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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ikEWY_1Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \_*?R,$3Y,  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, `jD8(}_  
/|4Q9=  
dWzDSlP&  
R&u)=~O\5  
  class filler {AU` }*5  
  { c,v^A+sZu  
public : ]jVIpGM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} oj,HJH+  
} ; SR&(HH$  
5 {T9*  
@Og\SZhn  
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: @{J!6YGh  
N.fQ7z=Z(M  
"e1{V8 4  
hj^G} 4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E5,%J  
s)=!2AY  
VfL]O8P>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8Pr&F  
FbNH+?  
lfU"SSQ  
N>&{Wl'y\  
二. 战前分析 P.[6s$J  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ?V&Ld$db  
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 F]K$u <U  
\N# HPrv}  
]t. WJC %  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zh#OD{  
  /* --------------------------------------------- */ ue6/EN;}  
vector < int *> vp( 10 ); ,$MWk(S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); nvO%  
/* --------------------------------------------- */ EuKrYY]g  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Z/V`Z* fy  
/* --------------------------------------------- */ UA69_E{JCH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )#b}qc#`  
  /* --------------------------------------------- */ mJ6t.%'d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); PTuCN  
/* --------------------------------------------- */ I,],?DQX2)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }$&T O$LX  
mr{k>Un\  
%:'1_@Ot 2  
!L0E03')k  
看了之后,我们可以思考一些问题: ( )JYN5  
1._1, _2是什么? !^Z[z[  
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。 3X-{2R/ 3  
2._1 = 1是在做什么? %KabyvOl)  
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。 g[=\KrTSg  
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。 .-C+0L1j  
E>l#0Zw  
2R_opbw  
三. 动工 C,OB3y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G<">/_jn  
C;58z 5*,  
<eud#v  
Y5h)l<P>B  
template < typename T > ]HNT(w@  
class assignment )M&Azbu  
  { *7xQp!w^  
T value; +YQ)}v  
public : #"=yQZ6Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} nU?Xc(Xy  
template < typename T2 > {L-{Y<fke  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wRV`v$*6  
} ; %mB!|'K%  
;*>QG6Fh  
]Vf8mkDGO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 M@!]U:5~V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment YWcui+4p}  
&P,4EaC9;  
=B/s H N  
(?*mh?  
  class holder Y-neD?VN  
  { ySr091Q  
public : DiGUxnP  
template < typename T > dFI.`pB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m &3HFf  
  { .swgXiRvs  
  return assignment < T > (t); J#Ne:Aj_  
} PoBu kOv  
} ; NR;S3-Iq(  
z/P^-N>  
A_6/umF[ZA  
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: >"sKfiM)b  
0f=N3)  
  static holder _1; j-I6QUd  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4Rrw8Bw  
=CG!"&T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \K_!d]I {  
而不用手动写一个函数对象。 N) V7yo?  
Y bn=Gy  
VxPTh\O*[  
Y00i{/a 8  
四. 问题分析 bAy5/G!_R  
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。 st'?3A  
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。 $:-= >  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #/XK&(X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }'w^<:RSy  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G8 <It5CU  
]mD=Br*r~  
五. 问题1:一致性 8ZNd|\  
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 $/Zb`k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qN`]*baS  
x%:> Ol  
struct holder B!E<uVC  
  { ,h^;~|GT  
  // @WDqP/4  
  template < typename T > X/;"CM  
T &   operator ()( const T & r) const R<0!?`b  
  { ,39$iHk  
  return (T & )r; z hR_qW+  
} 6Ymo%OT  
} ; V)?x*R*T)  
#:ED 0</  
这样的话assignment也必须相应改动: m|Q&Lphb8  
M*T# 5  
template < typename Left, typename Right > qI V`zZc  
class assignment 2)I'5 ?I  
  { G.q^Zd#.T  
Left l; v;F+fOo  
Right r; T h- vG  
public : 9^Vx*KVrU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d@>k\6%j  
template < typename T2 > bbPd&7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <8z[,X}bM  
} ; um0}`Xq^  
=|{,5="  
