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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda V&[eSVY?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U CRAw3=  
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, .T$D^?G!D  
13a(FG  
(a }J$:  
vbp-`M(  
  class filler ;v_V+t <$  
  { PrSkHxm  
public : l E^*t`+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5V@&o`!=h  
} ; s}ADk-7  
JKy#j g:#  
xGRT"U(  
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: $KX[Zu%  
~@Kf2dHes  
 so fu  
!)c=1EX]"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); J &{xP8uq_  
Pz@/|&]  
<uD qYT$6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bxwkTKr'  
 s4$X  
/.$L"u  
^PqMi:htc  
二. 战前分析 iCrxV{   
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 #6W,6(#^#  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 nU/;2=f<  
O!^; mhy"  
0^#DNq*NQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .GCR!V  
  /* --------------------------------------------- */ P+Z\3re  
vector < int *> vp( 10 ); JMlV@t7y<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); n3ZAF'  
/* --------------------------------------------- */ cJ/]+|PQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); k)":v3 ^  
/* --------------------------------------------- */ }1U*A#aN7K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V"#Jk!k9k  
  /* --------------------------------------------- */ Au5rR>W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6peyh_  
/* --------------------------------------------- */ ZJ(rG((!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); os$nL'sq  
QaQ'OrP  
(Z-l/)Q  
'7tBvVO_  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4x,hj  
1._1, _2是什么? %l7fR}  
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。 =yqHC<8:  
2._1 = 1是在做什么? ;S JF%@x  
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。 vT7g<  
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。 _]|Qec)  
<9ifPSvJ  
B4yh3cf  
三. 动工 )X5(#E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: EGS%C%>l/o  
= .`jjDJ  
</s,pe79B  
v <Hb-~  
template < typename T > >"("*3AO  
class assignment w`gyE 6A  
  { \[#t<dD  
T value; G{RTH_p  
public : vPmnN^  
assignment( const T & v) : value(v) {} Yc`<S   
template < typename T2 > _k2w(ew?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f=aIXhiYU  
} ; 8_xLl2  
S~3\3qt$  
ZHkw6@|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;&f1vi4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^o d<JD4  
6D/'`  
Hk;-5A|9  
zn)yFnB!TH  
  class holder Y~qb;N\  
  { \VN=Ef\E  
public : &q>zR6jne  
template < typename T > |LmSWy*7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^8K/xo-  
  { H+l,)Se  
  return assignment < T > (t);  t;47(U  
} #C*&R>IvY  
} ; ]ii+S"U3  
S%l:kKD  
R1%y]]*-P  
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: >ttuum12w  
Acu@[ I^  
  static holder _1; yn~P{}68  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1`-r#-MGG  
u^4h&fL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mX\ ;oV!  
而不用手动写一个函数对象。 B9M>e'H%<  
nPA@h  
N:W9},  
 >eS$  
四. 问题分析 ZK !A#Jm{  
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。 T20VX 8gX  
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。 7SS07$B  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^}>/n. %  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 zY%. Rq-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #jS[  
3M<!?%v\A  
五. 问题1:一致性 ~V+l_ :  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Z'M`}3O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5DFZ^~  
#Ufo)\x  
struct holder 213\ehhG<  
  { fgCT!s7z  
  // `\b+[Nes  
  template < typename T > {THqz$KN  
T &   operator ()( const T & r) const |y1;&<  
  { Vb)zZ^va+  
  return (T & )r; : F9|&q-W,  
} 6 bO;&  
} ; !'W-6f  
 CL3xg)x6  
这样的话assignment也必须相应改动: ;pZ[|  
C1fyV]  
template < typename Left, typename Right > edpW8eND  
class assignment g>0vm2|  
  { c K<)$*  
Left l; P))^vUt~  
Right r; u#jC#u^M  
public : &u8z5pls8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OJ,m1{9$}  
template < typename T2 > wahZK~,EaY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rFu ez$  
} ; K=\&+at1  
Ijedo/  
同时,holder的operator=也需要改动: 8^ #mvHah  
j_Nm87i]  
template < typename T > n1J]p#nCa.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `X8@/wf#  
  { fRHKQ(a#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tXq)nfGe{  
} !OE*z $\  
IXq(jhm8bL  
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。 xsP4\C>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &/WAZs$2n  
]gP5f@`  
return l(rhs) = r; %ROwr[Dj=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 e!X(yJI[O6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {fz$Z!8-  
`W5-.Tv  
template < typename Tp > h;M3yTM-  
class constant_t IeTdN_8  
  { jw>h k  
  const Tp t; jk7 0u[\  
public : r9@AT(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E*CcV;  
template < typename T > ]U_ec*a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const TFH&(_b  
  { 4gZ &^y'  
  return t; <z0WLw0'z  
} q7Es$zjX  
} ; AW8'RfC.  
