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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^6?)EM#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }$wWX}@  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, Osj/={7g  
^?Y x{r~9  
FVo_=O)  
h,Nq:"}  
  class filler ^ALR.N+<  
  { 24; BY'   
public : gQ8FjL6?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4r+s" |  
} ; &X%vp?p  
F-&=N {+  
:,~]R,tJQ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 7wA.:$  
5;4bZ3e,0  
(imaL,M-D  
R{0nk   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4],*y`& g  
g UAx8=h  
Z<ABK`rEO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R>#BJ^>=  
'^# =,+ A  
V!XT=Ou?6  
fa:V8xa  
二. 战前分析 ji] H|  
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。 &X`zk  
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 LagHzCB  
,+mH1#-3  
by0@G"AE+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kbcqUE  
  /* --------------------------------------------- */ m R|;}u;d  
vector < int *> vp( 10 ); +/|;<K5_LI  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %fH&UFby  
/* --------------------------------------------- */ BK/~2u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); f?[0I\V[$  
/* --------------------------------------------- */ J6s@}@R1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ZPO+ #,  
  /* --------------------------------------------- */ $eQf5)5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ynQ+yW74Z  
/* --------------------------------------------- */ 83[gV@LW0m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :@=;WB*0  
ijuIf9!  
>anq1Kf  
u.~`/O  
看了之后,我们可以思考一些问题: O S%  
1._1, _2是什么? {!]7=K)W9  
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。 R8(Bt73  
2._1 = 1是在做什么? J 6%CF2  
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。 Dmq_jt  
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。 "$6 .L^9W  
A-GU:B  
EH2a  
三. 动工 ~;ZT<eCIA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QswbIP/>:'  
Lo-\;%y  
iFBH;O_~  
^W)h=49PN  
template < typename T > X) O9PQ  
class assignment : l&g5  
  { A."]6R<  
T value; YZllfw$9  
public : 9~Ve}NB#z&  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ee0}Xv  
template < typename T2 > `= FDNOwp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y'#i'0eeL  
} ; PrwMR_-  
-s5>GwZt  
FcI ZG _  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 h F4gz*Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E2%{?o  
27CVAX ghV  
+[C><uP  
\'[C_+;X  
  class holder 5<=ktA48[  
  { W%,h{  
public : FsTl@zN  
template < typename T > J~=tR1 k  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 23_\UTM}1  
  { Dc;zgLLL  
  return assignment < T > (t); 7 8n`VmH~L  
} l<"Z?z  
} ; ~IIlCmMl,  
r{1xjAT  
vf-cx\y7  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: WN`|5"?$  
2J0N]`|)  
  static holder _1; *$/!.e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 iM'rl0  
V 'e _gH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eJ2$DgB}t  
而不用手动写一个函数对象。 Pko2fJt1  
J*}Qnl+  
?loP18S b  
F4$N:J kl  
四. 问题分析 s;NPY  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 XkE'k;AEx  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 tIJ?caX5=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2 ,bLEhu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 s>+,u7EV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \ W.uV[\  
eABLBsx  
五. 问题1:一致性 P S [ifC  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| #lo1GoL\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \&Bvh4Q  
) HPe}(ypt  
struct holder b8$(j2B~  
  { rJ7yq|^Z  
  // ujH ^ML  
  template < typename T > !b:;O +[  
T &   operator ()( const T & r) const 5$;#=WAY  
  { +,$ SZO]  
  return (T & )r; XZ1oV?Z4  
} pipO ,n  
} ; fBZAO  
`:y {  
这样的话assignment也必须相应改动: ~wl 4  
s+RSAyU  
template < typename Left, typename Right > 6OOdVS3\J  
class assignment 0Xx&Z8E  
  { ']cRSj.  
