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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U+"=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 '^l^gW/|\  
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, hcgc =$^  
p},Fwbl  
.G_3blE;  
M#cr*%  
  class filler l>UUaf|O  
  { GeaDaYh#T  
public : (<3lo ZaX  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} KF_Wu}q d  
} ; )6Q0f  
PS(j)I3  
-?nT mzRc  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: +q j*P9  
/HuYduGdP  
06^1#M$'  
j 3MciQ`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); nbASpa(  
Dum`o^l#  
b3b~T]]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8q [c  
2rCY&8  
}=hoATs  
X^D9)kel  
二. 战前分析 2-V)>98  
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。 ;hA7<loY  
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 7_40_kwJi  
f4k5R  
eq~c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Yc82vSG'  
  /* --------------------------------------------- */ cvUut^CdK  
vector < int *> vp( 10 ); d%lHa??/ h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `GQiB]Z  
/* --------------------------------------------- */ ZSRR lkU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q[7d7i/r6  
/* --------------------------------------------- */ e:J'&r& 1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hO/5>Zv?  
  /* --------------------------------------------- */ k&A7alw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nF<y7XkO  
/* --------------------------------------------- */ lW$&fuDHF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z|(c(H2  
"Ug/ ',jkV  
D*cyFAF  
,xYsH+ybA  
看了之后,我们可以思考一些问题: DMQNr(w{!2  
1._1, _2是什么? =~hsKBt*  
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。 rocB"0  
2._1 = 1是在做什么? (.,'}+1  
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。 $% Ci8p  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 qo6LC>Qg  
>&;>PZBPCO  
l#b|@4:I  
三. 动工 +`*qlP;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [vWkAJ'K  
xegQRc  
5e)6ua,  
2 {e dW+  
template < typename T > 7-d}pgVK  
class assignment {OO*iZ.O  
  { OK-sT7But  
T value; E69:bQ94u  
public : PZuq'^p  
assignment( const T & v) : value(v) {} (/U)> %n  
template < typename T2 > ahNX/3; y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zg#m09[4  
} ; 7G.o@p6$  
vm\wO._  
Z'Exw-ca  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ACigeK^C}E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q1`<fD  
6F*-qb3  
heL$2dZ5H  
Tr8AG>  
  class holder 2(m85/Hr\;  
  { R CBf;$O  
public : : 8^M5}  
template < typename T > _8Nw D_"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1Xy8|OFc[  
  { M3Khc#5S(  
  return assignment < T > (t); P +dA~2k  
} Y=vVxVI\  
} ; B;Xoa,  
I tI0x  
+@emX$cFV  
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: ME$2P!o  
A*8m8Sh$  
  static holder _1; yo\N[h7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 EBoGJ_l  
b , juF2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M{?zvq?d  
而不用手动写一个函数对象。 DX}B0B  
TGU:(J'^  
R_Zv'y6  
w9RF2J  
四. 问题分析 .dx 4,|6  
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。 %G;0T;0L  
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。 _wf5%(~b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 j G-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ih.rC>)rx  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @$qOW  
z`k El@  
五. 问题1:一致性 No`|m0 :j  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| .sM<6;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #D+7TWDwNt  
t})lr\  
struct holder EL^8zyg%%  
  { ))7LE|1l  
  // eV"!/A2:N5  
  template < typename T > 'X =p7 d|'  
T &   operator ()( const T & r) const )~ 0}Et l  
  { G' Blp  
  return (T & )r; ,E\h!/X  
} OT%0{2c"]  
} ; ]N*L7AVl  
E {tx/$f  
这样的话assignment也必须相应改动: G&q'#3ieC  
+R-h ,$\=7  
template < typename Left, typename Right > wfgqgPo!v  
class assignment ?4XnEDA m  
  { pb!V|#u"  
Left l; qgoJ4Z*  
Right r; hd+]Ok7"  
public : UMV)wy|j  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ju!(gh  
template < typename T2 > [r)e P({  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +l`65!"  