同时,holder的operator=也需要改动: w3?t})PB&  
Kz*AzB  
template < typename T > iqv\ag  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k`4\.m"&  
  { E*T84Jh6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T=f;n;/>  
} h>5~ (n8  
z_,]fd=o  
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。 xz+`]Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dXK~ Z:  
W%jX-  
return l(rhs) = r; 4Igs\x{i  
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。 5Ret,~Vs9|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: RWh}?vs_  
W!Ct[t  
template < typename Tp > y3o4%K8  
class constant_t M3ZJt'|  
  { ?=@Q12R)X  
  const Tp t; H R!>g  
public : j>Bk; f|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OAnn`*5Up  
template < typename T > OrH1fhh   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const YDzF( ']o:  
  { sp |y/r#  
  return t; [q+ 39  
} !#|fuOWe  
} ; %Pvb>U(Xs  
!\k#{ 1[!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y88}f&z#5  
下面就可以修改holder的operator=了 {ZIFj.2  
Mp @(/  
template < typename T > ,E8>:-boL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const y@8399;l  
  { 9q@YE_ji  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (XIq?c1T  
} #]\G*>{  
yI|?iBc7nC  
同时也要修改assignment的operator() vhe Ah`u^&  
OFAqP1o{$  
template < typename T2 > {j=hQL3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <!HD tN  
现在代码看起来就很一致了。 +&zuI  
7Caap/L:  
六. 问题2:链式操作 o  >4>7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Zz*mf+  
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。 [6gHi.`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。 %Ja{IWz9L  
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。 E,?aBRxy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8Carg~T@  
@U.}Ei  
template < typename T > m=l3O:~J  
struct result_1 ]3# @t:>  
  { kd4*Zab  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +n~rM'^4/  
} ; 9M~$W-5  
\,#4+&4b  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Pc ?G^ Xol  
F1[ [fH  
template < typename T > 3\l9Sf=M|  
struct   ref ]~ 8N  
  { <.B > LU  
typedef T & reference; mt]YY<l  
} ; wU3ica&[   
template < typename T > kX .1#%Ex  
struct   ref < T &> tZBE& :l  
  { ;A'17B8  
typedef T & reference; l#f]KLv4N_  
} ; 9d(v^T  
> Vm  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eS%6 h U b  
"ZB`fNE  
template < typename T > ..{^"`FQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^aM/BS\  
  { 5+"8q#X$  
  return l(t) = r(t); <@ex})su  
} LzSusjEW@  
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。 6]A\8Ty  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lfhKZX  
,ui'^8{gK  
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 WG=r? xE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: LO*a>9LI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 GT}#iM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xfQ;5n  
最后的布局是: ` Z V'7|  
                Add U5%]nT"[]  
              /   \ t"Rf67  
            Divide   5 mpJ_VS`  
            /   \ ?Lb7~XKt\  
          _1     3 Ps5wQaS  
似乎一切都解决了?不。 YZu# 0)  
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。 #Z 5Wk  
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。 7Ki7N{K t  
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: m64\@ [  
]`U?<9~Ob  
template < typename Right > z#67rh {  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D(?#oCCA  
Right & rt) const FOyfk$  
  { |L-juT X9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (D3m5fO  
}  .5r0%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 A+ *(Pds  
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。 GB Un" _J  
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。 ?Og ;W9i  
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。 F<<H [,%0  
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。 >(J!8*7  
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? XYVeHP!  
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: 62E(=l  
itMc!bUQ  
template < class Action > G2k71{jK  
class picker : public Action 8j +;Xlh  
  { GgZf6~b1J  
public : \:28z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} dL"i\5#%A  
  // all the operator overloaded =v"{EmT[$  
} ; !t{!.  