Left l; cQOc^W  
Right r; p.50BcDg  
public : +`D,7"{Eu  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Okt0b|=`1*  
template < typename T2 > :,]*~Nl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6r3.%V.&  
} ; Jg:%|g  
@}[yC['  
同时,holder的operator=也需要改动: R3,O;9i  
gLGu#6YVu  
template < typename T > ay-M.J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h:qt?$]J  
  { !da [#zK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~E J+<[/  
} ? ^l{t4  
Q#a<T4l  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Xe:gH.}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 LLlt9(^d  
-o`Eka!ELz  
return l(rhs) = r; +^0Q~>=VD  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 |:jka  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zUNWcv!& "  
!Ic{lB   
template < typename Tp > S.Rqu+  
class constant_t y8k*{1MuO  
  { X_tc\}I]  
  const Tp t; %hnv go:^g  
public : S>y(3E]I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} md.#n  
template < typename T > 6~#$bp^-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const HC[)):S*  
  { &Ub0o2+y  
  return t; .>A`FqV$~+  
} W:z?w2{VI(  
} ; miCW(mbO8  
yi-S^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 eq<giHJM  
下面就可以修改holder的operator=了 3\~ RWoB0u  
Q;EQ8pL?"  
template < typename T > aOWfu^&H:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const N=hhuKt]  
  { 'tRaF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %8N=4vTJ  
} h%0hryGB  
b7nER]R  
同时也要修改assignment的operator() &N^^[ uG  
$&>z`bAS>  
template < typename T2 > d 6$,N|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %M/rpEE"b%  
现在代码看起来就很一致了。 \KpSYX1  
p~h)@  
六. 问题2:链式操作 &-s/F`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 icnc5G  
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。 vXA+4 ?ZG  
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。 e,0y+~  
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.{:H4_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct kS@6'5U  
5*#!w1X  
template < typename T > B > sTM  
struct result_1 l_`DQ8L`  
  { `!t+sX- n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; g/2eY$6Z  
} ; T9,T'y>BD  
w&F/P]1  
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: %I&[:  
S@N:Cj  
template < typename T > h 9B^U?<wT  
struct   ref ^{vf|zZ _  
  { p%_m!   
typedef T & reference; ?'I[[KuG  
} ; H+VKWGmfG  
template < typename T > @H?_x/qBT  
struct   ref < T &> #t^y$9^  
  { jw^Pt~@  
typedef T & reference;  YjV-70'  
} ; t mCm54  
Ai 9UB=[R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Fa!6*K\  
m ^O9G?  
template < typename T > AhjUFz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ylEQeN  
  { &vy/Vd  
  return l(t) = r(t); _B5t)7I  
} &?-LL{W{  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ^YpA@`n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :tv:46+s=  
(($"XOU  
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 H| uvcvf  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {APsi7HYBr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +&w=*IAKZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GCf3'u  
最后的布局是: 5K~kzR L$r  
                Add xKKR'v:o\  
              /   \ HhmC+3w.7  
            Divide   5 ~B NLzt3%O  
            /   \ $7#N@7  
          _1     3 tPT\uD#t  
似乎一切都解决了?不。 >UP{= `  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 d" "GG/  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 GS%i<HQ3  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: k{fCU%  
Al^n&Aa+\  
template < typename Right > MZ(TST"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sGf\!w  
Right & rt) const 1I?D$I>CV  
  { {\OIowa  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n\nC.|_G@  
} vZdn  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I 9yN TD  
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。 +DWmutL  
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。 d(>7BV  
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。 G;n'c7BV  
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。 [e2sUO0~r  
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? UF[2Rb8?  
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: d9zI A6y  
q;T3bxp+  
template < class Action > &&0,;r, -)  
class picker : public Action BReNhk)S  
  { gr'M6&>  
public : {gE19J3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ` Nn^   
  // all the operator overloaded kIAWI;H{  
} ; r h*Pl]'3z  
Md \yXp  
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。 `U4R% qhWA  
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: Bi"7FF(z  
tylMJ$ 9*.  
