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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9fsc>9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7H4kj7UK  
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, y(=0  
|7!Bk$(vA  
juxAyds  
cG4}daK]d  
  class filler BRv#`  
  { W >|'4y)  
public : !$<Kp6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y@+9Ukd/  
} ; [YJ*zO  
u\km_e  
U@:l~ xJ  
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: <"av /`;  
@.pr}S/  
4I2#L+W  
845\u&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); BL%3[JQ  
kRH D{6mol  
,<[x9 "3\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !. :b}t  
?i}wm`  
o%K1!'  
pE$*[IvQ'  
二. 战前分析 _:JV-lM  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 <80M$a g  
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  1 K]  
ML%JT x0+Z  
lo36b zbT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !"'@c  
  /* --------------------------------------------- */ #q8/=,3EG  
vector < int *> vp( 10 ); ,QLy }=N  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tR_DN  
/* --------------------------------------------- */ o_r{cnu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !ED,'d%J  
/* --------------------------------------------- */ 5xa!L@)`wF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); S4OOm[8  
  /* --------------------------------------------- */ WL3J>S_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y>K8^GS  
/* --------------------------------------------- */ nyOvB#f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w<Iq:3  
y tTppmJF  
~xc0Ky?8  
~!_UDD  
看了之后,我们可以思考一些问题: 'Y/8gD~.  
1._1, _2是什么? .[Ny(X/]/}  
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。 >Fc=F#tA9  
2._1 = 1是在做什么? &+/$~@OK  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Zm#,Ike?#  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 '@"A{mrE  
RI BB*  
+:u &]  
三. 动工 t`1~5#?Du(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: oOGFg3X  
u3HaWf3  
Apkb!"}>  
 0 - u,AD  
template < typename T > CC]q\%y-_  
class assignment #?~G\Ux0/  
  { ,Uy~O(F t  
T value; Po.izE!C  
public : zhU^~4F  
assignment( const T & v) : value(v) {} g5 y*-t  
template < typename T2 > o^u}(wZ{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =E&1e;_xlE  
} ; e(9K.3 @{  
mHNqzdaa  
~~#/jULbV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C6d#+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ZV[-$  
r1sA^2g.  
XL(2Qk  
tz2$j@!=  
  class holder F^Mt}`O  
  { h\8bo=  
public : <p[RhP  
template < typename T > M*F`s& vM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r6 kQMFA  
  { N Q }5'  
  return assignment < T > (t); +sXnC\  
} DMT2~mh  
} ; 5 gwEr170  
ShOB"J-  
QtOT'<2t]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: RG- ,<G`  
ST\d -x  
  static holder _1; {tnhP^C3>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -i4hJC!3  
Qq\hD@Z|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U"K%ip:Wd  
而不用手动写一个函数对象。 +b{tk=Q:  
&>XSQB(&%  
5%" 0  
[O6JVXO>  
四. 问题分析 "mcuF]7F  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ?)4c!3#  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Q>\9/DjUp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /-g%IeF  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;AT~?o`n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 t s=+k/Z  
Tg v]30F)  
五. 问题1:一致性 wA6<Buj D  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 3 FLht L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2O`s'&.h  
;zi4W1  
struct holder _Tf0L<A'R  
  { q_:B=w+bC  
  // 9tB:1n}  
  template < typename T > 'z Qp64]F  
T &   operator ()( const T & r) const Y>K3.*.  
  { q)]S:$?BT  
  return (T & )r; u~27\oj,  
} =7zvp,B  
} ; d'p@[1/  
G3t\2E9S  
这样的话assignment也必须相应改动: lUHpGr|U%  
E\~!E20^  
template < typename Left, typename Right > tEllkHyef  
class assignment Q_A?p$%;L  
  { It8@Cp.dU  
Left l; &P>a  
Right r; R?l={N=Wf  
public : xx,|n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \05 n$.  