} ; 'Qa5n\HX$  
eD%H XGe  
同时,holder的operator=也需要改动: 96d~~2p  
1y J5l,q  
template < typename T > (Uk>?XAr  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const bEm7QgV{X  
  { *5_V*v6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~q)u(W C|  
} 7kKuZW@K-  
0ZMJ(C  
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。 M=OCz gj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v??TJ^1  
,LD m8   
return l(rhs) = r; #05jC6  
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。 lVz9k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vw2`:]Q+  
 qve ./  
template < typename Tp > H`~;|6}]n  
class constant_t x2co>.i  
  { 7BR8/4gcPu  
  const Tp t; cHx%Nd\  
public : JK]R*!{n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} h.)h@$d  
template < typename T > *U;'OWE[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const e,>%Z@92(  
  { ,apNwkY  
  return t; `K*b?:0lp  
} B z^|SkEit  
} ; "- 31'R-  
T.REq4<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 j9d!yW  
下面就可以修改holder的operator=了 >I}9LyZt  
xl(@C*.sC1  
template < typename T > `s|]"'rX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &?0:v`4Y  
  { s,6`RI%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); y}FZD?"  
} )KE [!ofD  
|?d#eQ9a  
同时也要修改assignment的operator() #sTEQjJ,J  
5 c5oSy+  
template < typename T2 > pd3,pQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y4E/?37j  
现在代码看起来就很一致了。 > @_im6  
UDy(dn>J:J  
六. 问题2:链式操作 W3r?7!~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Kv37s0|g  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 g:7,~}_}^  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 j~E",7Q'  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 K<4Kk3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }lP;U$  
ljC(L/I  
template < typename T > eSEq{ ?>  
struct result_1 FdzNE  
  { z0%\OhuCcf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; iYJZvN  
} ; F(5hmr  
/P:.qtT(  
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: Bj Wr5SJ  
(Glr\q]jF\  
template < typename T > =w$tvo/  
struct   ref /J3ZL[o?Q  
  { r X'*|]  
typedef T & reference; JTU#vq:TY  
} ; vAb^]d   
template < typename T > FOwnxYGVf  
struct   ref < T &> {sVY`}p|  
  { 6Wj^*L!  
typedef T & reference; &Lm-()wb  
} ; 7y^%7U \  
0Yl4eB-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^Hrn  ]  
6"/WZmOp  
template < typename T > $P z`$~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,CvG 20>  
  { <eN_1NTH_  
  return l(t) = r(t); 'sh~,+g  
} o:S0*  
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>i%7:OMZA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P 1XK*GZ  
m<rhIq  
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 NGC,lv  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: '3 33Ctxy  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1x)ZB~L  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 kDvc" ,SD#  
最后的布局是: 0NDftcB]  
                Add *\}}Bv+9  
              /   \ mLh kI!4[  
            Divide   5 =(v^5  
            /   \ j;b42G~p  
          _1     3 p;T{i._iL  
似乎一切都解决了?不。 h!rM^  
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。 = ?D(g  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 tVuWVJ4M  
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: _"@CGXu  
`x8J  
template < typename Right > xu5ia|gYz7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const NLS"eD m  
Right & rt) const x5}'7,A  
  { v+ 7kU=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #:jb*d?  
} >Fio;cn?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 54lu2gD'  
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。 mw$r$C{  
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。 aNcd` $0  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 S$TmZk=  
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。 fyTAou6hI  
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? , DdB^Ig<r  
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: E`int?C!  
W>_]dPBS/  
template < class Action > ?eH&'m}-  
class picker : public Action "@R>J ?Cc+  
  { )J]9 lW&y  
public : $rIoHxh. y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} z]B]QB Y[  
  // all the operator overloaded f() FY<b  
} ; $`ZzvZ'r  
32DbNEk  
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。 zgx&Pte  
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: L`f^y;Y.  
