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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S 2W@;XvV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <HIM k  
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, pK"Z9y&  
I:YgKs)[  
D,(:))DmR  
s B^ejH  
  class filler OjqT5<U  
  { y=[{:  
public : U}5]Vm$]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G|"m-.9F  
} ; f|)~_J H  
% I2JS  
bk a%W@Y%  
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: 9U=6l]Np  
K\s<<dRa  
| qelvK*  
#CB Kt,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +Z"[2Dm  
[ q[2\F?CE  
#uICH t3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 NmF8BmIj  
GxC\Nj#  
lQm7`+  
S;%k?O 7v  
二. 战前分析 ?U1Nm~'UZ  
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。 }qZ^S9  
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 l0g+OMt  
;W FiMM\  
=wD&hDn4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /V#? d  
  /* --------------------------------------------- */ ,Ik~E&Ku2'  
vector < int *> vp( 10 ); iWW >]3Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I }8b]  
/* --------------------------------------------- */ e#F3KLSL`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E]r<t#  
/* --------------------------------------------- */ k5+ Fxf  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A* Pz-z>z  
  /* --------------------------------------------- */ CteNJBm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |Z+qaq{X  
/* --------------------------------------------- */ Dqd2e&a\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dNov= w  
:1@jl2,  
:()K2<E  
!:tr\L {  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6Lg#co}9  
1._1, _2是什么? Ra:UnA  
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。 8+32hg@^F  
2._1 = 1是在做什么? 78?cCj{e  
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。 Xf mN/j2  
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。 ,\d03wha  
?wn <F}UH  
_x,(576~  
三. 动工 $Q,]2/o6n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6KPjZC<  
[MKt\(  
B8!$?1*^a  
wgq=9\+&  
template < typename T > cFuQ>xR1  
class assignment Kq+vAp).  
  { t?=V<Yd1  
T value; :/RvtmW  
public : AgUjC  
assignment( const T & v) : value(v) {} P\z1fscnK  
template < typename T2 > mD*!<<Sw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Uv=)y^H~*A  
} ; w6^TwjjZ$  
/sPa$D  
Y ._O m}H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [=u@6Y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x@pzgqi3  
:?i,!0#"  
[[]NnWJ  
Mt%Q5^  
  class holder Gvr>n@n  
  { V|{~9^  
public : :r{W)(mm  
template < typename T > .v9i|E=<~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n^l5M^.  
  { `q1-yH0~4  
  return assignment < T > (t); 'gsO}xj  
} fQ_tXY  
} ; *)HVK&'  
3jto$_3'w  
$d&7q5[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: y\dx \  
twaH20  
  static holder _1; ~uB@oKMru  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 V=Bmpg  
[g+WL\1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vH E:TQo4  
而不用手动写一个函数对象。 m}6>F0Kv  
cwQ *P$n  
b8$%=Xp  
jDj=a->e^  
四. 问题分析 [:A">eYI  
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。 x'%vL",%  
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。 ICTjUQP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9R&.$5[W(s  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 NxFCVqGb  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &@PAv5iNf  
RGY#0.Z}  
五. 问题1:一致性 =H}}dC<)  
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?| -}8r1jQH;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 'w|N} 4  
X'2%'z<  
struct holder Dd$8{~h"G  
  { %fh-x(4v  
  // kkj_k:Eah  
  template < typename T > -, $:^4  
T &   operator ()( const T & r) const c-Qa0 Q  
  { Z_T~2t  
  return (T & )r; &Mz.i,Gh  
} Q"oJhxS  
} ; -^rdB6O6j  
V:gXP1P  
这样的话assignment也必须相应改动: oV~S4|9:  
8yuTT^  
template < typename Left, typename Right > owO &[D/  
class assignment T 7M];@q  
  { P>|sCF  
Left l; L|A1bxt  
Right r; \@_?mL@=  
public : Jd33QL}Hj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _IvqZ/6Y(  
template < typename T2 > Jb8%A@Z+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } G[P<!6Id!p  
} ; Hqu?="f=  
#Jfmt~ks '  
同时,holder的operator=也需要改动: +# @2,  
t & 5s.  