template < typename Right > x%ZgLvdp,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qll)  
  { ,3G8afo  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EDR;" G(N  
} ta>:iQ a  
DWB.dP *8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G<kslTPyq  
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。 r5b5`f4  
JM5 w`=  
template < typename T >   struct picker_maker p @@TOS  
  { G: FP9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D?w?0b Eu  
} ; t[B\'f!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5oQy $Y  
  { Y{X79Rd  
typedef picker < T > result; ^|@t2Rp@  
} ; h+k:G9;sS  
tT}*%A  
下面总的结构就有了: AL/q6PWi  
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。 \UI7H1XDH  
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。 ] X,C9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [&n2 yt  
至此链式操作完美实现。 m~%\f8w-x  
p=U*4[9k  
*0)vsBi  
七. 问题3 i,R<`K0  
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。 Kk2PWJ7  
X>w(^L*>  
template < typename T1, typename T2 > ] (3e +JC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +tL]qO BP  
  { 8\m_.e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); d `LBFH,  
} ]KfjZ!Qh  
etdI:N*x  
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: UQ#"^`=R<  
ql5NSQ>{  
template < typename T1, typename T2 > "d'D:>z]%  
struct result_2 u8pJjn;  
  { *<n]"-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :ND5po#(  
} ; l~,5)*T  
T:aYv;#0  
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? 1u&}Lq(  
这个差事就留给了holder自己。 ^PIU A'  
    _}.BZ[i  
MtC\kTW  
template < int Order > V6Kw71'9  
class holder; 5" <7  
template <> 53d8AJ_@X  
class holder < 1 > Qvh: hkR  
  { +]-~UsM  
public : bX%9'O[-  
template < typename T > c%_I|h<?iT  
  struct result_1 VfOm#Ue0 q  
  { lz.ta!6  
  typedef T & result; tgy*!B6a~  
} ; t W ;1  
template < typename T1, typename T2 > X>^St&B}fC  
  struct result_2 X4LU/f<f  
  { iJE  $3  
  typedef T1 & result; V dp wZ  
} ; (K"U #Zn  
template < typename T > ~G.'pyW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ohqi4Y!j/~  
  { '`Eb].s*  
  return (T & )r; _NQMi4 V(  
} E}K6Op;=v5  
template < typename T1, typename T2 > >[;+QVr;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HV@ C@wmg  
  { LY b@0O<w  
  return (T1 & )r1; ?yop#tjCbY  
} !, Y1FC  
} ; XnmQp)nyV  
m[6?v;w  
template <> S%zn {1F  
class holder < 2 > T9.3  
  { $eUI.j(HU  
public : $_NYu  
template < typename T > K[JbQ30  
  struct result_1 ;5qZQ8`4  
  { oUrNz#U  
  typedef T & result; Vvk1 D(  
} ; @&(0]kZ6  
template < typename T1, typename T2 > EYNi`  
  struct result_2 $'FPsoH  
  { Y=+pz^/"  
  typedef T2 & result; UfcQFT{()  
} ; K TJm[44  
template < typename T > U^iNOMs?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K*^3FO}JG  
  { CN4Q++{  
  return (T & )r; JgQ,,p_V?  
} ;oW#>!HrY  
template < typename T1, typename T2 > *@`Sx'5!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fd!Np7xw  
  { D4nYyj1O3  
  return (T2 & )r2; -\C;2&(  
} r:fMd3;gq  
} ; BEWDTOY[  
Lky<L96  
~>v v9-_  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 57 (bd0@8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tnL$v2e6q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v4c*6(m  
[\eh$r\   
return l(i, j) = r(i, j); ?:DeOBAb  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) KQGdV{VFs  
BZHba8c(  
  return ( int & )i; )5n*4A  
  return ( int & )j; V0 70oZ  
最后执行i = j; BN??3F8C  
可见,参数被正确的选择了。 fS9TDy  
`5da  
<r 2$k"*:  
?wM{NVt#-  
Msj(>U&}+  
八. 中期总结 Sep/N"7~t  
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: )Iu0MN&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  !4Q0   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kucH=96  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _Sa7+d(  
+9EG6"..@H  
')eg6IC0&T  
 S9\_ODv  
:(7icHa  
(%p@G5GU  
九. 简化 W}^X;f  
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。 zsM3 [2E*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D@.+B`bA  
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: ;W"=s79  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 z)AZ:^!O  
  +-*/&|^等 {\:"OcP #  
2. 返回引用。 \PU7,*2  
  =,各种复合赋值等 2h=QJgpCG  
3. 返回固定类型。 Z'hHXSXM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !q]@/<=  
4. 原样返回。 {,;R\)8D  