5oEV-6  
template < typename Right > o#) {1<0vg  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *IgE)N >  
  { De7T s  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =4V&*go*\  
} ZkL8e  
]]7 mlQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O[tvR:Nh  
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。 f-DL:@crU  
Jk@]tAwoM  
template < typename T >   struct picker_maker 7C#`6:tI  
  { {3;AwhN0H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;g{qYj_  
} ; !!@A8~H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > valtev0<  
  { L,y6^J!  
typedef picker < T > result; {{V8;y  
} ; ! cKz7?w  
=q N2Xg/  
下面总的结构就有了: rpeJkG@+  
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。 7Q\|=$2  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 mc=LP>uoS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DPi_O{W>  
至此链式操作完美实现。 5T sUQc  
J+rCxn?;g  
V5+SWXZ  
七. 问题3 "$s~SIUB  
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。 m/#a0~dB  
mF` B#  
template < typename T1, typename T2 > UOQEk22  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c/c$D;T  
  { }Zl&]e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 21k5I #U  
} NM ]bgpP  
zdXkR]  
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: $kR N h6  
OL4z%mDZi  
template < typename T1, typename T2 > Y5fLmPza  
struct result_2 {U&.D [{&  
  { vJAZ%aW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8r3A~  
} ; 3?Y2L  
Ol4+_n8xj  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  >S$Z  
这个差事就留给了holder自己。 ss;R8:5  
    xsWur(>]  
5 ae2<Y=  
template < int Order > F~A'X  
class holder; \u6^Varw  
template <> l5L.5 $N  
class holder < 1 > ^vG8#A}]  
  { <uj 8lctmP  
public : pp9Zb.D\  
template < typename T > mPq$?gdp  
  struct result_1 wAnb Di{W  
  { v\(2&*  
  typedef T & result; 2^?:&1:  
} ; apE   
template < typename T1, typename T2 > n3J53| %v  
  struct result_2 cwGbSW$t  
  { t&?i m<  
  typedef T1 & result; ^>"z@$|\:  
} ; qzb<J=FAU  
template < typename T > R8.CC1Ix  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K~ ;45Z2  
  { '\jd#Kn'h  
  return (T & )r; (b`]M`Fc  
} Nk {XdrY  
template < typename T1, typename T2 > V!)O6?l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T#bu V  
  { ZvcJK4hi  
  return (T1 & )r1; g-Pwp[!qkf  
} S_~z-`;h!  
} ; qCv20#!"|  
:;t #\%L/  
template <> uc|45Zxt  
class holder < 2 > xe/(  
  { qKJSj   
public : Y!;|ld  
template < typename T > |!y A@y?  
  struct result_1 #r3l[ bKK  
  { HF3f)}l$  
  typedef T & result; W_0>y9?  
} ; {d?$m*YR3`  
template < typename T1, typename T2 > 6oui]$pH  
  struct result_2 4DTzSy:x  
  { G7D2{J{1  
  typedef T2 & result; ;E'"Ks[GH  
} ; 4lZ$;:Jg  
template < typename T > q%ow/!\;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O:da-xWJ  
  { p ;|jI1  
  return (T & )r; < y*x]}  
} m*mm\wN5  
template < typename T1, typename T2 > 7 [g/TB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P6MRd/y |  
  { gzeQ|m2]  
  return (T2 & )r2; >MPr=W%E  
} g[w,!F  
} ; RQMEBsI}  
- M,7N}z@;  
}x&N^Ky3c  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 5Ba[k[b^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: dMrd_1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5O`dO9g}$  
Hk|0HL  
return l(i, j) = r(i, j); $-On~u0g  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) r7Ya\0gU  
Gt wT  
  return ( int & )i; NH0qVQ@A  
  return ( int & )j; , lJ  v  
最后执行i = j; F4e:ZExJ  
可见,参数被正确的选择了。  TT-h;'nJ  
ApjOj/  
zq%D/H6J,  
frBX{L  
!Kv@\4  
八. 中期总结 A19;1#$=  
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: )Z %T27r,^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 JAI)Eqqv]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  aH#l9kCb  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bMU(?hb  
9aJ%`i  
8iekEG$H  
VM0j`bs'K*  
gkHNRAL  
i<(Xr  
九. 简化 =w$}m_AM  
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。 8| $3OVS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ka,^OW}<%q  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: B4]`-mahO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w;l<[q?_  
  +-*/&|^等 Q3"} Hl2  
2. 返回引用。 CA +uKM^"6  
  =,各种复合赋值等 %8~3M75$  
3. 返回固定类型。 Q~Z=(rP20  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |`jjHuQ;  
4. 原样返回。 QFIL)'K  
  operator, h;jIYxj  
5. 返回解引用的类型。 (#;`"Yu  
  operator*(单目) %E_b'[8  
6. 返回地址。 ]G2uk`  
  operator&(单目) -J^(eog[6  
7. 下表访问返回类型。 )Jv[xY~  
  operator[] kkK kf'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 t>H`X~SR?  