template < typename T2 > Z'y:r2{ql  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } pg4jPuCM  
} ; 1Gk'f?dw  
QBTjiaYGa'  
同时,holder的operator=也需要改动: Fpntd IU  
X6o iOs  
template < typename T > :4S~}}N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5~xv"S(E}  
  { 4+a u6ABy  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); aP +)  
} Evq^c5n>{  
S{)'1J_0  
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。 q6V\n:hKV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )}T0SGY  
19^B610  
return l(rhs) = r; I)f54AX  
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。 liVj-*m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {i:Ayhq~&  
FQikFy(YY  
template < typename Tp > l1}HJmom  
class constant_t ,F0bkNBG  
  { m#t  
  const Tp t; r`d.Wy Zj  
public : OeY+Yt0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?L6ACi`9  
template < typename T > R>`TV(W`9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r!O4]j_3  
  { ;O * o  
  return t; 7a'@NgiGg  
} m*H6\on:  
} ; (khMjFOg  
{#uf#J|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kI#yW!  
下面就可以修改holder的operator=了 y ;T=u(}  
#6qLu  
template < typename T > 2W=am_\0e.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |%7OI#t^  
  { gX *i"Y#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "%{J$o  
} #wZBWTj.  
uHpSE?y/  
同时也要修改assignment的operator() Ke,$3Yx  
rTLo6wI  
template < typename T2 > i sV9nWo$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u7ER  
现在代码看起来就很一致了。 /km'#f)/  
$eUJd Aetk  
六. 问题2:链式操作 )l*6zn`z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 YNWAef4  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 73'.TReK  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 99..]  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 'P<T,:z?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =;@?bTmqD  
dFVm18  
template < typename T > ,daZ KxT  
struct result_1 9x[|75}l  
  { b>"=kN/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B3iU#   
} ; s9}VnNr  
!JVpR]lWS  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: dEM=U;  
#u6ZCv7u  
template < typename T > +b6kU{  
struct   ref 6?(vXPpT$  
  { \Dn an5H/  
typedef T & reference; NHq*&xy  
} ; Y'%k G5nF  
template < typename T > G/5]0]SO  
struct   ref < T &> =f{YwtG  
  { {`CmE/`{  
typedef T & reference; / qo`vk A  
} ; [P?.( *  
# ~T K C|G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7e D<(  
ImVHX~ qHJ  
template < typename T > #-Nc1+gu   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mBZg(TY  
  { |Y\BI^  
  return l(t) = r(t); 3"J85V%h]n  
} 8]-c4zK  
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。 -?&s6XA%#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5 NdIbC  
WF0[/Y  
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 A('_.J=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O*zF` 9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &fYV FRVkq  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .kkrU  
最后的布局是: wX*F'r"z  
                Add F-2&P:sjQ  
              /   \ ' Zmslijf  
            Divide   5 b#[7A  
            /   \ ~}fQ.F*7R  
          _1     3 q-)Ynp4'  
似乎一切都解决了?不。 ~)&im.Q4  
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。 N3}jLl/  
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。 P_f^gB7  
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: |&]04  
my^2}>wi  
template < typename Right > 5U+a{oA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const B&oP0 jS  
Right & rt) const d;9F2,k$w  
  { G`" 9/FI7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 96$qH{]Ap  
} ,>Lj>g{~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RRH[$jk  
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。 9!06R-h  
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。 ai,Nx:r   
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。 nY[]k p@  
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。 XLNR%)l  
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? k^Q>  
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: 4]$$ar)  
8hx 3pvmk  
template < class Action > Rg?m$$X`  
class picker : public Action ~9KxvQzt  
  { j[Xc i<m  
public : dW8M^A&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3l8k O  
  // all the operator overloaded :>'4@{'   
} ; {a `#O9  
{v>orP?  
