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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S`0NPGn;@[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nob0T5G  
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, PQ$sOK|/  
)n>+m|IqY(  
/& r|ec5  
[KSH~:h:NR  
  class filler ,!Q]q^{C:W  
  { `rlk|&T1  
public : `PgdJrE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f"dSr  
} ; 2Q@Y^t   
YHB9mZi  
l(!/Q|Q|  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: H>XFz(LWh  
|0g{"}%  
rOcg+5  
?2 f_aY ;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :5b0np!  
@}&_Dvf  
W3GNA""O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G69GoT  
wMWW=$h#\  
qtMD CXZ^n  
!Ms[eB  
二. 战前分析 cj$d=k~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ,eRQu.  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ;j9\b9m  
> ' i  
V 1/p_)A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AXPMnbUS  
  /* --------------------------------------------- */ t~hTp K*  
vector < int *> vp( 10 ); ,R2U`EO;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y >+mc7n  
/* --------------------------------------------- */ Pw[g  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (V?:]  
/* --------------------------------------------- */ f0>!qt  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'e!J06  
  /* --------------------------------------------- */ _S`o1^Ad  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t:)ERT")  
/* --------------------------------------------- */ Vsnuy8~k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Wl- <HR!n  
IzLQhDJ1  
fo0+dzazY  
bZ1 78>J]  
看了之后,我们可以思考一些问题: !?!C'-ps  
1._1, _2是什么? 8|%^3O 0X  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 2RM+W2!!  
2._1 = 1是在做什么? O"G >wv  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 04U")-\O  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 / JkC+7H4  
[7FItlF%I  
F4L;BjnJ  
三. 动工 36.N>G,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v <Kmq-b  
*%/~mSx  
G 2!xPHz  
5L,}e<S$  
template < typename T > c%m3}mrb  
class assignment  rl2&^N  
  { #~O b)q|  
T value; ?';OD3-  
public : E.|-?xQ6  
assignment( const T & v) : value(v) {} L2Pujk  
template < typename T2 > 9o*,P,j'}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6(d}W2GP  
} ; Rp7ntI:  
>9e(.6&2XZ  
G6@M&u5RT  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =L;] ;i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment I`KQ|h0%  
_BdE< !r  
kHw_ S-  
r$Co0!.  
  class holder +5VLw  
  { xj5;: g#!  
public : 8{`?= &%6  
template < typename T > evkH05+;W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D%6;^^WyUx  
  { GaX[C<Wt  
  return assignment < T > (t); g<{xC_J  
} HK|ynBAo  
} ; $`R6=\|  
 <1%f@}+8  
PxH72hBS  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: D?XM,l+  
tyaA\F57  
  static holder _1; FFdBtB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b4^`DHRu6  
;q N+^;,2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E|'h]NY  
而不用手动写一个函数对象。 M@0;B30L  
@2'Mt}R>  
2{|h8oz  
7i&:DePM'q  
四. 问题分析 T^J>ZDA  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 0d8%T<=J  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "HE^v_p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \+aC"#+0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5onm]V]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V3 ~~  
P ;IrBq6|o  
五. 问题1:一致性 ]?*I9  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| B,,D7cQC  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qOIW(D  
P#=`2a#G  
struct holder 8 r_>t2$  
  { lz1 wO5%h  
  // "*G.EiLq  
  template < typename T > -D6exTxh"  
T &   operator ()( const T & r) const vWGwVH/K  
  { 4:gRr   
  return (T & )r; }.s~T#v  
} M|:UwqV>  
} ; gz3pX#S  
x c{hC4^V  
这样的话assignment也必须相应改动: x?&$ci  
,}K<*t[I  
template < typename Left, typename Right > GnvL'ESa@M  
class assignment bw\@W{a%q  
  { r Tz$^a}/  
Left l; OpHsob~  
Right r; C*P7-oE2rh  
public : 'C"9QfK  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /Q~i~B 2j-  
template < typename T2 > 0jEL<TgC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s6>ZREf#J  
} ; =:~R=/ZXk  
KEWTBBg  
同时,holder的operator=也需要改动: 7hsGua  
cTG|fdgMW  
template < typename T > IIbYfPiO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h<$MyN4]g  
  { |P%Jw,}]9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }sxYxn~  
} thhwN A  
D-c`FG'  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 'q`^3&E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Hw4%uS==V  
1YH+d0UGn  
return l(rhs) = r; MG.` r{5  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 w!D|]LoE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 55z]&5N  
9Q"'" b*?z  
template < typename Tp > DY`kx2e!  
