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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda kC-OZVoO  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r5\|%5=J  
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, 5"9!kZ(<  
 [E|%  
iwnFCZVS  
/jv4# 9  
  class filler t5WW3$Nf  
  { 6{PlclI !  
public : qm=N@@R&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q*4=sf,>  
} ; 1$ C\ `  
5QUL-*t  
m'.y,@^B  
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: rOd~sa-H  
+>S\.h s4  
g O ;oM?|  
LL^WeD_Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .a`(?pPr,  
aqzIMOAf  
u' +;/8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6#/v:;bF  
f+ Ht  
W #kOcw  
R<n'v.~"A  
二. 战前分析 xF8^#J6>  
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。 1MnT*w   
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 jou741  
f/NfvLi(AU  
m3E`kW |  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Wc qUF"A  
  /* --------------------------------------------- */ +Q+>{HK  
vector < int *> vp( 10 ); "nEfk{g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <*5 5d2  
/* --------------------------------------------- */ -3On^Wj]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ii :E>O(0B  
/* --------------------------------------------- */ Q9h;`G 7t  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #?EmC]N7  
  /* --------------------------------------------- */ 48Z0aA~+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CDU$Gi  
/* --------------------------------------------- */ Tweku}D7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w5uOkz #  
(TJ )Y7E  
dGY:?mf&  
!O }^Y  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^TF71u o  
1._1, _2是什么? /I/gbmc)  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 I c 2R\}q  
2._1 = 1是在做什么? 2/m4|  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 hFp\,QSx  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8\ { 1y:|  
_gl7Ma  
yTb#V"eR  
三. 动工 JcDcYB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7 I`8r2H  
Yy 3g7!K5E  
osdl dS  
tlJ@@v&=  
template < typename T > 7)#8p @Q  
class assignment jZ\a:K?  
  { Qaeg3f3F3  
T value; .Do(iYO.L  
public : T z?0E"yx  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]d]rV `RF  
template < typename T2 > 3q*p#l~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Qt`;+N(  
} ; `!A<XiAOmM  
nWz7$O  
l" P3lKS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;bhD:$NB X  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GLE/ 1  
|s$w i>7l  
p.|NZXk%%a  
zo>@"uH4  
  class holder y}bliN7;1e  
  { {\62c;.  
public : J':x]_;  
template < typename T > O-jpS?@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3JJEj1O  
  { @zGz8IF  
  return assignment < T > (t); =)mA.j}E2  
} I->BDNk  
} ; ^ 9`O ^  
=d M'n}@U  
&b:SDl6  
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:  :qe.*\ c  
?hh#@61  
  static holder _1; 1@S(v L3a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 NwbX]pDT  
r&_bk Y%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bDADFitSo  
而不用手动写一个函数对象。 JK y0 6I  
f5o##ia7:  
@D@_PA)e(  
cy @",z  
四. 问题分析 %-J} m  
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。 ;:A/WU.^  
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。 9T;DFUM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vg;9"A!(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jH~VjE>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p%ZOLoc)Y  
RHv|ijYy  
五. 问题1:一致性 ' |Ia-RbX  
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?| e` {F7rd:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }2+*E}g  
T7qE 2  
struct holder O'[r,|Q{  
  { GA+#'R  
  // 8RaRXnJ  
  template < typename T > LzGSN  
T &   operator ()( const T & r) const s9F{UN3  
  { 9L7jYy=A#  
  return (T & )r; l:- <CbG  
} |B~^7RHXo  
} ; .hVB)@/  
"l[ c/q[  
这样的话assignment也必须相应改动: +b_o2''  
4RyQ^vL  
template < typename Left, typename Right > ,LftQ1*;  
class assignment YG K7b6  
  { >#[,OU}N  
Left l; o/4U`U)Q0v  
Right r; (t_%8Eu  
public : |kK_B :K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 26B+qXEt  
template < typename T2 > 94Q?)0W$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q)Qg'l^f  
} ; *wp>a?sG\  
_Y _v&  
同时,holder的operator=也需要改动: q>f|1Pf  
fq4[/%6,O  
template < typename T > JS2h/Y$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Zt/4|&w  
  { kxWcWl8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); WlW7b.2.  