p/olCmHD)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <kc# thL  
下面就可以修改holder的operator=了 =G${[V \  
.SS<MDcqIt  
template < typename T > \b8\Ug~t  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  .i/m  
  { ht6244:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A lwtmDa  
} -9+se  
f8n V=AQ  
同时也要修改assignment的operator() {IM! Wb  
}Dfwm)]Q  
template < typename T2 > <hvRP!~<)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1>pe&n/  
现在代码看起来就很一致了。 J;QUPpH Z  
$G !R,eQ  
六. 问题2:链式操作 I:=dG[\h2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sYn[uPefj  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Vxdp|  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 82:Wvp6  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 x` /)g(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :tj-gDa\Y  
Qn+:/ zA;  
template < typename T > b2) \ MNH  
struct result_1 7P**:b  
  { <$i4?)f(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <bUe/m  
} ; j^SZnMQf  
r<R4 1Fz  
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: SF<Vds}A2  
f =s&n}  
template < typename T > Mr3-q  
struct   ref l-)B ivoi  
  { Q*ju sm  
typedef T & reference; _8fA?q=  
} ; JK)qZ=  
template < typename T > 46x.i;b7  
struct   ref < T &> U ?b".hJ2  
  { (q;bg1\UK  
typedef T & reference; 6|;Uq'  
} ; }nrXxfu  
$yb@ Hhx>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !xK=#pa  
/@YCA}|/  
template < typename T > J"CJYuGW,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <"tDAx  
  { x]4Kkpqm  
  return l(t) = r(t); Gi?_ujZR  
} eN>0wd5{L  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 p,!$/Q+l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {{{#?~3$7  
\:_3i\2p  
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 4^Rd{'mt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1{PG>W  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nHst/5dA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 < n?=|g  
最后的布局是: l54 m22pfv  
                Add ZI13  
              /   \ 6NLW(?]  
            Divide   5 M {a #  
            /   \ Le#spvV3J|  
          _1     3 {6,|IGAq V  
似乎一切都解决了?不。 LR&_2e^[  
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。 m5c&&v6%"b  
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。 pbBoy+.>  
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: {|<"C?  
/b[2lTC-e  
template < typename Right > lP _db&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7&%^>PU7  
Right & rt) const Te-Amu  
  { uofr8oL~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TwahR:T   
} Dd $qQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )N !>=  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 zF&=U`v  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 N|Cs=-+  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 |%7cdMC  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 `: |@Zln  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? <M+R\SH-  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: CboLH0Fa  
!!,0'c  
template < class Action > )b4$A:  
class picker : public Action grom\  
  { :1wrVU-?h  
public : > s EjR!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ql{_%x?  
  // all the operator overloaded .qD@ Y3-  
} ; p3x?[ Ww  
yi6N-7  
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。 O l@_(U  
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: E5GJi  
ZCui Fm  
template < typename Right > DDd/DAkCX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x?,9_va]  
  {  Lc2QXeo8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q!lP"J  
} P,xwSvO#M  
&Z^(y}jPr  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9^ed-h Bf  
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。 KG9t3<-`  
G=/k>@Di  
template < typename T >   struct picker_maker gwB\<rzG  
  { msx-O=4g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; yW7'?  