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。 D7"RZF\)  
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: H tu}M8/4  
oTqv$IzqP  
template < typename Right > ADQ#qA,/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Q7-d]xJ^  
  { O~WT$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;=[~2*8  
} &:" [hU  
m|5yET  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bez_|fY{T  
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。 $J] b+Bp  
X^;LiwQv  
template < typename T >   struct picker_maker BCK0fk~  
  { T+y3Ph--^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; aA5rvP +  
} ; ;%H/^b.c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K!MIA  
  { |tkhsQ-;  
typedef picker < T > result; *j0kb"#  
} ; f4TNy^-  
b\l +S2  
下面总的结构就有了: sZ!/uN!6  
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。 CI };$4W~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 hn bF}AD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 C/{tvY /o  
至此链式操作完美实现。 L,B#%t  
aF~ 0\XC  
{IlX@qWr  
七. 问题3 DWQ@]\  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 (K(6`~  
`zJTVi4  
template < typename T1, typename T2 > >sL"HyY#H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `V1D &}H+G  
  { ATb[/=hP<R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lB0: 4cIj  
} .jfkOt?2  
_ IqUp Y  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: B.-1wZl  
i!!1^DMrw  
template < typename T1, typename T2 > Nd"4*l;  
struct result_2 85Hb~|0  
  { lQolE P.pc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zu~E}  
} ; LS=HX~5C  
'L"dM9#>  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &Jr~ )o   
这个差事就留给了holder自己。 }LaRa.3  
    Gg3cY{7  
~HH#aXh*  
template < int Order > ?1z." &  
class holder; Y0||>LX  
template <> Y GZX}-  
class holder < 1 > FD&"k=p+X  
  { l }i .  
public : S]7RGzFe  
template < typename T > x[,HK{U|t  
  struct result_1 ];.H]TIc6  
  { Xy>+r[$D:  
  typedef T & result; PV*U4aP  
} ; O<1qU M  
template < typename T1, typename T2 > ~9OART='  
  struct result_2 $ 'B0ZL  
  { *[(}rpp M  
  typedef T1 & result; y3 R+060\3  
} ; XkWO-L  
template < typename T > "Yo.]P U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pL {h1^O}  
  { J1?)z+t9~  
  return (T & )r; EMDsi2  
} /idQfff  
template < typename T1, typename T2 > ~ cKmf]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eJ+uP,$  
  { }K!)Z}8  
  return (T1 & )r1; b-1cA1#_cP  
} V'";u?h#S  
} ; |g3a1El  
eRK kHd-  
template <> [,Io!O  
class holder < 2 > MVGznf?  
  { 5/:BtlFx  
public : VPB,8zb ]  
template < typename T > bN6FhKg|  
  struct result_1 cI9}YSk  
  { ~v 2E<S3  
  typedef T & result; +w ;2kw  
} ; ;$Eg4uX  
template < typename T1, typename T2 > @w)Vt $+b]  
  struct result_2 1CkBfK  
  { 0i[,`>-Av  
  typedef T2 & result; /e^q>>z  
} ; XNwZSW  
template < typename T > .kl _F7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]*8K4n G  
  { .Y8z3O  
  return (T & )r; cax]l O  
} Ylc[ghx  
template < typename T1, typename T2 > )F\tU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bp06xHMu  
  { ohFUy}y  
  return (T2 & )r2; - I$qe Xy  
} 6gLk?^.  
} ; $nB4Ie!WcR  
y{.s 4NT  
%<|w:z$vp  
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> >。 Jl-Lz03YG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GZ.F q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U*.Wx0QM  
c :S A#.  