} %2,'x  
NnTAKd8  
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。 88g|(k/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 R?5v //[  
`/RcE.5n\@  
return l(rhs) = r; g(QT"O!dY  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ":W$$w<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x.kIzI5  
PQvpJFpb~h  
template < typename Tp > SbK6o:[  
class constant_t JxmFUheLt  
  { "(+p1  
  const Tp t; IrMxdF~c  
public : S pIdw0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m TgsvC  
template < typename T > 05s{Z.aK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const witx_r  
  { Y>Ju$i  
  return t; ~sMEfY,p  
} ')zf8>,  
} ; =.(~`ici~  
;Q\MH t*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6Ij'z9nJw  
下面就可以修改holder的operator=了 ;Z!x\{- L  
9^g?/8  
template < typename T > I4(z'C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2F#DJN#  
  {  1 .Nfl@]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8fWk C<f}  
} \V%l.P4>e  
m<I>NYfE  
同时也要修改assignment的operator() 'Rq2x-72}  
m5 l,Lxj  
template < typename T2 > WY$c^av<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nA#N,^Rr  
现在代码看起来就很一致了。 <`")Zxf+  
k] iyx  
六. 问题2:链式操作 oef]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <~ }NxY\5  
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。 R "qt}4m  
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。 H6Q!~o\"H  
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+3+?oYKH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct K9QC$b9(  
WPDi)U X  
template < typename T > ;D|g5$OE&  
struct result_1 Lq]t6o ]  
  { $0&<Jx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; XCj8QM.o  
} ; A@ZsL  
!EOYqD  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: M$Ow*!DfP  
.f-s+J&ED  
template < typename T > }9~U5UXWU  
struct   ref c1ptN  
  { S<81r2LT  
typedef T & reference; @_H L{q%h  
} ; qZYh^\  
template < typename T > X}ft7;Jpy  
struct   ref < T &> D9%t67s  
  { )QW p[bV  
typedef T & reference; ZmAo9>'Kg  
} ; n+D93d9LP  
[! Zyp`:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !`0 El',gY  
{xRO.699  
template < typename T > Q?V'3ZZF!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tqXCj}mR  
  { l#&\,T  
  return l(t) = r(t); |-`-zo4z  
} *]*0uo  
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。 -0>s`ruor  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JYrOE "!h  
HQGH7<=Om  
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 TT^L) d  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KJi8LM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \[L|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "L+NN|  
最后的布局是: qnJs,"sn  
                Add ,qwVDYJ  
              /   \ kE854Ej  
            Divide   5 [sZ ,nB/  
            /   \ 1s-=zs  
          _1     3 "Bl6 ) qw  
似乎一切都解决了?不。 qo7jrY5G  
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。 6r)B|~,OA  
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。 yX%NFXD  
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: Oid;s!-S6  
O #5`mo  
template < typename Right > /)<Xoa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~(}n d  
Right & rt) const G]T&{3g-.  
  { l*b0uF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IHwoG(A~<  
} q0KGI/5s4+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 bKQ_{cR  
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。 BHpj_LB-P  
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。 r#B{j$Rw   
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 >6gduD!6I  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 lyw)4;wt\  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? gg@Ew4L&  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: s&M#]8x;x  
r#(*x 2~,  
template < class Action > 4[rX\?^e  
class picker : public Action M3s:B& /  
  { ,U.|+i{  
public : <~  ?LU^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #Yx /ubg6  
  // all the operator overloaded UV\&9>@L  
} ; HXgf=R/$  
z6Zd/mt~x  
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。 P\&n0C~  
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: >:|jds#  
}*c[} VLN  
template < typename Right > ne# %Gr  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +HEL^  
  { JfzfxfM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $KPf[JvQ  
} %<\tN^rP  
t;W'<.m_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rTzXRMv@o  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 G$t:#2  
z'}z4^35,  
template < typename T >   struct picker_maker @+hO,WXN  
  { b&!x.+d-z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9>ML;$T&  
} ; .NMZHK?%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > TRFza}4:i  
  { $?y\3GX  
typedef picker < T > result; uo3o[ H&#  
} ; V Ku|=m2vB  
<*z9:jz Q  
下面总的结构就有了: e7n` fEpO  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 &XB1=b5  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 B6U4>ZN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q #p gl  
至此链式操作完美实现。 J:l%  
/ gP"X1.  