ozwqK oE  
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。 y`Y}P1y*  
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: 0 1w/,r  
$l"(tB7d  
template < typename Right > Cagq0-:(p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E&v-(0  
  { 82l";;n4p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gvt4'kp  
} 0$uS)J\;K  
ur5n{0#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WL]'lSHa  
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。 e.h:9` "*  
.v8=zi:7Y  
template < typename T >   struct picker_maker N=x,96CF  
  { N/.9Aj/h~&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GY :IORuA4  
} ; ~<R~Q:T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ai2}vR  
  { 7nIMIkT:  
typedef picker < T > result; ZS;kCdL   
} ; ZXkAw sr  
AG=1TZI"  
下面总的结构就有了: >qZRIDE5$  
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。 mJqP#Unik  
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。 =~*u(0sJa  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y^f|}YO%y  
至此链式操作完美实现。 K|!)<6ZsG7  
P1jkoJ  
V!!'S h  
七. 问题3 _Y~?.hs^  
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。 v:b%G?o  
|9JYg7<  
template < typename T1, typename T2 > LRgk9*@,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 94/}@<d-=  
  { o4795r,jz  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); IC42O_^  
} 69L&H!<i:  
]kvE+m&p}^  
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: jlZNANR3  
7MfvU|D[d/  
template < typename T1, typename T2 > Jl}7]cVq#  
struct result_2 ~=Sr0+vV  
  { }=)"uv  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 93,ExgFt  
} ; ,+{ 43;a  
2/WXdo  
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? ? 'nMZ  
这个差事就留给了holder自己。 A O]e^Q  
    BJTljg( {o  
XoOe=V?I )  
template < int Order > A&#Bf#!G  
class holder; KcE=m\h  
template <> J0o[WD$A x  
class holder < 1 > !b_IH0]U  
  { _l<"Qqt  
public : PV Q%y  
template < typename T > bSzb! hT`  
  struct result_1 `WL*Jb  
  { a WC sLH  
  typedef T & result; >n62csO  
} ; ==9Ez  
template < typename T1, typename T2 > l0V@19Ec  
  struct result_2 N*;/~bt7 P  
  { H(|v  
  typedef T1 & result; #{a<{HX  
} ; (C|%@61S  
template < typename T > z'*>Tk8h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6w#v,RDEu  
  { e V#H"fM  
  return (T & )r; c{0?gt.  
} Q=E6ZxH5;  
template < typename T1, typename T2 > ] a()siT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #t*c*o  
  { 7t QiKrhp  
  return (T1 & )r1; LgYzGlJp  
} P7!Sc  
} ; 7;V5hul  
"`wq:$R  
template <> 2J5dZYW  
class holder < 2 > 8h=XQf6k0  
  { c@P,  
public : > im4'-  
template < typename T > j- -#vEW  
  struct result_1 &-9D.'WzP  
  { BN67o]*]<  
  typedef T & result; =v}.sJ V?  
} ; rkrt.B  
template < typename T1, typename T2 > 'lF|F+8   
  struct result_2 EOiKwhrV  
  { 3h>Ji1vV  
  typedef T2 & result; /WMLr5  
} ; )/Vr 5b@  
template < typename T > a &j?"o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'AoH2 |  
  { ( KrIMZ  
  return (T & )r; ~kga+H  
} = zSrre  
template < typename T1, typename T2 > Ra5cfkH;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WF]:?WE%  
  { \`^jl  
  return (T2 & )r2; ),_bDI L+  
} T/ov0l_  
} ; f$/D?q3N  
w>e OERZa  
RL%{VE  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 OkM>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -llujB%;,e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~Hq 2'  
l#Tm`br  
return l(i, j) = r(i, j); }`X$ '  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b]~M$y60q  
Hcpw [%(  
  return ( int & )i; K|&y?w  
  return ( int & )j; u'C4d6\wS  
最后执行i = j; a ]*^uEs  
可见,参数被正确的选择了。 DRnXo-Aaj  
-p 1arA  
Co M8  
l40$}!!<  
6 eBQ9XV  
八. 中期总结 GZ%R fKyQ  
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: ETIf x)B-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 p ,!`8c6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !dGgLU_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9D bp`%j  
6\`,blkX  
c:bB4ch}  
s}.nh>Q  
]lo O5  
] 3v  
九. 简化 KNn E5f  