return l(i, j) = r(i, j); 6R%Ra  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) RJ ,a}w[9  
0-ISOA&  
  return ( int & )i; #K|:BS  
  return ( int & )j; =K6aiP$Ft  
最后执行i = j; [xF(t @p  
可见,参数被正确的选择了。 qRXb 9c  
]-Z="YPY  
_;] 3w  
X~DI d  
SjT8 eH #  
八. 中期总结 3d qj:4[f  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ,k*g `OTW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l2))StEm  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 WUQlAsme  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor YQyf:xJ  
~ kdxJP"  
5]/i[T_  
bk@F/KqL  
~bSPtH ]6d  
GA, 6G [E  
九. 简化 wf4?{H  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 "XWrd [Df  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 CNCWxu  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Cv@ZzILyoK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l.r i ]e  
  +-*/&|^等 1epj/bB&  
2. 返回引用。 9?xMsu-H  
  =,各种复合赋值等 DYJ F6O  
3. 返回固定类型。 -r%3"C=m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +I$ k_  
4. 原样返回。 xFU*,Y  
  operator, kY8aK8M  
5. 返回解引用的类型。 /Ulv/Thl  
  operator*(单目) {5tb.{  
6. 返回地址。 7!0~sf9A  
  operator&(单目) }<y-`WB  
7. 下表访问返回类型。 xXpeo_y'  
  operator[] {&_1/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,/O,j SRk  
  operator<<和operator>> czMThm  
ou;E@`h;x  
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。 mM| 313  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [89qg+z  
*.X!AJ;M=O  
template < typename Left > otQulL)T/  
struct value_return 'l+).},  
  { T %   
template < typename T > h rL_. 4  
  struct result_1 Z5lE*z  
  { ZJCD)?]=3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \ W3\P=  
} ; XG]ltSOy  
~)';[Ha  
template < typename T1, typename T2 > L*TPLS[lh  
  struct result_2 OR4ZjogzY  
  { zmV5k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; iNn]~L1  
} ; Q;m:o8Q5  
} ; da c?b (  
6#egy|("nF  
iGG;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  3z^l  
$is|B9B  
下面我们来剥离functor中的operator() +8tdAw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: V2< 4~J2:9  
H5@N<v5 u  
return l(t) op r(t) %nU8 Ca  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y6.Q\=  
return op l(t) 5r;M61  
return op l(t1, t2) ]#n,DU}V  
return l(t) op }]0f -}  
return l(t1, t2) op $vlc@]~d`&  
return l(t)[r(t)] 3B }Oy$p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $ b Q4[  
Z:Hk'|q}I  
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: EeW%5/;  
单目: return f(l(t), r(t)); PCxv_Svf  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y#[PQ T  
双目: return f(l(t)); pNY+E5  
return f(l(t1, t2)); dW3q  
下面就是f的实现,以operator/为例 Dps0$f c  
giU6f!%  
struct meta_divide j5lSu~  
  { P I gbeP  
template < typename T1, typename T2 > Ra\>^W6z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }@-4*5P3  
  { XdKhT618G  
  return t1 / t2; 9v_B$F$_T  
} 0QE2e'}}-  
} ; wO6`Ap t1:  
N O|&nqq,>  
这个工作可以让宏来做: MV"aO@  
lNtZd?=>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]AlRu(  
template < typename T1, typename T2 > \ <^}{sdOyu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :Gyv%> .  
以后可以直接用 =Z ^=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) RIXUzKLO  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 :-x F=Y(;  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Og8:  
nK*$P +[R  
ht8%A 1|  
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 b<UZD yN~  
E}S)uI,gn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rYI9?q  
class unary_op : public Rettype 4u;db_gX  
  { oi4tj.!J  
    Left l; =y" lX{}G  
public : _1w?nN'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q>y2C8rnJ/  
Jq1 Zb  
template < typename T > /`yb75  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I13n mI\  
      { 0*?~I;.2m$  
      return FuncType::execute(l(t)); N~H9|CX  
    } Yn ZV.&4{  
so h3 d  
    template < typename T1, typename T2 > ~Ein)5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z IfhC'  
      { D@T>z;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1X\dH<B}  
    } U#v??Sl  
} ; Yv!%Is  
BwO^F^Pr?k  
<6k5nEh  
同样还可以申明一个binary_op 2[i:bksjW  
HpI[Af}l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SEm3T4dfzf  
class binary_op : public Rettype <F!On5=W*  
  { F$Q( 2:w  
    Left l; (xffU%C^  
Right r; b;#Z/phix  
public : )&[S*g  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0ts] iQ7  
)24r^21.q  
template < typename T > `mV&[`NZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i,>yIPBU!  
