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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda TRAs5I%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {TdK S  
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, ?i(Tc!  
pp#Kb 2*  
w])bQ7)  
gA!-F}x$  
  class filler F)_Rs5V:(  
  { Ajq;\- :  
public : 4\2p8__  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \Ul*Nsw  
} ; akBR"y:~:H  
eJ%~6c`@!  
r em&F'x0V  
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: QD<^VY6  
!V@Y \M d  
v<tH 3I+   
Iu(T@",Q#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N!"GwH  
KL.{)bi  
v>)[NAY9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +tkd($//  
m3 (fr  
M5exo   
2v`VtV|B  
二. 战前分析 *xU^e`P  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。  mbd  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Ps<)?q6(  
{)ZbOq2  
\ fU{$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x7Ly,  
  /* --------------------------------------------- */ %MbjKw  
vector < int *> vp( 10 ); Lvv`_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x;Dr40wD@y  
/* --------------------------------------------- */ u/ y`M]17  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AWQwpaj-  
/* --------------------------------------------- */ dm.?-u;C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -1S+fUkiK/  
  /* --------------------------------------------- */ wXXv0OzK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Xj+1]KRN  
/* --------------------------------------------- */ |mk$W$h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j=dHgnVvj  
+Z$X5Th  
!j%)nU  
@/anJrt  
看了之后,我们可以思考一些问题: n?Gm 5##  
1._1, _2是什么? x gaN0!  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 !pw%l4]/t  
2._1 = 1是在做什么? f>ED  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 yW|yZ(7  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 z O$SL8U  
cdzzS?$)  
v]U[7 j  
三. 动工 YZpF*E;6t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "H%TOk7l  
CL9p/PJ%e  
evg i\"  
z~o%U&DO}  
template < typename T > }Ss#0Gee  
class assignment >\} 2("bv  
  { lJKhP  
T value; [ "J  
public : l+R-lsj  
assignment( const T & v) : value(v) {} uA:;OM}  
template < typename T2 > ]4uIb+(S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rI; e!EW  
} ; vh?({A#>.E  
}6C&N8 f  
dW8'$!@!!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .__X[Mzth3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b*dRNu  
1ZhJ?PI,9{  
:$/lGIz  
;13lu1  
  class holder Ha)w*1&w"  
  { |;rjr_I  
public : $Xz9xzOR  
template < typename T > i7e{REBXb  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <T  
  { %tUJ >qYU  
  return assignment < T > (t); k[Uc _=  
} /d'^ XYOC  
} ; ,W*<e-  
z6'zNM7M  
f} } Bb8  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: "St,4 b  
_QY0j%W  
  static holder _1; 8"8sI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n8zUL1:R  
S 5m1~fz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u"pn'H  
而不用手动写一个函数对象。 6<]&T lS]  
 <MvFAuAT  
f_D1zU^  
qYsu3y)*N  
四. 问题分析 Y/gVyQ(  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 1mI)xDi9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 w4(DR?[nC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]#S1 AvT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,@Ed)Zoh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 NYR^y \u  
#ye++.7WK  
五. 问题1:一致性 uO7Ti]H  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -k$rkKHZ(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H[]j6D  
]C)PZZI='  
struct holder En5I  
  { bB)EJCPq>  
  // xOTm-Cm9L  
  template < typename T > ih ,8'D4  
T &   operator ()( const T & r) const mjBXa  
  { Xg,E;LSF8  
  return (T & )r; >L&>B5)9  
} iOki ZN+d>  
} ; QdC>fy  
r(cS{oni  
这样的话assignment也必须相应改动: VCbnS191*  
OWOj|jM  
template < typename Left, typename Right > y3;G<9K2c]  
class assignment ix7N q7!N  
  { &)xoR4!2  
Left l; + ` Em&  
Right r; ub,Sj{Mq"  
public : [|k@Suv |z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r<&d1fM;X  
template < typename T2 > 'ky'GzX,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } w? !@fu  
} ; *QjFrw3  
Q^fli"_ :  
同时,holder的operator=也需要改动: (]mN09uE  
O^U{I?gQ  
template < typename T > <bGSr23*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~(I\O?k>H  
  { BszkQ>#6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3TtnLay.k  
} #<v3G)|aS  
*]x]U >EF  
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。 DJrA@hm/Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s'} oVx]  
gtCd#t'(V  
return l(rhs) = r; `n5 )oU2q  
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。 !n)2HDYhx,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "'6KQnpZ  
eW7;yH  
template < typename Tp > lD !^MqK  
class constant_t ~5cLI;4h  
  { E8FS jLZ  
  const Tp t; (F$q|qZ%  
public : {:{NK%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} eT}c_h)  
template < typename T > JRU)AMMU&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const W J^r~*r  
  { B[cZEFo\  
  return t; 61!R -  
} G.T}^ xHmL  
} ; 0%'&s)#  
^(UL$cQ>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 nW{7L  
下面就可以修改holder的operator=了 -] J V  
3( AgUq  
template < typename T > Mg^GN -l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q !S"=2  
  { V/762&2X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \'E%ue_<9  
} /0"Y. @L  
a#j0N5<Nl  
同时也要修改assignment的operator() #p=/P{*  
%Vive2j C  