class constant_t ;3@cy|\:  
  { ( SvWv m  
  const Tp t; |j7,Mu+  
public : /FRm2m83  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T:; 2  
template < typename T > x@ms  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4T ~}  
  { 9g mW&{6q  
  return t; !_Wi!Vr_  
} &wV]"&-  
} ; o7$'cn  
\ZkA>oO".  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;XBI{CW  
下面就可以修改holder的operator=了 f.9SB  
p9x(D/YP0  
template < typename T > 5rU[ T ir  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const OOo3G~2r  
  { 0.@&_XTPl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "/wyZ  
} h-[VH%  
y2^Y/)   
同时也要修改assignment的operator() jWrj?DV,2N  
qHrc9fB  
template < typename T2 > +8RgF   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } p"KFJ  
现在代码看起来就很一致了。 ()6wvu}  
>7QvK3S4%  
六. 问题2:链式操作 =Lf,?"S  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !*7 vFl  
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。 TIQkW,  
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。 sG92XJ  
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;ixa hZV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct c"B{/;A  
G6$kv2(k`@  
template < typename T > ;5659!;  
struct result_1 <4HDZ{"M  
  { v]B3m  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G?Q3/y(  
} ; N/MUwx;P  
Q$zO83  
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: &B6Ep6QS  
f,018]|  
template < typename T > 6G[4rD&  
struct   ref *GL/aEI<$  
  { ~T1 XLu  
typedef T & reference; M`,)wi  
} ; zem8G2#c  
template < typename T > "eB$k40-  
struct   ref < T &> uM_wjP  
  { hhCrUn"  
typedef T & reference; EK6:~  
} ; Bu#VMk chJ  
6\g cFfo  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: YQj2  
@$[?z9ck"  
template < typename T > Brf5dT49  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PoG-Rqe  
  { XAF+0 x!  
  return l(t) = r(t); X\{LnZ@r4  
} `erV$( M  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 /`wvxKX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 PHZ0P7  
@~ ^5l  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 TFlet"ge=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j+$rj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]:XoRyIZ1[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (|klSz_4LM  
最后的布局是: H4:`6 PSL  
                Add |}=acc/  
              /   \ _Xk.p_uh  
            Divide   5 -zOdU}91Ao  
            /   \ bk;?9%TW  
          _1     3 H[,i{dD  
似乎一切都解决了?不。 f4 P8Oz  
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。 I|gB@|_~  
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。 ' aq!^!z  
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: $u]jy0X<Y;  
vq(0OPj8r[  
template < typename Right > aX)I3^ar  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gG<~-8uQ  
Right & rt) const M2OIBH4!  