      { ON~jt[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); h%MjVuLn  
    } " SkTVqm  
?.#?h>MS{s  
    template < typename T1, typename T2 > M{$EJS\d=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =}5;rK  
      { )F;`07  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q/rOIHiI  
    } >YuBi:z  
} ; 0?525^   
:Rc>=)<7  
E/@w6uIK[  
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 C5;=!B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \O 9j+L"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ikf6Y$nWfF  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 o9+ "6V|.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4bD^Kc 4\  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 1wpT"5B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,Z*Fo: q  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) gZ6]\l]J{  
下面是修改过的unary_op /Y("Q#Ueq  
:JW!$?s8H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ! 9B| `  
class unary_op P]A>"-k  
  { a]^hcKo4  
Left l; s"b()JP  
  Fl\X&6k  
public : FHWzwi*u}  
*'=JT#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4G;FpWQm  
7:x%^J+  
template < typename T > pfS?:f<+6"  
  struct result_1 sr%tEKba)  
  { c%-s_8zvi  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Srw ciF  
} ; K 2PV^Y  
vq yR aaMf  
template < typename T1, typename T2 > !l!^`c  
  struct result_2 i1RU5IRy|j  
  { Erz{{kf]1V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "4N%I  
} ; O<nJbsl_w  
F4+mkB:w*7  
template < typename T1, typename T2 > KfpDPwP@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D6&fDhO27  
  { v#u]cmI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); '~i;g.n=}-  
} MIo5Y`T  
hYRGIpu5  
template < typename T > Qp8. D4^@3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ( XYYbP  
  { (5[|h  
  return OpClass::execute(lt(t)); Pe@M_ r  
} 41 sClC"  
!Irmc*;QE  
} ; '@'~_BBZP  
X;ef&n`U0  
gzqx{ ]  
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 o_   
好啦,现在才真正完美了。 (pXZ$R:  
现在在picker里面就可以这么添加了: PZ2$ [s0W  
k]FP1\Y  
template < typename Right > aH<BqD[#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Di{T3~fqU  
  { bv$g$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); s>`$]6wPa  
} F[/Bp>P7  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 &$uQ$]&H  
\eD#s  
9Mo(3M  
'T@K$xL8  
t{t*.{w  
十. bind CU)'x E  
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。 ! 7,rz1s73  
先来分析一下一段例子 Th,15H DA  
v  P8.{$  
zp[Uh]-dMK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `-!t8BH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 F`,XB[}2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'c[4-m3bg  
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。 l +RT>jAmK  
我们来写个简单的。 J<dr x_gc  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -+4:} sD  
对于函数对象类的版本: ($:s}_<>s  
d K|6p_  
template < typename Func > ") kE 1D%  
struct functor_trait clK3kBh~&  
  { w^tNYN,i  
typedef typename Func::result_type result_type; lC&U9=7W  
} ; $/ ;:Xb=q  
对于无参数函数的版本: g[fCvWm#d  
[.;$6C/?  
template < typename Ret > FEgM4m.(G<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ho[Kxe[c  
  { +^$FA4<~  
typedef Ret result_type; @$'k1f(u>  
} ; ?H8w/{J   
对于单参数函数的版本: Dg~r%F  
e$>.x< Eq  
template < typename Ret, typename V1 > %lPAq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _YzItge*  
  { HHu|X`tc  
typedef Ret result_type; "R@N}q<*v2  
} ; #W[/N|~wx  
对于双参数函数的版本: cE[B (e  
3~H_UGw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fis**f0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2= FGZa*.  
  { fk-zT  
typedef Ret result_type; W6f?/{Oo8  
} ; [*zB vj}G  
等等。。。 HFYN(nz}[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy qPsf`nI7  
YCod\}3  
template < typename Func > >0kn&pe7#T  
struct func_return y7aBF13Kl  
  { @8X)hpHf  
template < typename T > ^t4T8ejn  
  struct result_1 -U;2 b_  
  { uP bvN[~t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ut4cli&cC  
} ; VS0 &[bl  
l6ayV  
template < typename T1, typename T2 > NT?Gl(  
  struct result_2 7 J$  
  {  M\zM-B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5]yQMY\2)  
} ; v^2q\A-?  