  operator<<和operator>> K).n.:vYZ  
)IJQeC  
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。 (xq%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?h1H.s2X  
}ZqW@ -  
template < typename Left > &Ni`e<mP  
struct value_return )>c>oMgl  
  { [= |jZVhT  
template < typename T > b pv= %  
  struct result_1 ~0b O}  
  { 5xOvY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VAXT{s&4>  
} ; u_).f<mUdF  
{f{ZHi|  
template < typename T1, typename T2 > \Y}3cE  
  struct result_2 mZUfn%QXb(  
  { 3 LdQ]S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X*L;.@xA  
} ; &  =/  
} ; C XHy.&Vt  
p7H3J?`w1+  
5cWw7V<m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =v*.p=r  
PH{_ ,X  
下面我们来剥离functor中的operator() [ib P%xb  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %N#%|2B  
S'HnBn /  
return l(t) op r(t) ko^\ HSXl  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 46k?b|Q  
return op l(t) !*`-iQo&  
return op l(t1, t2) aC< KN:TN6  
return l(t) op *]i!fzI']  
return l(t1, t2) op 5 Qoew9rA  
return l(t)[r(t)] !u]1 dxa  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4Yl;  
lHV[Ln`\x  
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: ?i`l[+G  
单目: return f(l(t), r(t)); gqWupL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o:6@ Kw^  
双目: return f(l(t)); dZ _zg<  
return f(l(t1, t2)); FCkf#  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y-0?a?q2Fr  
g&n)fF  
struct meta_divide FaBqj1O1  
  { X<R?uI?L  
template < typename T1, typename T2 > jVH|uX"M5Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0KD]j8^  
  { eX_D/25 $  
  return t1 / t2; jV8q)=}*)  
} hkO sm6  
} ; jP~Z`y f  
rS1fK1dy s  
这个工作可以让宏来做: *Y@nVi  
RyRpl*^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Pm$q]A~  
template < typename T1, typename T2 > \ I7&_Xr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; e${>#>  
以后可以直接用 {hJXj,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M?/jkc.8H  
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 M4WiT<|]R  
(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。。。) mE^o-9/  
4tx|=;@0  
0 P[RyQI  
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 LOTP*Syjf  
<40rYr$/J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +D1d=4  
class unary_op : public Rettype 7n90f2"m  
  { c"n ?'e  
    Left l; fBQ?|~:n  
public : 7u[j/l,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Gy[O)PEEh  
3/#:~a9Q  
template < typename T > cJgBI(S5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'Z`$n8  
      { ~8m=1)A{(  
      return FuncType::execute(l(t)); jLJ1u/l>;  
    } Jxqh )l  
F]m gmYD%  
    template < typename T1, typename T2 > #oJ5k8Wy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d(:3   
      { iVfgDo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NvN~@TL28  
    } Jl "mL  
} ; + S4fGT  
Zatf9yGD  
qT/Do?Y  
同样还可以申明一个binary_op ?b!Fa  
<|?K%FP7Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4:9KR[y/  
class binary_op : public Rettype A6oq.I0  
  { G Xt4j  
    Left l; uGs; }<<8  
Right r; ~r{5`;c  
public : }Yv\0\~'W|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {m`A!qcD|  
0 'Vg6E]/  
template < typename T > @/&b;s73  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ESoAz o,u  
      { {iG@U=>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3zT_^;:L  
    } |;A/|F0-e  
VzJ5.mRQ  
    template < typename T1, typename T2 > U4G}DCU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tg3!Rq55  
      { i!~'M;S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ""svDfy$  
    } iE.-FZc  
} ; )wVIb)`R>Y  
:SV>+EDY   
Vpp;\  
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 !,Zp? g)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 V3mAvmx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P IXL6  