  { _>(^tCo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =;Rtdy/Yn%  
} itBwCIjG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -GhP9; d  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 [q?<Qe  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ,|y:" s  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ;z}i-cNae  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 B +\3-q  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?  D~S<U  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ?!A7rb/tj  
YIoQL}pX  
template < class Action > GpY"f c%  
class picker : public Action Dfg2`l  
  { CZud& <  
public : We$:&K0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E ~Sb  
  // all the operator overloaded ,?8qpEG~#+  
} ; $q6BP'7  
7K,-01-:  
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。 _x%7@ .TB  
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: 8!O5quEc  
3er nTD*`  
template < typename Right > $HHs^tW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +b0eE)  
  { ~.{/0T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DS+}UO  
} +)!YrKuu  
Q sZx) bO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dP# |$1  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 .7e2YI,S  
#hfXZVD  
template < typename T >   struct picker_maker \KMToN&2  
  { tItX y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [I '0,y  
} ; nw-xSS{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _<k\FU r  
  { dgR g>)V  
typedef picker < T > result; {MtpkUN  
} ; 1"zDin!A  
ML w7}[  
下面总的结构就有了: 0 HGM4[)=  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 R.jIl@p   
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 bLlKe50  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 G_;)a]v8)  
至此链式操作完美实现。 Sj]T   
!\nBh  
2D75:@JL}|  
七. 问题3 xHL( !P F  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 d"}k! 0m  
EYtL_hNp}I  
template < typename T1, typename T2 > cii_U=   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wQqb`l7+  
  { Isvx7$Vu+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6h|q'.Y  
} msP{l^%0  
rID#`:Hl-|  
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: EN$2,qf  
%`>nS@1zp  
template < typename T1, typename T2 > ?I6fye7  
struct result_2 ?k]2*}bz  
  { q$I;dOCJ,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5b*M*e&=C  
} ; K{&mI/ ;  
wW7eT~w  
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? f!\lg  
这个差事就留给了holder自己。 `|6'9  
    qaY1xPWz"  
ve MH  
template < int Order > /qMG=Z  
class holder; AqWUwK9T  
template <> v*'^r)Q[p  
class holder < 1 > Q\^O64geD  
  { S|SV$_ (  
public : xQ}pu2@d  
template < typename T > `z{%(_+[  
  struct result_1 )U~=Pf"  
  { d74d/l1*{  
  typedef T & result; 2)G %)'  
} ; -e_hrCW&9  
template < typename T1, typename T2 > j/R[<47  
  struct result_2 zz+$=(T:M  
  { KC/=TSSXd.  
  typedef T1 & result; (\\eo  
} ; r[2ILe  
template < typename T > {_7 i8c<s=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?3nR  
  { PH1p2Je  
  return (T & )r; -8; 7Sp1  
} JSkLEa~<  
template < typename T1, typename T2 > 9{RB{<Se!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }p}[j t  
  { }=%oX}[  
  return (T1 & )r1; ?{/4b:ua  
} 6VS4y-N  
} ; TT2d81I3m  
ti5mIW\  
template <> H<VTa? n  
class holder < 2 > k`So -e-  
  { ZIf  
public : xDG2ws=@D  
template < typename T > + fC=UAZ  
  struct result_1 @LS@cCC,a  
  { /RNIIY~w  
  typedef T & result; kW *f.!  
} ; tQ8.f  
template < typename T1, typename T2 > dYG,_ji  
  struct result_2 v'U{/ ,x  
  { % 5m/  
  typedef T2 & result; fa++MNf}3  
} ; Ir {OheJ  
template < typename T > gYNjzew'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1$D_6U:H0  
  { +b.g$CRr  
  return (T & )r; .LZwuJ^;  
} ).Fpgxs  
template < typename T1, typename T2 > 43|XSyS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4[.oPK=i  
  { u])b,9&En  
  return (T2 & )r2; W~zbm]  
} TOkp%@9/  
} ; 2[Z,J%:0  
N!ls j \-  
P#R R9>Q  
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> >。 ^Y@\1fX 4e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: SLkhCR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: VRI0W`  
Jbjmv: db  
return l(i, j) = r(i, j); j <Bkj/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )we}6sE"  
.}q&5v  
  return ( int & )i; 6HZ`.o:f  
  return ( int & )j; |_] Q$q[[%  
最后执行i = j; 8kU! 8^mH  
可见,参数被正确的选择了。 C"!gZ8*\!9  
o9JMH.G  
v*;-yG&  
CS@FYO  
{_`^R>"\&w  
八. 中期总结 23c 8  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: M[mF8Zf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %e-7ubW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 zb k q   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^5H >pat  
<g1hxfKx5  
i>D.!x  
qyF{f8pzq  
luo   
'^No)n\`  
九. 简化 O_ChxX0KP  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 QWD'!)Zb  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -*$HddD  