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。 rtI4W  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (- uk[["3  
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: TF'ssD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5]{YERa'  
  +-*/&|^等 C'Ymz`iQ  
2. 返回引用。 ` :2C9,Xu  
  =,各种复合赋值等 Vo\d&}Q  
3. 返回固定类型。 %ug`dZ/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5H79) n>  
4. 原样返回。 /swTn1<Y  
  operator, P _ SJK  
5. 返回解引用的类型。 myYe~f4=HQ  
  operator*(单目) 9'tM65K  
6. 返回地址。 mb#)w`<  
  operator&(单目) Yv{AoL~  
7. 下表访问返回类型。 6l=n&YO  
  operator[] i-Z@6\/a5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D@Q|QY5qic  
  operator<<和operator>> b`2~  
pyNPdEy  
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。 ?vhW`LXNB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rScmUt  
au8) G_A  
template < typename Left > w9 N Um  
struct value_return hZpFI?lqc\  
  { O&)Y3O1  
template < typename T > 33; yt d  
  struct result_1 Nb$)YMbA  
  { `1P &  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; WN0^hDc-  
} ; 0ul2rZc  
Pvtf_Qo^  
template < typename T1, typename T2 > ' ft  |  
  struct result_2 X9P-fF?0  
  { R(:q^?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )a.U|[:y[+  
} ; .8,lhcpY  
} ; !,\]> c  
N=wB1gJ  
&W ~,q(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait XW19hG  
8mV35A7l  
下面我们来剥离functor中的operator() F 4k`x/ak  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^PD a  
0$UE|yDs>  
return l(t) op r(t) Z6Mh`:7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) IE|$>q0Z  
return op l(t) !rXyw`6N  
return op l(t1, t2) v(af aN  
return l(t) op Fv3fad@x  
return l(t1, t2) op #R)$nv:h?^  
return l(t)[r(t)] {C<ch@sR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L.8-nTg"y  
LOQEU? z  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: m\Dbb.vBvW  
单目: return f(l(t), r(t)); # wG}T .*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2nw P-i  
双目: return f(l(t)); (j'[t  
return f(l(t1, t2)); kweypIB  
下面就是f的实现,以operator/为例 {RzlmDStV  
<$UY{"?  
struct meta_divide O|8p #  
  { rc"Z$qU?  
template < typename T1, typename T2 > U#Ud~Q q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t]Oxo`h=  
  { nTLdknh"  
  return t1 / t2; ?&N JN/+%  
} #vIF]Y  
} ; IQR?n}ce  
wc ^z9y  
这个工作可以让宏来做: 2"NJt9w  
?gTY! ;$P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3.8d"  
template < typename T1, typename T2 > \ [1N*mY;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2r1., 1  
以后可以直接用 s:Memvf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) chxO*G  
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 L"AZ,|wIk  
(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。。。) $oh}!Smt  
{| Tl3  
D].1X0^hp  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Wz9 }glr  
Jz3u r)|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Og^b'Kx/  
class unary_op : public Rettype =n9|r.\&uJ  
  { / S]<MS  
    Left l; BaqRAO7  
public : n&&X{Rl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} o@"H3 gz  
@dw0oRF  
template < typename T > O{Wy;7i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kvKbl;<&#  
      { z`'{l {  
      return FuncType::execute(l(t)); @'dtlY5;  
    } I>:M1Yc0  
f~t*8rG~m  
    template < typename T1, typename T2 > Yf<6[(6 O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  w;)@2}  
      { !A g W @  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NKh8'=S  
    } U@DIO/C,m`  
} ; H htAD Y  
%I?uO( @  
:H3qa2p  
同样还可以申明一个binary_op cR _ 8 5  
]H%y7kH8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y1z4qSeM  
class binary_op : public Rettype 1^$ vmULj  
  { r6JdF!\d  
    Left l; <$/'iRtRzW  
Right r; BlMc<k  
public : n-0RA~5z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q`'w)aV  
g"^<LX-  
template < typename T > 6Xbo:#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $SA8$!:  
      { {p-&8-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HvLvSy1U  
    } Xb.WI\Eh  
w 7s+6,  
    template < typename T1, typename T2 > xmsw'\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hv2@}<r?  