} ; l|`^*%W@u6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Snw3`|Y~<  
  { 2.I^Xf2  
typedef picker < T > result; &9[P-w;7u  
} ; nD6G  
PX O!t]*  
下面总的结构就有了: >t+ qe/  
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。 ^>c8t_RG  
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。 @tT-JwU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 hsNWqk qys  
至此链式操作完美实现。 J ++v@4Z  
Qst$S}n  
oF:v JDSS  
七. 问题3 |`O5Xs1{B  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 _F(P*[[&  
Nn6S 8kc  
template < typename T1, typename T2 > H=c`&N7E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;O#g"8  
  { NTs7KSgZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vp)Vb^K>  
} v4vf }.L]  
p.JXS n  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Z=z%$l  
udk.zk  
template < typename T1, typename T2 > :<S<f%  
struct result_2 sH#X0fG  
  { _=f=fcl  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :3ZYJW1  
} ; b'p4wE>  
DT(d@upH  
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? }^ FulsC  
这个差事就留给了holder自己。 l$Gl'R>>*  
    UmU:j@ xvg  
@E9" Zv-$  
template < int Order > PO-"M)M  
class holder; Tbbz'b;{  
template <> B|=|.qp$)  
class holder < 1 > U]6&b  
  { zd %rs~*c  
public : P.\nLE J=  
template < typename T > P7 yq^|  
  struct result_1 'o4p#`R:8  
  { )q~DTR^z-  
  typedef T & result; <E,%@  
} ; k%'m*Tf  
template < typename T1, typename T2 > sp9W?IJ 6c  
  struct result_2 u_O# @eOc  
  { GC@+V|u  
  typedef T1 & result; i?@M  
} ; U7$WiPTNL9  
template < typename T > F3U`ueP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0?Q_@Y  
  { -b;|q.!  
  return (T & )r; _ Y2 U7W  
} `u'bRp  
template < typename T1, typename T2 > AC%JC+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G7LIdn=  
  { Q\Kx"Y3i  
  return (T1 & )r1; \fWW'  
} 'cZN{ZMWG  
} ; TYns~X_PR  
"h"NW[R  
template <> L5fuM]G`  
class holder < 2 > kyw/LE3$-  
  { TbVn6V'  
public : < Bg8,;  
template < typename T > .3qu9eP   
  struct result_1 .Nm su+s  
  { is^pgKX  
  typedef T & result; b-5y9K  
} ; zDOKShG  
template < typename T1, typename T2 > \6I +K"  
  struct result_2 %b2oiKSBx?  
  { r{?Ta iK  
  typedef T2 & result; ? zDa=7 J  
} ; !]` #JAL7  
template < typename T > <PN"oa#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +_l^ #?o,  
  { 9nSWE W  
  return (T & )r; wBk@F5\<  
} }YhtUWz].  
template < typename T1, typename T2 > C(T;>if0NH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C#pZw[  
  { >ezi3Zx^  
  return (T2 & )r2; 5II(mSg8  
} 2;3f=$3  
} ; =}!Mf'  
# uCB)n&.  
o(kM9G|  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 arK_oh0B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {No L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a `Q ot  
d@C&+#QDF  
return l(i, j) = r(i, j); qO1tj'U<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m^~S  
vxQ8t!-u  
  return ( int & )i; ~p0c3*  
  return ( int & )j; una%[jTc  
最后执行i = j; nKr9#JebRC  
可见,参数被正确的选择了。 _6@hTen`  
UaG1c%7?X  
3riw1r;Q  
UYP9c}_,4  
@F*wg  
八. 中期总结 fl\aqtF  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: J8a*s`ik  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'J)2g"T@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =:,xxqy  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e-hjC6Q U  
![6EUMx  
q=Zr>I;(Ks  
mog[pu:!,  
2S3lsp5!  