9,$ n 6t;  
七. 问题3 ]Uul~T  
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。 (S8hr,%n  
mV|Z5= f  
template < typename T1, typename T2 > ~Hvf"bvK|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /U= ?D(>x  
  { */j[n$K>~`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7@Xi*Azd  
} gFnJDR  
%D>cY!  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: /\m>PcPa  
9n;6;K#  
template < typename T1, typename T2 > v K!vA-7  
struct result_2 \xX'SB#.l  
  { 7o9[cq w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m 3Do+!M[  
} ; E2Ec`o  
jBJ|%K M  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? MZ_dI"J ,  
这个差事就留给了holder自己。 8[x{]l[  
    rGQY  
O7yIFqI=/  
template < int Order > in2m/q?  
class holder; DYTC2  
template <> bl[2VM7P  
class holder < 1 > _@O.EksY3r  
  { 90">l^HX=  
public : \'+P5,  
template < typename T > uM2 .?>`X  
  struct result_1 Q$x 3uH\@  
  { Nx<fj=VJ  
  typedef T & result; -~]]%VJP|  
} ; ):nC&M\W~  
template < typename T1, typename T2 > k.wm{d]J  
  struct result_2 {=,+;/0  
  { R@2*Lgxz~  
  typedef T1 & result; P=.T|l1  
} ; afye$$X  
template < typename T > ( \7Yo^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B dxV [SF  
  { l:j>d^V*&x  
  return (T & )r; B1 xlWdm  
} ?'^yw C`  
template < typename T1, typename T2 > % {A%SDh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Xd'B0kQaT  
  { t^7}j4lk  
  return (T1 & )r1; j~O"=?7!O  
} 0(+dXzcwM  
} ; 9C: V i  
j!K{1s[.y  
template <> Duq.`XO  
class holder < 2 > $;j{?dvm.  
  { TTo5"r9I 8  
public : [ip}f4K  
template < typename T > TchByN6oN<  
  struct result_1 |qtZb}"|  
  { J+YoAf`hi  
  typedef T & result; D3x W?$Z  
} ; GoPK. E$  
template < typename T1, typename T2 > 2 5I a  
  struct result_2 G,XUMZ  
  { %[fZ@!B  
  typedef T2 & result; ?A~a}bFZ  
} ; v+ "9&  
template < typename T > .}3K9.hkr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z/|tsVK  
  { >C -N0H  
  return (T & )r; R?}<Cj I  
} S{zl <>+  
template < typename T1, typename T2 > RT"JAJTi/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $#FA/+<&$  
  { Cd7l+~*Y  
  return (T2 & )r2; 1_z~<d @?;  
} aV G4D f  
} ; teJY*)d  
PB!*&T'!  