template < typename T > H.[(`wi!I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ZP.~Y;Ch;-  
  { cs]3Rp^g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }&EdA;/o_  
} D:N\K/p  
P_ b8_ydU  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1Msc:7:L  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 O+~@ S~  
{ka={7  
return l(rhs) = r; z*N%kcw"  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 }y%mG&KSz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Acb %)Y  
7+P-MT  
template < typename Tp > 8oJp_sw  
class constant_t //^{u[lr  
  { nTz( {q  
  const Tp t; iDlg>UYd  
public : )79F"ltz h  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |eej}G(,m}  
template < typename T > !LpFK0rw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const V:1_k"zQ  
  { v+d? #^  
  return t; gyv@_}Y3  
} W)u9VbPk[  
} ; e]7J_9t@  
I$I',x5Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ZV~9{E8  
下面就可以修改holder的operator=了 x<) T,c5Y  
],f%: ?%50  
template < typename T > C)ebZ3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 51!#m|  
  { D(">bR)1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )`<7qT_BM  
} = /=?l  
K1-y[pS]E  
同时也要修改assignment的operator() b!z=:  
lJU]sZ9~b  
template < typename T2 > Xxs0N_va&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X@@7Qk  
现在代码看起来就很一致了。 1K{hj%  
fZ  pUnc  
六. 问题2:链式操作 UphZRgT!N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +HY.m+T  
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。 Kl*/{&,P  
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。 WL1$LLzN  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ZrDr/Q~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w;V+)r?w  
lBO x B/`  
template < typename T > 8"J6(KS  
struct result_1 =tqChw   
  { 0|`iop%(n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6i*LP(n  
} ; gqACIXR  
XM?C7/^k  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: EdS7m,d  
#e$vv!&}  
template < typename T > d{RMX<;G  
struct   ref m7,;Hr(  
  { w:@W/e*9N  
typedef T & reference; _SQ0`=+  
} ; hbTJXP~~?  
template < typename T > 87:V-*8  
struct   ref < T &> Ip;;@o&D  
  { `'/1Ij+  
typedef T & reference; jo[U6t+pj7  
} ; QhmOO-Z?  
H@ .1cO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c$R<j'7  
2p8}6y:}7  
template < typename T > -v?)E S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lX%e  
  { MD=!a5'  
  return l(t) = r(t); <+e&E9;>6  
} m7m)BX%O  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 c:_dW;MJ0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d0N/!;  
? ]hS^&  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ;2iDa  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >Ms_bfSK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /3Cd P'c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ??=su.b  
最后的布局是: ak]H|D" 9  
                Add h v/+  
              /   \ IyGW>g6_.  
            Divide   5 bDM;7fFp$  
            /   \ F48W8'un  
          _1     3 ;q%V)4  
似乎一切都解决了?不。 I8{ohFFo  
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。 hC...tk  
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。 Qe1WT T]:I  
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: ue"e><c6:  
5Z(#)sa0Og  
template < typename Right > Hrj@I?4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r>x>aJ  
Right & rt) const H0Ck%5  
  { 3C(V<R?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J2Z? }5>  
} uPBtR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2qfKDZ9f^  
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。 qq[Enf|/y  
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。 <l"rnM%  
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。 5u&hp  
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。 vON1\$bu `  
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? 4#2iq@s  
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: {.D/MdwW;  
Bu,VLIba  
template < class Action > ;0]s:0WD0P  
class picker : public Action l. 0|>gj`0  
  { )SsO,E+t=U  
public : e[*%tx H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^fxS=Qs+  
  // all the operator overloaded c-bTf$6}  
} ; o&U/e\zy  
BF+i82$zo  
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。 ,NoWAmv  
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: 9Ts rg  
Qvhz$W[P>  
template < typename Right > &<oDl _^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "|W``&pM  
  { [gxH,=Pb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H|/U0;s  
} %E`=c]!  