  operator, 2Kg-ZDK8  
5. 返回解引用的类型。 p;nRxi7'  
  operator*(单目) o'Rr2,lVi  
6. 返回地址。 _m0B6?KJ  
  operator&(单目) Ht`kmk;I)  
7. 下表访问返回类型。  ylTX  
  operator[] r@WfZ  Z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]*/%5ZOI&  
  operator<<和operator>> sKu/VAh x  
+g.lLb*#  
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。 * I)F5M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: eHX;*~e6)  
/Py1Q  
template < typename Left > /7[U J'  
struct value_return >~+qU&'2  
  { $X\deJ1Hi  
template < typename T > *WzvPl$e  
  struct result_1 @O]v.<8  
  { "+dByaY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; - K%hug  
} ; 1iLrKA  
e-E0Bp  
template < typename T1, typename T2 > ~7;AV(\%e  
  struct result_2 [N=v=J9  
  { 8?l/x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I9VU,8~  
} ; 7cMHzh k^  
} ; m7 $t$/g  
Gf<f#.5y ,  
eVRPjVzQ'Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9_Ws8nE  
,S V34+(  
下面我们来剥离functor中的operator() FTJvkcc?m  
首先operator里面的代码全是下面的形式: UI]UxEJ  
?GT,Y5  
return l(t) op r(t) b f j]Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V'M#."Of/  
return op l(t) *!5X!\e_  
return op l(t1, t2) B'}pZOa[Wb  
return l(t) op xq@_' 3X  
return l(t1, t2) op H*KZZTKd  
return l(t)[r(t)] W ])Lc3X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JmBe1"hs  
^.g BHZ  
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: UlD]!5NO  
单目: return f(l(t), r(t));  I?R?rW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bnzIDsw!Q  
双目: return f(l(t)); !,Uzt1K:  
return f(l(t1, t2)); v\ <4y P  
下面就是f的实现,以operator/为例 0wE)1w<C~  
O'.sK pXe  
struct meta_divide xf|vz|J?y  
  { jCK 0+,;  
template < typename T1, typename T2 > 9er0Ww.d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Of gmJ(%  
  { B;Dl2k^L  
  return t1 / t2; ~q,Wj!>Ob  
} Rm&4Pku  
} ; XF Cwa  
9%iv?/o*L  
这个工作可以让宏来做: T*1`MIkv  
(dnaT-M3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o,yZ1"  
template < typename T1, typename T2 > \ /D~MHO{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ir<K"wi(2  
以后可以直接用 L (@".{T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) EC8Fapy  
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 Qj3l>O  
(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。。。) 8{B]_: -:  
$ISx0l~  
_t-e.2a v  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 N2.(0 G  
spG3"Eodi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MZWicfUy  
class unary_op : public Rettype oR@1/lV  
  { u"5 hlccH  
    Left l; aB^`3J  
public : 2]'cj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +Ua.\1"6  
dw YGhhm  
template < typename T > 6}JW- sA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f7v|N)  
      { S%IhpTSe6  
      return FuncType::execute(l(t)); VlFhfOR6t  
    } u~| D;e  
mVg$z  
    template < typename T1, typename T2 > l\PDou@5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e/pZLj]M  
      { G@YX8!w U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ax]Pa*C}  
    } WOW:$.VO^  
} ; Ow0-}Im~  
Zc_%hQf2A  
i8F^ N=  
同样还可以申明一个binary_op )ZU)$dJ>V  
#kO.'oIl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h L 1q9%  
class binary_op : public Rettype n+C]&6-b  
  { y4%u< /  
    Left l; &n_aMZ;  
Right r; Q\pTyNAYn  
public : }ze,6T*z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IFrq\H0  
]bjXbbHd  
template < typename T > FtaO@5pS54  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WE_jT1^/  
      { D(EY"s37  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); sFd"VRAV~E  
    } ]}KoW?M  
aR3R,6ec  
    template < typename T1, typename T2 > I9sx*'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s:_M+_7_  
      { ;.Lf9XJ   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _/@VV5Mq  
    } j"FX ?|4  
} ; r:[N#*kK  
t7A '  
~]+-<O^U~  
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 9}~WwmC|x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c,cc avv{I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t`PA85.|d  
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。 ds@w=~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G#V}9l8 Q  
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。。。 XkB^.[B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Jr0D:  
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) l[KFK%?  