>O9o,o/6R  
九. 简化 d5 Edu44  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 lK'Rn~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 h0vob_Fdl  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: &QX`NO 6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e?0q9W  
  +-*/&|^等 L)QE`24  
2. 返回引用。 S8Fmy1#  
  =,各种复合赋值等 {Rq1HH  
3. 返回固定类型。 ~I}9;XT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?|{XZQ~  
4. 原样返回。 3oZ=k]\  
  operator, '|>9C^E9X  
5. 返回解引用的类型。 uQb!=]  
  operator*(单目) tirIgZ  
6. 返回地址。 r\6"5cQ=  
  operator&(单目) abNV4 ,M  
7. 下表访问返回类型。 98jN)Nl,oD  
  operator[] xda; K~w  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 qB]i6*  
  operator<<和operator>> /.Nov  
,tH5e&=U01  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 6(|d|Si *c  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: RPnRVJ&"Z  
Mp$@`8X`  
template < typename Left > `p kMN  
struct value_return _M[,! {C  
  { s^OO^%b  
template < typename T > n(nBRCG)o  
  struct result_1 Y<"7x#AB!  
  { cV{%^0? D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5v)(8|.M  
} ; %%ae^*[!n  
:1q 4"tv|  
template < typename T1, typename T2 > q-ES6R  
  struct result_2 W,@ If}  
  { |tzg :T;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -tsDMji~V  
} ; ;!< Znw  
} ; e,_-Je  
S\6[EQ65  
nnb8Gcr  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >gKh  
fEE /-}d  
下面我们来剥离functor中的operator() Z+`{7G?4m  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ZI ;<7tF_z  
hd V1nS$  
return l(t) op r(t) tGdf/aTjy  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;< )~Y-  
return op l(t) oY~ Dg  
return op l(t1, t2) Q zZ;Ob]'  
return l(t) op Z4$cyL'$P  
return l(t1, t2) op [ =x s4=  
return l(t)[r(t)] Rv,JU6>i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] t&Os;x?To?  
/y7M lU9  
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: 9mc!bj^811  
单目: return f(l(t), r(t)); W>(/ bX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ./j,Z$|  
双目: return f(l(t)); |wEN`#.;b  
return f(l(t1, t2)); o'~5pS(wq  
下面就是f的实现,以operator/为例 -V"22sR]  
K ]OK:hY4  
struct meta_divide Uawpfgc}  
  { "N:XzG  
template < typename T1, typename T2 > lJP1XzN_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8 #X5K  
  { \k`n[{  
  return t1 / t2; (C] SH\  
} l&VjUPz_  
} ; GsbAlNP  
y|&}.~U[  
这个工作可以让宏来做: Mr--4D0Hk  
pu!dqF<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e7fiGl  
template < typename T1, typename T2 > \ 'evj,zFhW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; H+}"q$  
以后可以直接用 @UBjq%z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) wfL-oi'5  
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 8E&XbqP+  
(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。。。)  rdnno  
U`Jy!x2m  
.O*bILU  
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 )4?x5#  
Ed0IWPx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9jp:k><\(c  
class unary_op : public Rettype ?T_3n:  
  { E+"dqSI/v  
    Left l; *?+V65~dW  
public : G iq=*D+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5WqXo{S  
O?8Ni=]  
template < typename T > Nfe>3uQK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $I#q  
      { b 6t}{_7  
      return FuncType::execute(l(t)); DcMJ^=r8O:  
    } ]`g <w#  
rPc7(,o*  
    template < typename T1, typename T2 > w#JJXXQI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M'`;{^<  
      { -S,ln  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Zn,>]X  
    } < XTU8G  
} ; %;D+k  
k *R<,  
3ZTE<zRQ  
同样还可以申明一个binary_op ]J9cVp  
T&T/C@z'R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FVv8--  
class binary_op : public Rettype P^MOx4  
  { ~.PO[hC  
    Left l; .0u/|Yx  
Right r; 2M)]!lYy  
public : b,P]9$Ut  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~ `>e5OgOJ  
/2{5;  
template < typename T > .yT8NTu~0j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mD:IO  
      { z 3t~}aL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T{]~07N?  
    } [md u!!*  
]maYUKqv}'  
    template < typename T1, typename T2 > 5#3W5z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  I~,G  
      { Vh3Ijn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &Gm$:T'~  
    } 0Iud$Lu  
} ; ?::NO Dg  
w(L>#?  