      { [ lW~v:W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (w `9*1NO  
    } cl/}PmYIZ  
} ; G?v]p~6  
>+LFu?y  
,p {|f}0  
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/'zk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [AA'Ko  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *`7cvt5]IM  
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。 7G z f>n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :VGvL"Kro  
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。。。 4'_PLOgnX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1U^;fqvja  
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) TldqF BX  
下面是修改过的unary_op Q!9AxM2K  
My vp PW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T5$db-^  
class unary_op ^Q0%_V,  
  { \("|X>00  
Left l; 76Ho\}-U">  
  B"P-h^oiV  
public : %a$ l%8j&  
DSf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} sT ]JDC6  
{ )=h  
template < typename T > ^M_0M  
  struct result_1 A 0~uv4MC  
  { g ]%sX6T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .EpcMXT%  
} ; cdY|z]B  
> PHin%#  
template < typename T1, typename T2 > z3>ldT  
  struct result_2 MROe"Xj  
  { x/7kcj!O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *jE> (J`  
} ; ]jQj/`v1  
r~ N:|ip=  
template < typename T1, typename T2 > mqUn3F3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !g=4\C`mY  
  { Jvac|rN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X"lPXoCN  
} 0&wbGbg(W  
,sF49C D  
template < typename T > l=4lhFG,Mk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qJN!L))  
  { Ps<;DE\$f4  
  return OpClass::execute(lt(t)); =cz^g^7  
} <MdIQ;I8  
oU"!"t  
} ; ~FCkr&Ky3  
u2\QhP 9  
apy9B6%PJ+  
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 j AXKp b  
好啦,现在才真正完美了。 J;8M. _  
现在在picker里面就可以这么添加了: KUD&vqx3  
C ^QpVt-T  
template < typename Right > jTHgh>n  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wX/0.aZ|  
  { z'"e|)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Es]:-TR  
} EnW}>XN  
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。 ,r_%p<lOFu  
?/3'j(Gk  
b}<?& @  
yVZLZLm  
|tn.ZEgw3~  
十. bind w&F.LiX^  
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) ]"`2w2w  
先来分析一下一段例子 ^?<gz!(-  
h$`zuz  
05SK$ Y<<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} h[*:\P`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 F .h A.E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 v=8sj{g3,3  
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。 tleWJR8oc  
我们来写个简单的。 "@ 1+l&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Nl$b;~ u  
对于函数对象类的版本: W *.j=?)\[  
+YD_ L  
template < typename Func > G1tua"Px  
struct functor_trait !94qF,#1  
  { nY M2Vxi0+  
typedef typename Func::result_type result_type; ){}1u ?  
} ; H6/n  
对于无参数函数的版本: 0Ba*"/U]t~  
SB x<-^  
template < typename Ret > ks19e>'5Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (pv6V2i  
  { ,::f? Gc7j  
typedef Ret result_type; (baBi9<P=  
} ; e|1.-P@  
对于单参数函数的版本: Ah :d2*SR4  
[ikW3 '99,  
template < typename Ret, typename V1 > yt+d f0l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > M4}b l h#  
  { 5do49H_  
typedef Ret result_type; $Cnv]1%  
} ; X+7@8)1(  
对于双参数函数的版本: Qo\+FkhYq  
&RB{0Qhx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &*j# [6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  Q'~3Ik  
  { [6cF#_)*  
typedef Ret result_type; +?9. &<?  
} ; 7 MZ(tOR  
等等。。。 328gTP1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy CpLLsphy  
;Z6ngS  
template < typename Func > iy-~CPNB_  
struct func_return Fa+#bX7  
  { T|^KG<uPV!  
template < typename T > R1?LB"aN  
  struct result_1 ]5a,%*f+  
  { 9M;k(B!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2A&Y})D  
} ; 8, " 5z_  
n?mV(?N  
template < typename T1, typename T2 > 9f #6Q*/  
  struct result_2  ]j:aO  
  {  Uys[0n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~5:-;ZbZ  
} ; bIy:~z5   
} ; <wTD}.n  
0#: St  
wOV}<.W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 k#"}oI{< 6  
:{=2ih-}  
template < typename Func, typename aPicker > \5DOp-2  
class binder_1 R>B4v+b  
  { K<E|29t^k  
Func fn; -'Oq.$Qq  
aPicker pk; N$! Vm(S  
public : q?$<{Z"  
} m&La4E  
template < typename T > \O=t5yS  
  struct result_1 }@TtX\7(D  
  { >Pwu>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ? t_$C,A+  
} ; P$i d?  