2kVQ#JyuRI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \R (Yf!>  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 1n|K   
%8~g#Z  
template < typename T >   struct picker_maker +a}>cAj*  
  { !S5_+.U#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *-.,QpgTX  
} ; 7/GL@H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |;MW98 A  
  { TOXZl3 s5#  
typedef picker < T > result; i+eDBg6  
} ; /eNDv(g)M  
muKCCWy#  
下面总的结构就有了: B{\qYL/~  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 /E<:=DD<  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 cSWn4-B@l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2r>I,TNHl  
至此链式操作完美实现。 _omz74   
.[8g6:>  
U((mOm6  
七. 问题3 ]d -U  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Y!w {,\3  
-VO* P  
template < typename T1, typename T2 > z{ MO~d9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bbxo!K m"  
  { ,ou&WI yC  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6R+EG{`  
} C}8 3t~Q  
o%.0@W  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: c},wW@SF2W  
Z]x)d|3;  
template < typename T1, typename T2 > gL}x| Q2`  
struct result_2 Zia<$kAO  
  { Ft^+P*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; BNpc-O~  
} ; (7J (.EG2e  
n>aH7  
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? wC~LZSTt  
这个差事就留给了holder自己。 /XZ\Yy=  
    Zz@wbhMV  
q"|#KT^)  
template < int Order > 9 Z79  
class holder; 6BIr{SY  
template <> j#[%-nOT  
class holder < 1 > :]+p#l  
  { WpPI6bd  
public : Y4)v>&H  
template < typename T > -5TMV#i {  
  struct result_1 Kb,#Ot  
  { !y syb  
  typedef T & result; zPt0IB_j'  
} ; `6QQS3fk!  
template < typename T1, typename T2 > \\i$zRi  
  struct result_2 V H2/  
  { TB(!*t  
  typedef T1 & result; qbu5aK}+  
} ; 3E]IEf  
template < typename T > > J>|+W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Aa`'g0wmc  
  { XX|wle1Kg  
  return (T & )r; tj;<EaM  
} ti}G/*4  
template < typename T1, typename T2 > F}dq~QCzw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k%fy  
  { 'W]oQLD^R  
  return (T1 & )r1; hD! 9[Gb  
} T^XU5qgN  
} ; ;|H(_J=6k  
8bP4  
template <> g"o),$tm  
class holder < 2 > oq3{q  
  { *&sXC@^@^  
public : l<YCX[%E  
template < typename T > #RWHk  
  struct result_1 3PU'd^  
  { xzjG|"a[GB  
  typedef T & result; <rAk"R^  
} ; Yvbk[Rb  
template < typename T1, typename T2 > #Y'svn1H  
  struct result_2 g7),si*  
  { >( :b\*C  
  typedef T2 & result; x.-d>8-!]c  
} ; sg!* %*XQ  
template < typename T > vspub^;5\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0&k!=gj:>Z  
  { sM8AORd  
  return (T & )r; $bv l.c  
} =gb(<`{>  
template < typename T1, typename T2 > y$^.HI02jP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [d~ 25  
  { YMEI J}  
  return (T2 & )r2; jQ[M4)>_k`  
} &$ /}HND  
} ; Md4JaFA(  
6}E C)j;Fw  
dfoFs&CSKh  
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> >。 :*wjC.Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /P-Eg86V'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r$Z_Kwe.|&  
zz+p6`   
return l(i, j) = r(i, j); +5BhC9=b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A/4HR]  
fQB>0RR2  
  return ( int & )i; `/z6 Q"  
  return ( int & )j; C'c9AoE5>  
最后执行i = j; eHjn<@  
可见,参数被正确的选择了。 u< ,c  
&4ScwK:  
utvZ<zz`  
:z!N_]t  
u0(PWCi2  
八. 中期总结 CK+GD "Z$  
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: Vp'Zm:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9w=GB?/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <+QXGz1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j5EZJ`  
jB17]OCN  
=k1 ,jn+  
W5_:Q @  
1px8af]  
0DBA 'Cv  
九. 简化 >*PZ&"}M  
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。 m"<Sb,"x!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9;^r  
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: rR4_=S<Mi:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 G' ~Z'  
  +-*/&|^等 -];/*nl  
2. 返回引用。 k(oHmw  
  =,各种复合赋值等 wW~y?A"{2  
3. 返回固定类型。 ]Fc<% wzp  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "Z&-:1tP{9  
4. 原样返回。 @,<@y>m7  
  operator, nl)!)t=n  
5. 返回解引用的类型。 +h}>UK\  
  operator*(单目) TU-4+o%;  
6. 返回地址。 }hralef #N  
  operator&(单目) b3G4cO;t;  
7. 下表访问返回类型。 G/nSF:rp  
  operator[] B>3joe}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3iHUG^sLW  
  operator<<和operator>> |D %m>M6  
:esHtkyML  
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。 WB2An7i@"{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9+G.86Iky  
0^41dfdE  
template < typename Left > 2F0@M|'  
struct value_return prvvr;Ib  
  { j~(s3pSCo  
template < typename T > b]'Uv8fbF  
  struct result_1 U[EM<5@I  
  { +/tN d2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :Yi1#  
} ; 7~@9=e8G  
QxRT%;'Zh]  
template < typename T1, typename T2 > }pJ6CW  
  struct result_2 i`3h\ku  
  { Y40`~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; iGxlB  
} ; Lo^0VD!O  
} ; Yj/aa0Ka4  
@6eM{3E.  