^1:U'jIXO  
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 3:"]Rn([P  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c/L>>t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =H0vE7{*  
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。 #{r#;+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e@@?AB$n(  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 A392=:N+Q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nI*/Mhx  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) FZd.L6q  
下面是修改过的unary_op Sj'ht=  
O_$dI*RK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > , "jbq~  
class unary_op pqvOJ#?Q}=  
  { gIR^ )m  
Left l; yix'rA-T  
  : "6q,W  
public : Nf+b" &Zh`  
$d+DDm1o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j9qREf9)  
It_M@  
template < typename T > @=w<B4 L  
  struct result_1 `=#01YX[0  
  { a m-b!l!q^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 53QfTP  
} ; 2:}fe}  
QQk{\ PV  
template < typename T1, typename T2 > U(&oj e  
  struct result_2 y#Ht{)C  
  { K\[!SXg@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y AF+bCXo  
} ; ~5ZvOX6L2  
zJa)*N  
template < typename T1, typename T2 > "Th$#3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const , xx6$uZ  
  { ?%R w(E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZaFb*XRgS  
} s"=6{EVqk3  
?3z-_8#  
template < typename T > ;TQf5|R\K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qZ@0]"h  
  { *fO3]+)d+  
  return OpClass::execute(lt(t)); w)E@*h<Z  
} VS#wl|b8  
QYXx:nIrg  
} ; I~PDaZP  
B}OY /J/*8  
Gx?+9C V  
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 p6EDQwlf  
好啦,现在才真正完美了。 +c:3o*  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4A{|[}!  
nU+tM~C%a  
template < typename Right > g}&hl"j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n?#!VN3  
  { Z>F^C}8f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C7T(+Wd!,  
} @J[6,$UVu  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 I3u{zHVwI  
M|T4~Q U&  
:&}odx!-!C  
#L crI  
DG(7|`(aY  
十. bind +y[@T6_  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 W#_/ak$uF*  
先来分析一下一段例子 hf!|\f  
qv 3^5 d  
<Y 4:'L6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5yh/0i5|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G@!z$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \8uo{#cL8  
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。 KHKS$D  
我们来写个简单的。 q^8EOAvnZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: XXmE+aI  
对于函数对象类的版本: m!XI{F@x  
"re-@Baw  
template < typename Func > u#W5`sl  
struct functor_trait +5<k-0v  
  { RKd  
typedef typename Func::result_type result_type; ydl jw  
} ; W!$zXwY}(  
对于无参数函数的版本: UbJ*'eoX  
Qz<d~ N  
template < typename Ret > iWXc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -y) ,Y |  
  { /rB{[zk  
typedef Ret result_type; )!9Ifk0KH  
} ; Tm+;0  
对于单参数函数的版本: dtM[E`PL  
NQTnhiM7$  
template < typename Ret, typename V1 > u'Q?T7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > OL59e %X  
  { ofc.zwH  
typedef Ret result_type; ,reJ(s  
} ; ~ <0Z>qr  
对于双参数函数的版本: :L?_Y/K  
FD7H@L5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hVoNw6fE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  R)Q 4  
  { 9V1cdb~?"T  
typedef Ret result_type; P=AS>N^yaL  
} ; O[~x_xeW  
等等。。。 S{F-ttS"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4Tzd; P6_  
uE_c4Hp  
template < typename Func > xc 1A$EY  
struct func_return +,'T=Ic{  
  { zbw7U'jk  
template < typename T > `cP <}^]  
  struct result_1 \L!uHAE2a  
  { `&7RMa4=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A Ayv  
} ; <T,A&`/  
`ue[q!Qq  
template < typename T1, typename T2 > ~d>%,?zz  
  struct result_2 `linG1mF  
  { 8"'x)y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '3tw<k!1{.  
} ; H! r &aP  
} ; ;uI~BV*3  
$Ptk|qFe  
^~ =9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A//?6O Jx?  