w,VUWja  
template < typename T1, typename T2 > 1kczlTF  
  struct result_2 d>hLnz1O  
  { krecUpo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DAVgP7h'  
} ; ^3lEfI<pBm  
!Ct'H1J-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 94'0X  
D:#e;K  
template < typename T > i1 ^#TC$x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n-x%<j(Xf  
  { 7-j=he/  
  return fn(pk(t)); Om5+j:YM  
} #,;X2%c  
template < typename T1, typename T2 > #xNXCBl]O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8)V6yKGO  
  { d)'J:  
  return fn(pk(t1, t2)); `KHP?lX  
} JXAH/N& i  
} ; EF8'ycJk+  
HwxME%w  
-+Gd<U$  
一目了然不是么? /2Qgg`^)  
最后实现bind uTvck6  
RGz NZc  
q-D|96>8  
template < typename Func, typename aPicker > vN$j @h .  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v~KgCLo  
  { 'eg;)e:`b+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R}0xWPt9G  
} p -wEPC0  
tWa_-Un3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^k}%k#)  
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。 {Ax{N  
;To][J  
十一. phoenix XHYVcwmDz-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +&qj`hA-b  
R6E.C!EI  
for_each(v.begin(), v.end(), W?2Z31;7  
( /2fQM_ ,P  
do_ 5o2|QL  
[ c~v(bK  
  cout << _1 <<   " , " Xw]L'+V=  
] .TKKjS%8  
.while_( -- _1), `%Jq^uW  
cout << var( " \n " ) tY0C& u2  
) =N<Z@'c  
); rF)[ Sed:T  
1%k$9[!l%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: kdp- |9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +kZW:t!-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xAJuIR1Hi  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E;Q ,{{#  
65AG# O5R  
D9-D%R,  
template < typename Cond, typename Actor > D/TEx2.=J3  
class do_while G;yh$n<"  
  { +/Qgl  
Cond cd; bqSp4TI  
Actor act; Fpckb18}(O  
public : +lED6 ]+%  
template < typename T > k \V6 q9*  
  struct result_1 W>T6Wlxu`6  
  { *WK0dn  
  typedef int result_type; pipqXe  
} ; jb lj]/  
+9[s(E?SY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k/mO(i%qi  
Hribk[99  
template < typename T > s2;b-0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _S3qPPo3l]  
  { qgk6 \&K[  
  do %eQw\o,a  
    { `AcT}. u  
  act(t); W=ar&O~}n  
  } uBqZ62{G  
  while (cd(t)); AD4Ot5  
  return   0 ; *Rj(~Q/t  
} sJB::6+1(|  
} ; >uVr;,=y  
:y8wv|m  
TYN~c(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jw$[b=sa  
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。 w//L2.  
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。 gbL!8Z1h  
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。 LS{t7P9K  
下面就是产生这个functor的类: @-G^Jm9~\m  
GEQ3r'B|  
$9Asr07  
template < typename Actor > F2Nb]f  
class do_while_actor _7Rp.)[&  
  { t182&gpd`  
Actor act; (OT&:WwW  
public : zcE[wM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w;4FN'  
\'.#of  
template < typename Cond > e9@7GaL`"S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8nQjD<-  
} ; 0VBbSn}Z<  
jce^Xf  
flzHZH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d/!R;,^  
最后,是那个do_ |A%Jx__  
> nOU 8  
LJ+Qe%|  
class do_while_invoker mOE%:xq9-  
  { Ed+"F{!eQ  
public : ^;gwD4(hs  
template < typename Actor > M8}t`q[-&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f_qW+fN::s  
  { ( S=RFd  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0Z<&M|G  
} y8|?J\eRy  
} do_; KOHYeiry~A  
Mz#<Vm4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +?[,{WtV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 fBRU4q=^T  
最后来说说怎么处理break和continue B`i 5lD  
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。 E"[h20`\/  
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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