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: L\@I*QP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 UJM1VAJ0  
  +-*/&|^等 V8rx#H~  
2. 返回引用。 LS7, a|  
  =,各种复合赋值等 n\xX},  
3. 返回固定类型。 y0#u9t"Z;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =T(6#"  
4. 原样返回。 N>XS=2tzN  
  operator, $}) g?Q  
5. 返回解引用的类型。 r[BVvX/,F  
  operator*(单目) l8I /0`_  
6. 返回地址。 q=%RDG+  
  operator&(单目) 9;r)#3Q[^  
7. 下表访问返回类型。 hEBY8=gK  
  operator[] ]^lw*724'>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }% `.h"  
  operator<<和operator>> #~7ip\Uf[  
zG ^$"f2  
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。 P(H8[,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: PcA2/!a  
)TVFtI=,NN  
template < typename Left > mS~o?q-n  
struct value_return *v9 2  
  { d/BM&r  
template < typename T > LcUh;=r}&  
  struct result_1 yf[~Yl>Ogw  
  { -=~| ."O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; q1Q L@Ax  
} ; "JlpU-8[0@  
1guJG_;z  
template < typename T1, typename T2 > | N[<x@  
  struct result_2 NWMFtT  
  { lu<xv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; GT0Of~?f  
} ; P*FMwrJj>r  
} ; IF44F3(V4  
syaPpM Q-  
nm6h%}xND<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~]nSSD)\  
;1%-8f:lW  
下面我们来剥离functor中的operator() W3MU1gl6k{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: wE?'Cl  
bgK'{_o-  
return l(t) op r(t) B"!l2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l)Crc-:}4j  
return op l(t) ^; )8VP6  
return op l(t1, t2) @\f^0^G  
return l(t) op S/9DtXQ  
return l(t1, t2) op ,n3a gkPO>  
return l(t)[r(t)] 9%B\/&f  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Dey<OE&  
G+X Sfr  
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: xlA$:M&  
单目: return f(l(t), r(t)); vUohtS*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3Nq N \5B:  
双目: return f(l(t)); _*1`@  
return f(l(t1, t2)); L)@?e?9  
下面就是f的实现,以operator/为例 J|~MC7#@q  
? }kG`q  
struct meta_divide hRUhX[  
  { {(r`k;fB  
template < typename T1, typename T2 > 6)Y.7XR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X]wRwG  
  { 3'cE\u  
  return t1 / t2; ]pH-2_  
} %M7` Hwu  
} ; ;\14b?TUH  
LUM@#3&  
这个工作可以让宏来做: 0{,Z{&E  
de p=&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (Iaf?J5{  
template < typename T1, typename T2 > \ `$W_R[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $Zug Bh[b  
以后可以直接用 Cjc6d4~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Gn ~6X-l  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 G!>z;5KuS  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) e\!0<d  
t!r A%*  
j4|N- :  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Kx;eaz:gx  
eHn7iuS8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <vONmE a  
class unary_op : public Rettype __|+w<]  
  { .QZaGw=,z  
    Left l; _qw?@478  
public : #xX5,r0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} B0dQ@Hq*  
a&c6.#E{y  
template < typename T > +l9!Fl{MK\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \s=t|Wpu2  
      { C71qPb|$R  
      return FuncType::execute(l(t)); E4|jOz^j4\  
    } s$Z _48  
l49*<nkmq  
    template < typename T1, typename T2 > .Le?T&_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WtG~('g>&  
      { @+Si?8\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); BJM.iXU)[  
    } `*_mP<Ag  
} ; [lWQ'DZ  
lDYyqG4  
VF?<{F  
同样还可以申明一个binary_op [RLN;(0n  
ow_W%I=6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?[g=F <r  
class binary_op : public Rettype lij.N) E  
  { bdC8zDD  
    Left l; mS(fgq6  
Right r; UNom-  
public : Ta(Y:*Ri  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [d(U38BI  
nbm&wa[  
template < typename T > `6lr4Kk @R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V^3L3|k  
      { ]x RM&=)<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \m(VdE  
    } K{|p~B  
&cxRD  
    template < typename T1, typename T2 > + +M$#Er&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'ig&$fzb  
      { tzZ`2pSh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &O9 |#YUq  
    } H`1{_  
} ; W+UfGk}A  
6-z%633DL  
xTj|dza  
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 =e9>FWf>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v!<gY m&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7"sD5N/>uh  
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。 q8/MMKCbX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t&H?\)!4  
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。。。 5ymk\Lw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 piPR=B+  
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) [DJ|`^eKD  
下面是修改过的unary_op -I8=T]_D  
K@I D/]PF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #$18*?tLv|  
class unary_op cAY:AtD  
  { _FpTFfB  
Left l; ad*m%9Y1Q  
  W-mQjJ`,B  
public : &dM. d!  