tC0:w,C)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WaY_{)x  
H ?Vo#/  
下面我们来剥离functor中的operator() Zj@k3y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -nVQB146^  
aDrF" j  
return l(t) op r(t) D00I!D16  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) EwvW: t1  
return op l(t) = GN1l[X  
return op l(t1, t2) j_::#?o!/  
return l(t) op &cnciEw1  
return l(t1, t2) op (twwDI  
return l(t)[r(t)] F *`*5:7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Sz_bjhyT}  
Gwyjie9t  
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: K4 \{G  
单目: return f(l(t), r(t)); K(&I8vAp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bXSsN\:Y@[  
双目: return f(l(t)); BE`{? -G  
return f(l(t1, t2)); %w+"MkH _  
下面就是f的实现,以operator/为例 !i >&z?  
$A GW8"  
struct meta_divide ^|u7+b'|t  
  { 'R'P^  
template < typename T1, typename T2 > Y nD_:ZK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) lD`@{A  
  { j#}wg`P"A  
  return t1 / t2; ]!@z3Hv3  
} 5<Ly^Na:  
} ; PxuE(n V[  
0:NCIsIm<  
这个工作可以让宏来做: s|p,UK  
ZGILV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x;Qs_"t];3  
template < typename T1, typename T2 > \ <+7]EwVcn^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Sn6cwf9.s  
以后可以直接用 )4nf={iM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _/FpmnaY  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 1L~y!il  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ??\1eo2gB  
 "! -  
Z2Q'9C},m  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 rM?O2n  
UY(pKe>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ly\  `  
class unary_op : public Rettype s5`CV$bz  
  { 3shRrCL0mf  
    Left l; ; 9n}P@  
public : /Bt+Ov3k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )JNUfauyT  
Yz%AKp  
template < typename T > ^bD)Tg5K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~__r- z  
      { 0|Rt[qwKb@  
      return FuncType::execute(l(t)); -0I]Sm;$  
    } M0jC:*D`"  
OON]E3yy  
    template < typename T1, typename T2 > 0A,u!"4[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TnuaP'xZ  
      { n]3Lqe;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ihn#GzM?u  
    } =&_Y=>rA]0  
} ; #F|q->2`o  
j1 Ns|oph1  
-`f 1l8LD2  
同样还可以申明一个binary_op B;vpG?s{9  
E;o "^[we  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $D][_I  
class binary_op : public Rettype nB|m!fi<  
  { &06pUp iS  
    Left l; &.v|yG]&  
Right r; ,(;TV_@$  
public : Hf$pwfGcY]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IYG,nt !  