.gA4gI1kH  
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> >。 7 '{wl,u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5>&C.+A 9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^']*UD;  
td|O#R  
return l(i, j) = r(i, j); XO}v8nWV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w s7LDY&(  
w>&g'  
  return ( int & )i; RNb"O{3  
  return ( int & )j; PRN%4G  
最后执行i = j; e# KP3Lp  
可见,参数被正确的选择了。 :jGgX>GG  
s^GE>rf  
)0{ZZ-beG  
k9iB-=X?4s  
}Pj;9ivz  
八. 中期总结 [\.@,Y0j  
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: 7z3YzQ=Kg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C^ Oy.s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 N@R?<a  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor + EM^  
|.LE`  
?xtP\~  
xU'% 6/G  
V)cL=4G  
`<* tp@  
九. 简化 \(ju0qFqH  
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。 9^^:Y3j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qfyuq]  
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: _hi8m o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `D0H u!;  
  +-*/&|^等 *w6(nG'M{  
2. 返回引用。 _[ S<Cb*1  
  =,各种复合赋值等 AI2@VvB  
3. 返回固定类型。 Kl w9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -PskUl'  
4. 原样返回。 zE]h]$oi  
  operator, =Y-mc#{8  
5. 返回解引用的类型。 1IWP~G  
  operator*(单目) =yLJGNK[  
6. 返回地址。 Ypw:Vp  
  operator&(单目) nmUMg  
7. 下表访问返回类型。 )"f*Mp  
  operator[] wQN/MYF[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /t_AiM,(  
  operator<<和operator>> xRm~a-rp  
B^"1V{M  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 p$l'y""i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xoN?[  
h|[oQ8)  
template < typename Left > @tPptB  
struct value_return d8M8O3  
  { ]McDN[h:  
template < typename T > g5~wdhpb  
  struct result_1 u51Lp  
  { 7/6%92T/B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nSB@xP#&  
} ; JI|MR#_u  
td(4Fw||1y  
template < typename T1, typename T2 > RV_+-m{]  
  struct result_2 i" >kF@]c8  
  { j~k+d$a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i3o;G"IcD  
} ; ,=`iQl3(y/  
} ; &9\8IR>  
e2L4E8ST<  
qruv^#_l   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Y%@a~|  
vABUUAo!Jr  
下面我们来剥离functor中的operator() :U/x(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i E)Fo.H  
Q a3+9  
return l(t) op r(t) D@o8Gerq~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) '*n2<y  
return op l(t) )jed@?  
return op l(t1, t2) 3Jw}MFFV  
return l(t) op mI-9=6T_  
return l(t1, t2) op (GbZt{.  
return l(t)[r(t)] x4;ndck%U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] YQ7tZl;:t  
>m8~Fs0  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: -*~~ 00w  
单目: return f(l(t), r(t)); GbJVw\5Z*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \* SEj&9  
双目: return f(l(t)); i|QL6e*0  
return f(l(t1, t2)); = K3NKPUI  
下面就是f的实现,以operator/为例 8 J;\Z  
6:qh%ZR  
struct meta_divide U$ 22r b  
  { tqicyNL  
template < typename T1, typename T2 > `E-cf7%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  g\=e86  
  { PR~9*#"v..  
  return t1 / t2; s)j3+@:#  
} E  *{_=pX  
} ; pEX|zee  
><"0GPxrx  
这个工作可以让宏来做: J|:Zs1.<d  
A!^gF~5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ HR$;QHl~F  
template < typename T1, typename T2 > \ l$3YJ.n|s~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *e *V%w~75  
以后可以直接用 #w&N) c>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f%Vdao[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ;B6m;[M+  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Pm!/#PtX  
%)!b254  
1eMz"@ Q9  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 >PoVK{&y  
qfsu# R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RzN9pAe  
class unary_op : public Rettype ?$Ii_.  
  { zM!2JC  
    Left l; A,]%*kg2  
public : 6tv-PgZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ioJr2wq6  
Z^r? MX/  
template < typename T > rxQ&N[r2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]]8^j='P'  
      { W^N|+$g>H  
      return FuncType::execute(l(t)); j xTYW)E   
    } o 6A1;e  
-9~WtTaV.H  
    template < typename T1, typename T2 > EN{o3@ O'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lq }g*ih  
      { M*7:-Tb]C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); HAc1w]{(  
    } Bd>a"3fA  
} ; ,BE4z2a  
%rq/&#jC  
=Bw2{]w  
同样还可以申明一个binary_op B):hm  
{`=k$1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D) ;w)`  
class binary_op : public Rettype J3,m{%EtNM  
  { &~sirxR p  
    Left l; 5;q{9wvqO  
Right r; 0. mS^g,M-  
public : v5dLjy5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V3q[#.o  
> ,;<Bz|X  
template < typename T > ^~K[bFbW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j-9Zzgr  
      { a/dq+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); se&Q\!&M  
    } )Rr0f 8  