,#u\l>&$  
template < typename Func, typename aPicker > i`U: gw  
class binder_1 _v5t<_^N  
  { sOFa!bdPW  
Func fn; JXQPT  
aPicker pk; }amU[U,  
public : -mNQ;zI1  
>G)qns9  
template < typename T > dT@UK^\  
  struct result_1 4z4v\IpB  
  { o.:p_(|hI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S 4vbN  
} ; 85U.wpG  
_"f  :`  
template < typename T1, typename T2 > 3*S[eqMJc  
  struct result_2 @Z(rgF{{  
  { =iz,S:[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .:1qK<vz  
} ; uZjI?Z.A  
M8W#io  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #Fd W/y5  
DQ!J!ltQ  
template < typename T > "X1vZwK8N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,TC~~EWq  
  { i s"vekC  
  return fn(pk(t)); "ORzWnE4U  
} V 2znU  
template < typename T1, typename T2 > _g|acBF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a% ,fXp>  
  { 4I~i)EKy6  
  return fn(pk(t1, t2)); M]_E  
} D5]{2z}k  
} ; T-L5zu  
d+2daKi  
1$LIpx  
一目了然不是么? CmC0k-%w  
最后实现bind >q( 5ir  
D!FaEN  
," R>}kPli  
template < typename Func, typename aPicker > Df=q-iq<{/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) TQ9'76INb  
  { Ek .3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rg& +  
} uDG+SdyN@  
)s")y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |HbEk[?^s  
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。 av'*u  
rY70 ^<z  
十一. phoenix vZjZb(jlN  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: : }?{@#Z  
#s"B-sWE  
for_each(v.begin(), v.end(), #}o<v|;  
( iB bbr,  
do_ i^|@"+  
[ uEd,rEB>  
  cout << _1 <<   " , " MV936  
] b~Z=:'m8  
.while_( -- _1), D s-`  
cout << var( " \n " ) s44iEh=V(I  
) ,b' 4CF  
); #ooc)),  
f'{>AKi=C  
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: <MZi<Z`  
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 'U)8rR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :m`/Q_y"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: f!g<3X{=  
*8\(FVyG^  
@-6?i)  
template < typename Cond, typename Actor > hx!`F  
class do_while rx:lKoOnB  
  { -9G]x{>  
Cond cd; &5q{viI  
Actor act; 0|C[-ppr  
public : 7%CIt?Z%  
template < typename T > `"Dy%&U  
  struct result_1 Ak=UtDN[  
  { 5-'vB  
  typedef int result_type; L>nO:`>h  
} ; #v8Cy|I  
60PYCqWc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} BX$hAQ(6Q  
`Cj,HI_/*  
template < typename T > ryEvmWYu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t<lyg0f  
  { 5Rs?CVVb  
  do $FCw$+w  
    { ^Kw(& v  
  act(t); /=M.-MU2  
  } v MWC(m  
  while (cd(t)); faVS2TN4  
  return   0 ; s^PmnFR  
} Y'_ D<Mp  
} ; g{a d0.y,  
{Gkn_h-^  
)6G+tU'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |Ow$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。 7SHo%b A  
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。 Gg+YfY_  
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。 n\~yX<;X3  
下面就是产生这个functor的类: m|dF 30~A  
rk|a'&  
Fe4esg-B<  
template < typename Actor > w4}(Ab<Y  
class do_while_actor >@Khm"/T  
  { JS2!)aqc  
Actor act; {G.{a d  
public : 6QptKXu7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} yHw!#gWM  
bV7QVu8  
template < typename Cond > rxkBg0Z`a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; m t.,4  
} ; 4`0;^K.  
+-k`x0v  
:eLLDp<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2o}8W7y  
最后,是那个do_ }q x(z^  
D4\(:kF\Hg  
]Hj`2\KD.d  
class do_while_invoker nK:`e9ES  
  { g{&PrE'e9  
public : #ZwY?T x  
template < typename Actor > _Fvsi3d/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const XAlD ww  
  { EM~7#Y  
  return do_while_actor < Actor > (act); B2"+Hwbk  
} )XZ,bz*jn  
} do_; iy9VruT<x  
Ko}7$2^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &@Yoj%%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 WFks|D:sB  
最后来说说怎么处理break和continue 7x:F!0:  
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。 w`38DF@K  
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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