6_=t~9sY  
template < typename T > za,JCI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HV?Q{X K.b  
      { ZZ? KD\S5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); a>o]garB+  
    }  Qi;62M  
j^T i6F>f  
    template < typename T1, typename T2 > (nDen5Q|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pb] EpyAW  
      { 2(i@\dZCb<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U =i=E}'  
    } v =]!Po&Q-  
} ; Hob n{E  
rw }wQP_'  
N51e.;  
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 NI^jQS M]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2:jWO_V@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xbNL <3"a  
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。 s?yl4\]Muf  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c}G\F$  
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。。。 @Rw]boC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x4N*P  
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) TN=!;SvQU  
下面是修改过的unary_op GlOSCJZ  
DX(!G a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /=@V5)  
class unary_op x:E:~h[.^  
  { e6i m_ Tk  
Left l; 2]V&]s8Wi=  
  C~X"ZW:d[  
public : ~vscATQ  
c>b{/92%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8D&yFal  
@=6*]:p2.  
template < typename T > DmiZ"A  
  struct result_1 ~N]pB]/][  
  { 7m.>2U   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s(8e)0Tl  
} ; 43s8a  
~[Z,:=z  
template < typename T1, typename T2 > .!)i    
  struct result_2 giH WC%/  
  { ') K'Ea  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]T;  
} ; H Xb_k1n  
#:xv]qb`k  
template < typename T1, typename T2 > ^D?{[LBc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %fIYWu`X  
  { $6~t|[7:%Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); TlC GP)VSj  
} <AN5>:k[pM  
6$&%z Eh  
template < typename T > 'Gqo{wl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >^GAfvW  
  { N gagzsJ=  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3a0% J'  
} qkA8q@Y4|  
5"&=BD~D  
} ; =\IUBH+C  
$ qTv2)W1{  
[8'^"  
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 qZ%0p*P#_  
好啦,现在才真正完美了。 4"s/T0C  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3 p!t_y|SX  
`B/74Wa3q  
template < typename Right > ltlnXjRUv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qHu\3@px  
  { #F#M<d3-2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A2''v3-h8  
} g(l:>=g]?  
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。 `k -|G2  
5s:g(gy3BR  
>"[Nmx0;w  
qT^0 %O:  
J@qwz[d i  
十. bind U nS|""  
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。 5P[urOvV  
先来分析一下一段例子 = ,c!V  
5z Pn-1uW  
9P*p{O{_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M%2w[<-8c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ok{ F=z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]Y3s5#n  
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。 \{54mM~  
我们来写个简单的。 EMf"rGXu(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: A5~OHmeK  
对于函数对象类的版本: MPMAFs  
$AHdjQ[;6-  
template < typename Func > X<d`!,bn@  
struct functor_trait QG 1vP.K  
  { O )INM  
typedef typename Func::result_type result_type; SHQgI<D7  
} ; [_HOD^  
对于无参数函数的版本: ^-,@D+eW  
r[P+F  
template < typename Ret > <[V1z=Eo/]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v\R-G  
  { V1\Rj0#G  
typedef Ret result_type; c3J12+~;  
} ; ' BY|7j~  
对于单参数函数的版本: Rw|P$dbu  
Xj$'i/=-+c  
template < typename Ret, typename V1 > i'z (`"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @"n]v)[4  
  { uE'Kk8  
typedef Ret result_type;  6Ok]E`  
} ; ORhvo,.u  
对于双参数函数的版本: cQq78Lo  
X{P=2h#g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a7"Aq:IjU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > T]2=  
  { 4E@_Fn_#  
typedef Ret result_type; pQk@ +r  
} ; m:c .dei5  
等等。。。 Ly]J-BTe  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy uYXkD#{  
j7b4wH\#  
template < typename Func > ageTv/  
struct func_return [I=1   
  { [p_<`gU?  