下面是修改过的unary_op "`b"PQ<x  
G8c 8`~t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s[ {L.9Y  
class unary_op =5NM =K  
  { R|7yhsJq,  
Left l; 1J}i :i&  
  )_*<uSl  
public : 6kW<i,A -  
J. ]~J|K  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3j{VpacZY  
 2C9wOO  
template < typename T > |K},f,  
  struct result_1 ;B%NFvG  
  { X!+#1NPM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; it=4cHT  
} ; fz%I'+!  
71AR)6<R  
template < typename T1, typename T2 > ;DMv?-H  
  struct result_2 3t  
  { GCN(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Qt+|s&HGt  
} ; ./_o+~\e'  
Kjbz\~  
template < typename T1, typename T2 > sE*A,z?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X#l]%IrW!  
  { goYRA_%cX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [ emUyF  
} j, SOL9yg  
(kpn"]^'  
template < typename T > `v*UY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .&:GO D  
  { K6#9HF'2I  
  return OpClass::execute(lt(t)); hFORs.L&G  
} %9z N U  
-4P2 2  
} ; E?c)WA2iH  
(*63G4Nz\  
P;%4Imq3  
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 d4"KM+EP?  
好啦,现在才真正完美了。 ~z)diF<  
现在在picker里面就可以这么添加了: Cm:&n|  
lO482l_t  
template < typename Right > ,vBi)H  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I!(.tu6u6c  
  { #q{i<E 07  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); M8Y\1#~  
} VKtrSY}6T  
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。 @Q:5{?  
#(o 'G4T  
%|(~k*s4  
$y !k)"k  
28l",j)S  
十. bind ],ow@}  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,BM6s,\  
先来分析一下一段例子 9*!C|gC9Ia  
<v<TsEI  
nQ\ +Za==  
int foo( int x, int y) { return x - y;} WNkAI9B  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qzv$E;zAl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6&(gp(F  
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。 Vq`i.>%5  
我们来写个简单的。 OtuOT=%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }8E//$J  
对于函数对象类的版本: 6l|pTyb1  
Wc4K?3 ZM  
template < typename Func > 1x+Y gL5  
struct functor_trait :0BaEqX  
  { 1Yt;1k'  
typedef typename Func::result_type result_type; h,Y MR3:X  
} ; L]{ 1"`#  
对于无参数函数的版本: A8JEig 3Ix  
7p"" 5hw  
template < typename Ret > }Sa2s&[<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #pJ^w>YNy  
  { J-g#zs  
typedef Ret result_type; EUdu"'=4a  
} ; ]Xcqf9k  
对于单参数函数的版本: \m!swYy  
9F~U% >GX  
template < typename Ret, typename V1 > CFJ F}aW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zuOx@T^  
  { 41%B%K*  
typedef Ret result_type; 2#Fc4RR;  
} ; Ou IoO  
对于双参数函数的版本: 6,'v /A-  
ehO@3%z30c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O~F/pJN`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;u LD_1%  
  { ]saf<?fzr  
typedef Ret result_type; mLM$dk3  
} ; 7*5$=z4,1  
等等。。。 -d\O{{%>.z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _5Q?]-M  
wC@5[e$  
template < typename Func > Z(AI]wk3<  
struct func_return zECdj'/  
  { =p>"PqJ/7n  
template < typename T > 8XwAKN:f  
  struct result_1 uV<I!jyI  
  { 2U,O e9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G.K3'^_  
} ; <Gzy*1 Q&  
UJkg|eu  
template < typename T1, typename T2 > #3maT*JY  
  struct result_2 'UO,DFq[Fl  
  { y wlN4=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }~dXz?{p8  
} ; pYV$sDlD  
} ; iZ+\vO?|  
-!(  
D3yG@lIP3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XtfO;`   
<Ft6d  
template < typename Func, typename aPicker > ^GdU$%aa  
class binder_1 ,YFuMek  
  { NUBzmnA>8  
Func fn; 0`/PEK{  
aPicker pk; vrXmzq  
public : z^9Yoqog  
MJ[#Gq\0R  
template < typename T > [w l:"rm  
  struct result_1 pmXx2T#=  
  { xd8UdQ, lt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $DC*&hqpt  
} ; BM{GSX  