} ; ` MIZqHM @  
SSO F\  
\{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;&4}hPq  
&~oBJar  
template < typename Func, typename aPicker > d`9% :2qE  
class binder_1 +{Yd\{9  
  { 9[}L=n  
Func fn; [#$:X+lw  
aPicker pk; 7Pspx'u  
public : {HPKp&kl  
Ft)7Wx" S  
template < typename T > l<I.;FN^9@  
  struct result_1 Gs]m; "o|  
  { urmx})=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !v(j#N< m  
} ; b^b@W^\hn  
@q0\oG4L  
template < typename T1, typename T2 > p^PAbCP'|3  
  struct result_2 lA}(63j+b  
  { e]-bB#-A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5P~{*of  
} ; =Tv;?U C  
~/LO @  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :tclYX  
5.!iVyN  
template < typename T > guJS;VC6U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "&(.Z(  
  { ?,8|K B  
  return fn(pk(t)); .Bxv|dji  
} /KD KA)  
template < typename T1, typename T2 > V'TBt=!=]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (ZR+(+i,  
  { Do-~-d4  
  return fn(pk(t1, t2)); Z_vIGH|1  
} -0[?6.(s"  
} ; yn=BO`sgW  
@jb -u S  
pC<~\RR  
一目了然不是么? 3e&H)  
最后实现bind NzB"u+jB  
07pASZ;~  
*@6,Sr)_  
template < typename Func, typename aPicker > )/VhkSXbG!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 67Z@Hg  
  { 5~GHAi  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #6O<!{PH6  
} 1#rcxUSi  
.bcoH  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Y*0AS|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。 +o+e*B7Eh  
NN(ZH73  
十一. phoenix t5 :4'%|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n.+%eYM<  
z8v]Kt&  
for_each(v.begin(), v.end(), GZY8%.1{"a  
( La&?0PA  
do_ I =G3  
[ }6zo1"  
  cout << _1 <<   " , " G Y??q8  
] hRK&  
.while_( -- _1), g}(yq:D  
cout << var( " \n " ) V`*N2ztSL  
) {C+blzh6  
); Wtl/xA_  
Zj,1)ii  
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: >TZ 'V,  
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 r@e/<bz9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (C{l4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .!#0eAT  
nymF`0HYe1  
$7k"?M_  
template < typename Cond, typename Actor > zx<:1nF,]  
class do_while K?]><z{  
  { OP:i;%@c  
Cond cd; \VQv "wid  
Actor act; PeD>mCvL"  
public :  J+hiz3N  
template < typename T > SP}!v5.  
  struct result_1 (>~:1  
  { `" BFvF#  
  typedef int result_type; H&$L1CrdL  
} ; qUNK Dt  
}le}Vuy\s  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y~ku?/"6T  
e:W]B)0/e  
template < typename T > `^3N|76Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '0\,waEu  
  { Uk@du7P1k  
  do ky2n%<0]  
    { 'mwgHo<u  
  act(t); Q,pnh!.-c  
  } "==fWf  
  while (cd(t)); =rL%P~0wq  
  return   0 ; W4MU^``   
} `<Ry_}V  
} ; EJAk'L+nuH  
S F:>dneB  
il8n K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,|5|aVfh  
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。 Ez()W,6]g  
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。 ]iI2  
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。 f\p#3IwwH  
下面就是产生这个functor的类: }%^N9AA8  
Nuc;Y  
TH[xSg  
template < typename Actor > AW{"9f4  
class do_while_actor .wH`9aq;5@  
  { "2l$}G  
Actor act; "Zh3,  
public : P8& BtA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |DUWB;  
uU$YN-  
template < typename Cond > #)3luf3G  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HB|R1<t;HB  
} ; io&FW!J.  
JxP&znng  
dG8_3T}i  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ww? AGd  
最后,是那个do_ j\hI, mc  
d76nyQKK  
a:v5(@8  
class do_while_invoker $O'IbA  
  { ;!~&-I0l  
public : Z]~) ->=}  
template < typename Actor > %XC3V7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5>Kk>[|.  
  { }Qu kn  
  return do_while_actor < Actor > (act); &':Ecmo~`  
} $@Bd}35 J  
} do_; -v@LJCK7I  
Mg"e$m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,1K`w:uhS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _O,k0O   
最后来说说怎么处理break和continue Q[n*ce7L0  
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。 }Fq~!D Ee  
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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