}-H)jN^  
    template < typename T1, typename T2 > >S'IrnH'!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S0mzDLgE  
      { ^!sIEL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .vWwYG  
    } YK%rTbB(  
} ; ,#Mt10e{  
`e^sQ>rDI  
$ uqB.f$  
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 'o%6TWl9s  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !?5YXI,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M}x]\#MMY  
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。 @"__2\ 0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Am"e%|:  
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。。。 <db>~@;X!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `PS>"-AY2  
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) w'7=CzfYn  
下面是修改过的unary_op B\Uocn  
lL"ANlX-P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V2LvE.Kj  
class unary_op }0idFotck  
  { |ZtNCB5{^j  
Left l; rceX|i>9n  
  ciGJtD&P  
public : Usq.'y/ o  
)%vnl~i!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #dDM "s  
lGpci  
template < typename T > Cxra(!&  
  struct result_1 "?ON0u9  
  { 5%RiM|+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; z4{ :X Da  
} ; v:?l C<,  
ug^esB  
template < typename T1, typename T2 > S<eB&qT$  
  struct result_2 1:22y:^j  
  { 52t6_!y+V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JasA w7  
} ; .X34[AXd  
;"|QW?>$D  
template < typename T1, typename T2 > -rlCE-S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?}"39n  
  { ' wni.E&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h&2l0 |8k  
} fs0EbVDF  
%uDH_J|^  
template < typename T > ^MO})C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }56WAP}Z 4  
  { >)+N$EN  
  return OpClass::execute(lt(t)); _BZ6Ws$C2  
} xQkvK=~$  
a!B"WNb+  
} ; @7K(_Wd  
pT/z`o$#V  
B}0!b7!  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug q5{h@}|M  
好啦,现在才真正完美了。 + f,Kt9Cy  
现在在picker里面就可以这么添加了: uR6 `@F  
lRR A2Kql  
template < typename Right > <nc6 &+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vwAtX($  
  { 8]Q#P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *USG p<iH  
} fwNj@fl_,e  
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。 0+F--E4  
!<?<f db  
<.&84c]/&  
?!y<%&U  
;OZl' . %`  
十. bind G`RQl@W>)(  
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。 ><I{R|bC  
先来分析一下一段例子 lBGYZ--  
)6(|A$~C+  
3,-[lG@o  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >:HmIW0PLe  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [Qcht,\^v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 EB VG@  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 f+1@mGt  
我们来写个简单的。 ?AK`M #M  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J4u>77I  
对于函数对象类的版本: fZrh_^yH  
LGK@taw^  
template < typename Func > _!,Ees=b  
struct functor_trait ^h^.;Iqr=  
  { "SRS{-p0  
typedef typename Func::result_type result_type; aK/fZ$Qc  
} ; HoK+g_9~  
对于无参数函数的版本: ]kd:p*U6P  
N(V_P[]"*,  
template < typename Ret > inh J|pe"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A9;,y'm^8  
  { $O%"[w  
typedef Ret result_type; sou~m,#  
} ; SDB \6[D  
对于单参数函数的版本: Bj<s!}i{[  
4:5M,p  
template < typename Ret, typename V1 > )qe rA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y%?'<j  
  { 'q?Y5@s  
typedef Ret result_type; `x_}mdR  
} ; uVTacN%X  
对于双参数函数的版本: #nw+U+qL  
h'?v(k!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <Zvvx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > LI].*n/v  
  { Q[ ?R{w6  
typedef Ret result_type; "By$!R-&  
} ; tQas_K5  
等等。。。 KWojMPs  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RLZfXXMn  
|<'6rJ[i>  
template < typename Func > [>t;P ,  
struct func_return p6V#!5Q  
  { ~6IY4']m*  
template < typename T > ;wkMa;%`g|  
  struct result_1 k7j.VpN9  
  { *jvP4Nz)k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `mA;1S  
} ; ]6M,s0  
@yo6w}3+-  
template < typename T1, typename T2 > 4EmdQn  
  struct result_2 zc$}4o  
  { N`?|~g3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e9HL)=YP  
} ; [$;cjys  
} ; 1\~I "$}  
Va?i#<a  
ZZ  Hjv  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +3J<vM}dy  
}0tHzw=#%e  
template < typename Func, typename aPicker > 4.^T~n G  
class binder_1 k%X $@NP  
  { mPHto-=fB  
Func fn; 4hc[ rN,]  
aPicker pk; ]YtN6Rq/  
public : ?dbSm3  
J/ Lf(;C_  
template < typename T > L]8z6]j*  
  struct result_1 4\5i}MIS0  
  { heL`"Y2'y>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; IT{c:jo1{`  
} ; PpKjjA<  
zyhM*eM.7  
template < typename T1, typename T2 > ]A5Y/dd  
  struct result_2 >KL=(3:":p  
  { Hqs!L`oW)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9cHo~F|ur  
} ; Rk7F;2  
K1^7v}P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w^Yo)"6  
}X?#"JFX?  