template < typename T > `( _N9.>B  
  struct result_1 6b\JD.r*{  
  { /.Jq]"   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5-POY ug  
} ; w/@ tH  
cnj32H^+  
template < typename T1, typename T2 > j {Sbf04  
  struct result_2 #1Ie v7w  
  { :Q"p!,X=-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Wx|De7*  
} ; 5?8jj  
} ; 1'b}Y 8YO  
bOD] `*q  
O T .bXr~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8j}o\!H  
U;LX"'}  
template < typename Func, typename aPicker > C%AN4Mo  
class binder_1 D(#6H~QN%  
  { HEF\TH9  
Func fn; d?)Ic1][  
aPicker pk; ,Gy2$mglB  
public : ]:~z#k|2@6  
TsY nsLQY  
template < typename T > .-GC,&RO  
  struct result_1 R6\|:mI,$  
  { l4\!J/df  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =,Z5F`d4  
} ; synueg  
+.McC$!s  
template < typename T1, typename T2 > d^I:{Ii'  
  struct result_2 VM w[M^  
  { yv\ j&B|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ko6[Ej:TBo  
} ; R/l/GNm  
>Zh^,T={G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vGchKN~_  
VlS`m,:{  
template < typename T > fk\hrVP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *kt%.wPJ  
  { 3V3q vd  
  return fn(pk(t)); 69N8COLB  
} w exa\o  
template < typename T1, typename T2 > !r4B1fX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /@@?0xjX  
  { iw I}  
  return fn(pk(t1, t2)); ~LJtlJ 0  
} LX m@h  
} ; X)S4vqf}  
#=#bv`  
nKe|xP  
一目了然不是么? Iy Vmz'  
最后实现bind 1HUe8m[#3  
i7\MVI 8  
S y^et  
template < typename Func, typename aPicker > 8r48+_y3u  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) f9^MLb6)  
  { fDwqu.K  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9XX:_9|I  
} 51`*VR]`K  
 ,<U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j4$NQ]e^4  
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。 A{)p#K8  
rvPmd%nk-  
十一. phoenix T*](oA@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Gg6<4T1  
h&x;#.SYK  
for_each(v.begin(), v.end(), +d=8/3O%  
( 8jz7t:0  
do_ (*Q8!"D^6  
[ bH.f4-.u>)  
  cout << _1 <<   " , " `}~NZ  
] 7|X.E  
.while_( -- _1), p`}G" DM  
cout << var( " \n " ) AP0z~e  
) h3MZLPe  
); ~--F?KUnL  
#f }ORA  
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: j0A9;AP;;C  
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 I04c7cDp  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Og2G0sWRf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sH :_sOV*  
d ZxrIWx  
W4]jx ]  
template < typename Cond, typename Actor > )J1xO^tE  
class do_while tWA<OOl  
  { #F ;@Qi3z  
Cond cd; 1U8/.x|  
Actor act; sYd)r%%AU  
public : 7xCm"jgP  
template < typename T > !z"nJC  
  struct result_1 077 wk  
  { Sw~L M&A  
  typedef int result_type; T49^  
} ; 5]Y?NN,GR  
8GT4U5c ;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z;PF% F  
<MgC7S2I  
template < typename T > C ,#D4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B\6%.R  
  { TH? wXd\  
  do -~&T0dt~  
    { @K}Bll.E  
  act(t); U9x6\Iy  
  } {hBnEj^@  
  while (cd(t)); l vfplA  
  return   0 ; h]p$r`i7  
} 8RU91H8fE  
} ; =4LyE6  
Ex4)R2c*  
ETrL3W<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). DQ%(X&k  
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。 mEq>{l:  
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。  u'qc=5  
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。 (?#"S67  
下面就是产生这个functor的类: "~6IjW*/  
HKG8X="  
UiH5iZ<r;  
template < typename Actor > fU ^5Dl  
class do_while_actor a`8svo;VUO  
  { iB3C.wd-  
Actor act; .*nr3dY  
public : ivJTE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Y>I9o)KR  
MsjC4(Xla.  
template < typename Cond > mjJ/rx{kbw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $c7Utm s  
} ; K8/I+#j  
#hh7fE'9  
xH{V.n&v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 BD&AtOj[,  
最后,是那个do_ gv/yfiA?  
CzG/=#IU  
-'RD%_  
class do_while_invoker 8o[+>W  
  { F{FSmUxzK  
public : (zIF2qY  
template < typename Actor > /[>zFYaQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &ej |DM6  
  { :0(:}V3z\  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,Zb_Pu   
} #An_RU6h  
} do_; 9RJFj?^"  
vKTCS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >(eR0.x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1L<X+,]@  
最后来说说怎么处理break和continue V;1i/{  
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。 9~yp =JOV@  
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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