")7,ZN;  
template < typename T1, typename T2 > J=6 7As  
  struct result_2 /B"h #v-o  
  { [@[!esC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; aR.1&3fE  
} ; d -6[\S#  
Q17"hO>kC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hNUAwTH6  
13Ga #  
template < typename T > eN{[T PPCq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c+AZ(6O ?\  
  { %*P59%  
  return fn(pk(t)); o#E 3{zM  
} mnL \c'  
template < typename T1, typename T2 > e;pVoRI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hu\HK81m  
  { bJe*J\){  
  return fn(pk(t1, t2)); ~c[} %Ir>  
} Pgg6(O9}B^  
} ; BQ[1,\>  
'nI2RX  
!*u5HVn  
一目了然不是么? @lAOi1m,,  
最后实现bind b].:2  
H[V^wyi'z  
hN c;, 13  
template < typename Func, typename aPicker > i0,{*LD%^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) noe1*2*TE  
  { ^4]#Ri=U  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >b,o yM  
} B?-RzWB\3  
@/yRE^c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lDV8<  
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。 g^8dDY[%  
]4\^>  
十一. phoenix `LH!"M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -2|D( sO  
>yUThhJRn  
for_each(v.begin(), v.end(), dra'1E  
( ];6c/#2x  
do_ rwFR5  
[ [y}/QPR  
  cout << _1 <<   " , " ^G= wRtS  
] y#HD1SZ  
.while_( -- _1), m\7-/e2 a  
cout << var( " \n " ) &d`Umm]  
) (}O)pqZ>  
); ~w Dmt  
L@S"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: +%X_+9bd  
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 93 x.b]] "  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [{N i94:d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [Z,A quCU(  
r\vB-nJ  
w>; :mf  
template < typename Cond, typename Actor > F^_d8=67h  
class do_while EVNTn`J_  
  { H#k"[eZ  
Cond cd; Y_>z"T  
Actor act; xj{X#[q):  
public : "Na9Xea  
template < typename T > O 4N_lr~  
  struct result_1 J><O 51  
  { lZ0+:DaP2  
  typedef int result_type; T;GBZR%  
} ; V-A^9AAPm  
qh0)~JL4   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &o^wgmS   
/`\-.S9  
template < typename T > vPmP<c)cb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const seHwn'Jn  
  { |/arxb&  
  do IG`~^-}7lR  
    { ,M7sOp6}  
  act(t); (&PamsV*8  
  } :m5& i&  
  while (cd(t)); U`FybP2R~  
  return   0 ; E2(;R!ML#  
} 90sMS]a  
} ; D> Z>4:EM  
VT3Zo%Xx  
;07!^#:L=Q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Lj*F KP\{  
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。 E=~H,~  
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。 ||`w MWq  
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。 m8 0+b8b  
下面就是产生这个functor的类: )FWF T:P~  
lx$Y-Tb^F  
g ywI@QD%#  
template < typename Actor > k%hD<_:p  
class do_while_actor ~(aq3ngo.  
  { bIp;$ZHy`K  
Actor act; &@dMk4BH<  
public : d/Py,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,EZ&n[%Ko  
%T'?7^\>  
template < typename Cond > 4Xz6JJ1U[H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; WU<#_by g  
} ; H7Y}qP5X  
x ?^c:`.  
m*i~Vjxj-m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 T d;e\s/]  
最后,是那个do_ '0t j2  
*N>Qj-KAM_  
LWVO%@)w  
class do_while_invoker wW%I < M  
  { `W]a @\EYA  
public : T{uktIO/  
template < typename Actor > C{!Czz.N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const * D AgcB  
  { S BFhC  
  return do_while_actor < Actor > (act); n:*+pL;  
} lg8~`96  
} do_; I]k'0LG*^  
FblGFm"P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :[ITjkhde0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +B8Ut{l  
最后来说说怎么处理break和continue s{s0#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。 U">OdoZ,E+  
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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