template < typename T > }Nd1'BVf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >}\s-/  
  { >$TvCw  
  return fn(pk(t)); 9TQVgkW  
} |9=A"092{  
template < typename T1, typename T2 > &+&@;2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z|Oq7wzEH  
  { !^&VZh  
  return fn(pk(t1, t2)); 9 :Oz-b  
} oKsArZG  
} ; ?&-1(&  
#Tei0B7  
3qn_9f]  
一目了然不是么? B}[f]8jrM  
最后实现bind 0&j90J$`  
0FtwDM))  
zWhj >Za  
template < typename Func, typename aPicker > (Hj[9[=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;Mo_B9  
  { p]EugLEmG  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]"b:IWPeI  
} ?tL'  X  
!p).3Kx0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 eG1V:%3  
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。 )~)l^0X  
nH&z4-1Y?  
十一. phoenix NLY=o@<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Lc5zu7ncg  
'(FC  
for_each(v.begin(), v.end(), IycZ\^5*-  
( [#mk TY  
do_ N|$9v{ j_  
[ |(Mxbprz  
  cout << _1 <<   " , " {'tfU  
] $BMXjXd}  
.while_( -- _1), :MY=Q]l  
cout << var( " \n " ) :>JfBJ]|  
) E`I(x&_  
); n)"JMzjQ<  
-f&vH_eK  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !5(DU~S*@S  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 4pf@.ra,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,AweHUEn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d}zh.O5P!  
w(&EZDe  
\.}T_,I  
template < typename Cond, typename Actor > XQ9W y  
class do_while V%s7*`U  
  { )f|`mM4DW!  
Cond cd; j!>P7 8  
Actor act; OyVP_Yx,V  
public : <+g77NL  
template < typename T > sWte&  
  struct result_1 =~hb&  
  { A~PR  
  typedef int result_type; TT/H"Ri}Jp  
} ; tngB;9c+w  
n}.e(z_"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Hs'~) T  
n H?6o#]N  
template < typename T > \hgd&H0UU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cVW7I  
  { BYXc 'K  
  do :vb5J33U  
    { wDh]vH[  
  act(t); TPJF?.le '  
  } nK :YbLdK,  
  while (cd(t)); a%B&F|u  
  return   0 ; '~&W'='b;  
} wK-VA$;:  
} ; } 7 o!  
4F|79U #  
@d0f+9d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). K<*6E@+i  
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。 aE5-b ub c  
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。 kZz'&xdv'.  
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。 B4RrUA32  
下面就是产生这个functor的类: PM[_0b  
?h&XIM(  
5<dg@,\  
template < typename Actor > MSQ^ovph  
class do_while_actor XqmB%g(  
  { !vAmjjB  
Actor act; /S"jO [n9b  
public : ?I6rW JcQ6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E+O{^C=  
}w$2,r gA  
template < typename Cond > oYkd%N9P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; U_"!\lI_yg  
} ; Pj <U|\-?  
NS z }  
XYzaSp=bb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 lf7bx}P*  
最后,是那个do_ F)hj\aHm k  
\t7yH]:>@  
!6'N-b1  
class do_while_invoker Dhn7N8(LF!  
  { 4-.K<-T%D  
public : b!@PS$BTxq  
template < typename Actor > ^7spXfSAd  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a{T.U-0   
  { &|Duc} t  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?"9h-g3`x}  
} TM(y%!\  
} do_; -_ I)5*N  
Dm)B? H"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C12UZE;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ae sk.  
最后来说说怎么处理break和continue a ~v$ bNu  
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。 xc#t8`  
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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