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。 {RB-lfrWs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \Ey~3&x9f  
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。。。 ]xd^%q*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 u =gt<1U  
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) 1b9hE9a{j  
下面是修改过的unary_op 6bBdIqGb}  
'lZ.j&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V\K<$?oUb  
class unary_op T#Z%y!6  
  { LEECW_:  
Left l; /+e~E;3bO  
  iK{T^vvk  
public : %PJhy2  
O--7<Q\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} IaFr&  
h.K(P+h  
template < typename T > oVCmI"'  
  struct result_1 I?Q+9Rmm`J  
  { fa.0I~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; F>gmj'-^  
} ; V^Rkt%JY  
!G_jGc=v  
template < typename T1, typename T2 > [0[M'![8M  
  struct result_2 YDmWN#  
  { E2B>b[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  j<"nO(  
} ; KjB/.4lLq  
woq)\;CK  
template < typename T1, typename T2 > YxJD_R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _{~]/k  
  { G%u9+XV1#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8&V_$+U  
} $\AEWFB  
nU`Lhh8y  
template < typename T > +CM7C%U   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lv1{k\aw  
  { #pdUJ2)yM  
  return OpClass::execute(lt(t)); W 4YE~  
} GD-&_6a  
}%{MPqg  
} ; NN 0Q`r,8}  
r+<{S\ Q  
si(;y](  
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 uHNpfKnZ  
好啦,现在才真正完美了。 A\te*G0:S  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8cHE[I  
3kmeD".  
template < typename Right > Hoz56y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2k#t .-  
  { [FQ\I-GNC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !NKmx=I]  
} oN(-rWdhZ  
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。 EP7AP4  
!PUp>(  
L4f7s7rJ  
o07IcIo  
e,A)U5X  
十. bind N<z`yV  
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。 |sgXh9%x<  
先来分析一下一段例子 5nCu~<uJ  
! d9AG|  
9>,Qgp,w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K^%-NyV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 u@FsLHn  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?)3jqQ.  
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。 J7-^F)lu-  
我们来写个简单的。 n<V1|X  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Uz8hANN0_  
对于函数对象类的版本: r{+aeLu  
G@d`F  
template < typename Func > . gZZCf&?  
struct functor_trait N b3$4(F  
  { & 7QH^  
typedef typename Func::result_type result_type; 8V4V3^_xs  
} ; /c+)C"  
对于无参数函数的版本: A~-#@Z  
%6 =\5>  
template < typename Ret > zXc}W*ymj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9EF~l9`'U  
  { jOtX 60;  
typedef Ret result_type; 1"K*._K  
} ; rcbP$t vz  
对于单参数函数的版本: w.kCBDL  
heD,& OX  
template < typename Ret, typename V1 > qjC_*X!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |#5 e|z5(  
  { ;MTz]c  
typedef Ret result_type; I>w^2 (y  
} ; 9Yw]Y5l  
对于双参数函数的版本: WO%h"'iJ  
H)JS0 G0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {sS_|sX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > K^i"9D)A  
  { T'rjh"C&|  
typedef Ret result_type; hH+bt!aH  
} ; _GbE ^  
等等。。。 Z^tGu7x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ged,>  
gAE!a Ky  
template < typename Func > (M% ;~y\  
struct func_return L]zNf71RD  
  { C*wdtEGq  
template < typename T > kN'Thq/ZE  
  struct result_1 Mz|L-62  
  { 6 nGY^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -gKpL\  
} ; B/YcSEY;  
A_r<QYq0|  
template < typename T1, typename T2 > lpEDPvD_Vm  
  struct result_2 By)3*<5a_  
  { *PB/iVH%6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I($,9|9F  
} ; mCb 9*|  
} ; ZzL@[g  
F2oJ]th.3  
<%,'$^'DS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3&J&^O  
?6:cNdN  
template < typename Func, typename aPicker > Fd !iQ  
class binder_1 >rRf9wO1l  
  { NV!4(_~  
Func fn; Hhf72IX  
aPicker pk; Wu{&;$  
public : =WRO\lgv.  
