>}T}^F  
template < typename Right > '\B0#z3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /a,"b8  
  { 2# 72B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Bnp\G h  
} UuS6y9@v  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 dNu?O>=  
joz0D!-"#  
=jEVHIYt  
*@I/TX'\rY  
gV}c4>v(  
十. bind &]"Z x0t5%  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 _C@A>]GT  
先来分析一下一段例子 Qli#=0{`  
XX7zm_>+  
C'~E q3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lVv'_9yg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 n\ 'PNB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bL`># M_^  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ;nq"jm  
我们来写个简单的。 bvW3[ V  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,(i`gH{D  
对于函数对象类的版本: T)MX]T  
{S@gjMuN  
template < typename Func > s"UUo|hM  
struct functor_trait ++sbSl)Q  
  { j/t)=c  
typedef typename Func::result_type result_type; T mK[^  
} ; K 0e*K=UM  
对于无参数函数的版本: |.KB  
).)^\  
template < typename Ret > {uDH-b(R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > qTrM*/m:]L  
  { 8-_atL  
typedef Ret result_type; .],:pL9d  
} ; *Sg6VGP  
对于单参数函数的版本: ){LU>MW{&  
f AY(ro9Q(  
template < typename Ret, typename V1 > 7@R^B=pb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mEmgr(W  
  { 0.\}D:x(z  
typedef Ret result_type; x) jc  
} ; ?8qN8rk^+  
对于双参数函数的版本: K=! C\T"I%  
 :yw8_D3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "!Qi$ ]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > b@S~ =  
  { 7{tU'`P>  
typedef Ret result_type; W|Cs{rBc?  
} ; 99\lZ{f(  
等等。。。 ov<vSc<u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V%(T#_E/6  
An_3DrUFV_  
template < typename Func > KVevvy)W  
struct func_return 2]y Hxo/6  
  { 63(XCO  
template < typename T > ]z!Df\I  
  struct result_1 Kv)Kn8df  
  { f?r{Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AJ>$`=  
} ; 'rNLh3  
Wf3{z D~  
template < typename T1, typename T2 > #_Zkke~{  
  struct result_2 QFK'r\3 pU  
  { p//mV H%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Mtl`A'KQ/K  
} ; AC\y|X8-  
} ; o5['5?i}/  
HZ2f|Y|T  
:%gM Xsb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $ y(Qdb  
K5RgWP  
template < typename Func, typename aPicker > OHwH(}H?  
class binder_1 D9  Mst6  
  { ~W-l|-eogz  
Func fn; f %3MDI  
aPicker pk; /2''EF';  
public : 1,Es'  
'C=(?H)M  
template < typename T > L=<$^m  
  struct result_1 U'^ G-@  
  { l, 9r d[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ng1bjq}E2  
} ; ?\I@w4  
6"[J[7up  
template < typename T1, typename T2 > '0^lMQMg  
  struct result_2 ly69:TR7I  
  { 'pyIMB?x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  od$$g(  
} ; DJ0jtv6nQ-  
)gz]F_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _R^ZXtypd  
aeVd.`lxM  
template < typename T >  '9'f\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aTfc>A;  
  { H2xDC_Fs  
  return fn(pk(t)); E@%1HO_  
} L{GlDoFk  
template < typename T1, typename T2 > Z<W f/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;s#I b_  
  { i1X!G|Awfv  
  return fn(pk(t1, t2)); P'SGt  
} z}iz~WZ  
} ; <>(v~a]  
M1]w0~G  
y<*\D_J  
一目了然不是么? A8QUfg@uK~  
最后实现bind k.})3~F-  
O 3?^P"C  
Rqbz3h~  
template < typename Func, typename aPicker > [?=DPE%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) XZQ-Ig18  
  { m^zD']  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &G[W$2`@  
} f'MRC \  
qJJ 5o?'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A k~|r#@  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。  )y6  
}O+S}Hbwy  
十一. phoenix ~.6% %1?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1;+77<  
tKeozV[V  
for_each(v.begin(), v.end(), {t4':{Y+  
( O2"@09:  
do_ xXnSo0`L F  
[ (#x&Y#5  
  cout << _1 <<   " , " @Z7s3b  
] nET<u;  
.while_( -- _1), Bio QV47B  
cout << var( " \n " ) _v 8u%  
) ]k BC,m(  
); t0Lt+E|J  
J7`;l6+Gb  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4uh~@Lv  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor <IBUl}|\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *y(UI/c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: dQFUQ  
[h_d1\ Cr  
i-#Dc (9  
template < typename Cond, typename Actor > foBF]7Bz?  
class do_while ?=1i:h  
  { xIV#}z0  
Cond cd; Q/J<$W*,  
Actor act; mwn$ey&QE  
public : &4%78K\  
template < typename T > + rM]RFi  
  struct result_1 +6~zMKp  
  { }A[5\V^D*  
  typedef int result_type; uKTYb#E7  
} ; .g7\+aiTUd  
IGo5b-ds  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C!nbl+75  
@ *uZ+$  
template < typename T > D51s)?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z^Wv(:Nr  
  { J9f]=1`  
  do [g}0.J`_  
    { ![eY%2;<  
  act(t); 1bDAi2 H  
  } a<]vHC7  
  while (cd(t)); Ji1#>;&  
  return   0 ; wzmQRn;s  
} >I0 a$w  
} ; O2f-{jnTz,  
}jP/XO1f  
GuaF B[4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ({$rb-  
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。 &os:h] C  
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。 ~$rSy|19  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 mVN\  
下面就是产生这个functor的类: (dy:d^  
K@oyvJ$  
}7K~-  
template < typename Actor > ^rO!-  
class do_while_actor }[PC YnS  
  { qP zxP @4  
Actor act; z5D*UOy5M  
public : J l{My^I5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e2>AL  
>5TXLOYZ  
template < typename Cond > )4hA Fy6l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Okd.  ~  
} ; ?5^DQ|Hg ^  
($8!r|g5#  
4Me3{!HJz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )T&r770  
最后,是那个do_ $" =3e]<  
ka{!' ^  
Mhb~wDQl  
class do_while_invoker k9NHdi7&2  
  { <xrya _R?  
public : s;[=B  
template < typename Actor > X`-o0HG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const L)S V?FBx  
  { -6X+:r`>u  
  return do_while_actor < Actor > (act); - (q7"h  
} et(AO)uv6  
} do_; "ub0}p4V  
MUCes3YJH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (\wV)c9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [M:<!QXw  
最后来说说怎么处理break和continue ytV[x  
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。 Bt1v7M  
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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