0AZ")<^~7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZCmgs4W!  
LAB=Vp1y3[  
template < typename T > ,?>s>bHV  
  struct result_1 X:HacYqtC  
  { >/l? g5{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i,>khc  
} ; hIy~B['  
B"h#C!E  
template < typename T1, typename T2 > @ [:ZS+1  
  struct result_2 jrr EAp  
  { W>) M5t4i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^2Fei.?T.  
} ; 2bJQTk_S  
tSc Pa,(  
template < typename T1, typename T2 > rp3V3]EE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0 ?s|i :  
  { %j.0G`x9 +  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); t{xf:~B  
} 't:; irLW.  
OI|[roMK  
template < typename T > b$N 2z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9IjIIM2y  
  { yA)/Q Yge  
  return OpClass::execute(lt(t)); \pPY37l  
} X <f8,n  
[xSF6  
} ; uatm/o^~,  
l4F%VR4KT  
2BQ j  
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 fObg3S92  
好啦,现在才真正完美了。 aS{|uE]  
现在在picker里面就可以这么添加了: A,JmX  
]~9t Y n  
template < typename Right > ZGexdc%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wxKX{Bs  
  { Bmr>n6|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); uGwm r  
} my(2;IJ#{  
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。 Ro\8ZXUQa  
{m4b(t`xw  
|]jb& M  
Z InpMp  
cS5Pl  
十. bind NCiW^#b  
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。 *Fy2BZH%Q  
先来分析一下一段例子 |,S+@"0#  
a!a-b~#cx  
T -.%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Bal$+S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 GzhYY"iif#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J?V?R  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^yWL,$  
我们来写个简单的。 r(:5kC8K  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wo4;n9@I  
对于函数对象类的版本: h{%nC>m;  
e^8 O_VB  
template < typename Func > c23oCfB>  
struct functor_trait um jt]Gu[  
  { }q_<_lQ  
typedef typename Func::result_type result_type; 2M.fLQ?  
} ; Kz~ps 5  
对于无参数函数的版本: j]{_s"O  
:*I# n  
template < typename Ret > 6V$Avg\6\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K18}W*$ d  
  { 3k\#CiB{  
typedef Ret result_type; PY{ G [  
} ; WA5&# kg\  
对于单参数函数的版本: sZjQ3*<-r  
G? ])o5  
template < typename Ret, typename V1 > t>L;kRujVJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > FtpK)9/4  
  { I4'5P}1yp  
typedef Ret result_type; )F}F_Y  
} ; Lb!Fcf|h  
对于双参数函数的版本: ?qP7Y nl  
MX$0Op  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !=pn77`g >  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $|L Sx  
  { ynq}76 H0k  
typedef Ret result_type; N@2dA*T,  
} ; \z>fb%YW  
等等。。。 `nUXDmdwzO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy q3mJ782p]  
v_BcTzQ0S  
template < typename Func > @:j}Jmg  
struct func_return R_ B7EP  
  { B~6&{7 xc%  
template < typename T > P Y_u/<u  
  struct result_1 34`'M+3  
  { { d=^}-^   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iJ-23_D  
} ; #H)vK"hF  
tClg*A;|B  
template < typename T1, typename T2 > lNy.g{2f<m  
  struct result_2 ;!=G   
  { ,$@bE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .7Dtm<K#  
} ; lsJSYJG&  
} ; LzG%Z1`  
Z~AO0zUKY  
AS!?q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 n4s+>|\M  
];VA!++  
template < typename Func, typename aPicker > Q! o'}nA  
class binder_1 -C;^ 3R[ O  
  { m!gz3u]rN  
Func fn; wVX[)E\J  
aPicker pk; :{PJI,  
public : aAZZ8V  
}{,^@xdyW  
template < typename T > FTX=Wyr  
  struct result_1 &4{KV.  