3hJH(ToO  
template < typename T > Dt {')  
  struct result_1 k&DGJ5m$.  
  { !`C?nY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; eti9nPjG  
} ; S:s 3EM  
Z t`j\^4n  
template < typename T1, typename T2 > 91;HiILgT  
  struct result_2 ?Leyz  
  { ?Y!U*& 7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -931'W[s,  
} ; |e"/Mf[  
OWV/kz5'H  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} DNho%Xk  
9}n,@@  
template < typename T > }vsO^4Sjc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s-5wbi.C  
  { RO(iHR3cA  
  return fn(pk(t)); t,?,F4 j  
} z_)`g`($  
template < typename T1, typename T2 > 00,9azs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5&|5 a} 8  
  { NTVHnSoHh  
  return fn(pk(t1, t2)); ,Qo}J@e(  
} nhT;b,G.Z  
} ; z.59]\;U>  
_@|fva&s,;  
AgI>  
一目了然不是么? HwW6tQ  
最后实现bind U 1F-~ {r  
`G0*l|m>  
n'3u] ~7^  
template < typename Func, typename aPicker > }MjQP R  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O"QHb|j  
  { SauHFl8?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); zkG>u,B}  
} 3*2I$e!Jt  
^cb)f_90  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W2n*bNI  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 /b+;: z  
2|s<[V3rP-  
十一. phoenix iha9!kf  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :s-EG;.  
>@:667i,`  
for_each(v.begin(), v.end(), #jgqkMOd,j  
( 4[(? L{  
do_ Lv3XYZgW~  
[ :B+Rg cqi  
  cout << _1 <<   " , " To^# 0  
] /THNP 8.  
.while_( -- _1), 6ZTaQPtm  
cout << var( " \n " ) Zr9d&|$  
) xi.IRAZX  
); a G@nErdW  
yYBNH1  
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: A8mlw#`E8b  
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 p}f-c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /o\U/I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *78)2)=~  
.5^a;`-+  
fo;6huz  
template < typename Cond, typename Actor > m6eFXP1U  
class do_while gs-@hR.,s0  
  { !4pr{S  
Cond cd; Gb?g,>C  
Actor act; uX98iJ  
public : EM=xd~H  
template < typename T > UIz:=DJ  
  struct result_1 KZW'O b>[  
  { $(XgKq&xWZ  
  typedef int result_type; db^aL8  
} ; {GK(fBE  
PM8Ks?P#u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }D Z)W0RDe  
_o&94&  
template < typename T > {&0mK"z_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6SV7\,2M  
  { k*OvcYL1A  
  do %`eJ66T  
    { /Ht/F)&P  
  act(t); e& p_f<  
  } 0s )cVYppe  
  while (cd(t)); OWZS3Y+  
  return   0 ; q;ZLaX\bFl  
} d&5c_6oW  
} ; >6IXuq  
/MhS=gVxM  
HLM;EZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _/ct=  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 pFEZDf}:  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 +8^5C,V  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 5St`@  
下面就是产生这个functor的类: i,([YsRuou  
eQ$e*|}"m  
3;y_qwA  
template < typename Actor > _Q)d+Fl  
class do_while_actor |.Em_*VG  
  { Z@}sCZ=#A  
Actor act; abL/Y23 "  
public : FOc|*>aKP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G *ds4R?!  
=l_rAj~I|  
template < typename Cond > B>sCP"/uV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sr;:Dvx~  
} ; Y~:}l9Qs  
sw[oQ!f  
9LH=3Qt  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hHCzj*5  
最后,是那个do_ <D~6v2$  
V@$GC$;  
';&0~[R[  
class do_while_invoker Q! Kn|mnN  
  { kkT3 wP  
public : kJI3`gS+  
template < typename Actor > <b6s&"%=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7AI3|Ts]p  
  { E2Us#a  
  return do_while_actor < Actor > (act); @+iC/  
} 4 #aqz9k  
} do_; %)8d{1at  
I ca3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4sb )^3T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .F4oo=  
最后来说说怎么处理break和continue y+?=E g  
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。 +mivqR~{{  
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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