  { :nh_k4S@v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ? }Z1bH  
} ; q]\:P.x!>  
fX(3H1$"  
template < typename T1, typename T2 > {'N Z.  
  struct result_2 ls_'')yp  
  { O_2pIbh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BHIRH mM<Y  
} ; Lco~,OE  
~d o9;8v  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Sj-n;F|=X  
spGb!Y`mR  
template < typename T > HD@$t)mn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )YYf1o[+  
  { )#EGTRdo  
  return fn(pk(t)); &#o~U$GBg  
} H7?Vybg~  
template < typename T1, typename T2 > ++bf#qS<8D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HeK/7IAqp  
  { [/,)  
  return fn(pk(t1, t2)); l\E%+?K+^  
} ",p;Sd  
} ; $'0u|Xy`  
%r<rcY  
I.WvLLK2  
一目了然不是么? XQrF4l  
最后实现bind v V'EZ ?  
ob+b<HFv  
&)YQvTzs  
template < typename Func, typename aPicker > ^Xuvy{TkPH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^7>3a/  
  { ynmWW^dg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <>n0arAn  
} r  [9x  
n#/_Nz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dah[:rP,n{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 mH54ja2  
5 z~1Dw  
十一. phoenix ?# Mr  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8/DS:uM  
=4vy@7/  
for_each(v.begin(), v.end(), Eou~P h*t  
( f& 0M*o,)  
do_ 5uGqX"  
[ ]O Z5 fd  
  cout << _1 <<   " , " *w$W2I>b7  
] O1rvaOlr  
.while_( -- _1), NWP5If|'X  
cout << var( " \n " ) LnFdhrB@x  
) 214Ml0/%  
); JHW "-b  
D_?K"E=fw  
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: JBD7h5|Lc  
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 ,f kcp]}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &w4?)#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V@\gS"Tu  
'QG xd!4  
x9NEFtqjm  
template < typename Cond, typename Actor > [M?}uK ^  
class do_while G=)i{oC  
  { +QB"8-  
Cond cd; Bm.afsM;  
Actor act; @(l^]9(V\  
public : |D'4uN8\  
template < typename T > lNNv|YiL  
  struct result_1 TvwZW!@jc  
  { Z<U6<{b  
  typedef int result_type; `+`Z7  
} ; I\hh8abAp  
l_3`G-`2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  ,t}vz 7  
s|@6S8E  
template < typename T > -)s qc P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KTK <gV9:  
  { (w&F/ynO:  
  do %/EVUN9=  
    { o-;E>N7t  
  act(t); yZd +^QN  
  } H!vax)%-\  
  while (cd(t)); xE1 eT,  
  return   0 ; |yvQ[U~PQ  
} 2`.cK 3  
} ; hS_6  
?=>+LqP  
sPd Gw~{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). siXr;/n"  
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。 bAsYv*t%r  
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。 :s=NUw_^  
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。 .ELGWF`>  
下面就是产生这个functor的类: Usg K  
()`7L|(`;q  
h"lX 4  
template < typename Actor > $GYm6x\4  
class do_while_actor ko1J094Y%  
  {  0,r}o  
Actor act; 6\L0mcXR!  
public : ot @|!V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jNu9KlN  
!GOM5z,  
template < typename Cond > [N1hWcfvd  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h"`ucC8X  
} ; r/& sub"X  
_,q)hOI  
- *F(7$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `J]fcE%T0R  
最后,是那个do_ .e3NnOzyxS  
NxSu 3e~PS  
=,%CLS,6w  
class do_while_invoker V7#Ffi  
  { qNI, 62  
public :  pnMEB,)  
template < typename Actor > ^Y<|F!0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +$X#q8j06  
  { HN_d{ 3  
  return do_while_actor < Actor > (act); t(GR)&>.2  
} =PUt&`1.a  
} do_; Jwj%_<  
Wf>zDW^"R  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y[>;]R7'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |nbf'  
最后来说说怎么处理break和continue sBu=e7  
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。 VmCW6 G#M  
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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