template < typename T2 > lm]4zs /A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } MK~viSgi  
现在代码看起来就很一致了。 /pX\)wi  
Ds0^/bYp&  
六. 问题2:链式操作 Cd6^aFoK!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LA"`8  
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。 }v@w(*)h:  
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  
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。 (B,CL222x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hua{g_  
=wI ,H@  
template < typename T > ~{U~9v^v (  
struct result_1 JsVW:8QO~  
  { PN0:,.4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ic?6p  
} ; lh8`.sWk4V  
ETjlq]@j  
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: vxZz9+UbF  
2hmV 1gj  
template < typename T > "{L%5:H@  
struct   ref In^$+l%O[  
  { N55;oj_K  
typedef T & reference; X`^9a5<"  
} ; XP6R$0yN  
template < typename T > ]}KmT"vA  
struct   ref < T &> l_+s$c  
  { .w[]Q;K_[)  
typedef T & reference; 4wBMBCJ;P  
} ; )Q 6R6xW  
  3xV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  ] |~],\  
g3Kc? wTC  
template < typename T > EvQN(_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (ioi !p  
  { ~i6tc d  
  return l(t) = r(t); 3H@TvV/;f  
} ']A+wGR&r  
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。 }&`#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {$O.@#'  
3EF|1B/5  
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 [g_f`ZJ=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p4HX83y{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gWgYZX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q[`_Y3@j  
最后的布局是: T4o}5sq}S  
                Add eP[azC"G[  
              /   \ rK}*Uwut  
            Divide   5 q.uIZ  
            /   \ ?<xGO@b .  
          _1     3 L;E9"7Jo  
似乎一切都解决了?不。 QZt/Rm>W0  
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。 2/qfK+a  
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。 ]}~*uT}>  
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: i nF&Pv  
ak0KrVF  
template < typename Right > ,R ]]]7)+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X:@nROL^7  
Right & rt) const MDl  
  { rkG*0#k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4+'yJ9~,B  
} 9IC"p<D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Hc5@ gN  
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。 h^?[:XBeav  
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。 u{tjB/K&  
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。 .2[>SI  
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。 ) dwPD  
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? YDC[s ^d5  
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: >L?/Ph%d  
K, ?M5n '  
template < class Action > mY#[D; mUe  
class picker : public Action e=1&mO?  
  { jO<K0c c  
public : _"##p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} gWv/3hWWB  
  // all the operator overloaded !T6oD]x3  
} ; p,$1%/m  
{cq; SH  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 :$dGcX}  
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: I zM=?,`  
1LT)%_d@  
template < typename Right > tiI>iP`!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <;phc~0+  
  { <y(>z*T;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (#X/sZQh  
} X -w#E3  
3Ki`W!C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i1\xZ<|0  
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。 |Tf}8e  
) ?+-Z2BwA  
template < typename T >   struct picker_maker OT{qb!eYI  
  { #@ 3RYx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b4S7 Q"g  
} ; ) m%ghpX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > J$j&j`  
  { Hx62x X  
typedef picker < T > result; z! D >l  
} ; Z\6azhbI}  
ZQsE07  
下面总的结构就有了: xHZx5GJp9  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 :-ax5,J>q  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 vn6/H8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5i83(>p3]e  
至此链式操作完美实现。 2W$c%~j$2  
fw|r{#d  
XDz![s  
七. 问题3 {jJUS>  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Ep.,2H  
#xm<|s   
template < typename T1, typename T2 > Cdot l$'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9IN =m 5  
  {  ^qy$M>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M!;H3*  
} 1Jd82N\'  
 Pb+oV  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: "7l p|0I  
q'hMf?_  
template < typename T1, typename T2 >  &5O  
struct result_2 hy3[MOD$G  
  { Lk4&&5q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [/6$P[  
} ; eP(%+[g  
lVARe3#  
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? 2:&8FdU  
这个差事就留给了holder自己。 i8Yl1nF  
    }8fxCW*|  
N@58R9P<p  
template < int Order > `IFt;Ja\6  
class holder; &s\$&%|  
template <> #fzvK+  
class holder < 1 > rRYP~ $c  
  { ` {k>I^Pg  
public : G0^23j  
template < typename T > "z=A=~~<{  
  struct result_1 [o*u!2 r  
  { D 7 [n^WtL  
  typedef T & result; HC?yodp^  
} ; V`pTl3  
template < typename T1, typename T2 > *<Fz1~%*  
  struct result_2 B[S.6 "/H  
  { ~i fq_Ag.  
  typedef T1 & result; &!N5}N&  
} ; )[~ #j6  
template < typename T > U@ALo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `(_cR@\  
  { &:S_ewJK7  
  return (T & )r; Kbg`ZO*  
} y@nWa\i G  
template < typename T1, typename T2 > w4:n(.;HK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [I4K`>|Z  
  { o!aKeM~|Es  
  return (T1 & )r1; ~SUA.YuF  
} 0u'4kF!P!  
} ; G|4vnIS  
"of(,p   
template <> k#c BBrY  
class holder < 2 > {YcVeCq+N  
  { x98LOO  
public : e,Gv~ae9  
template < typename T > G"5Nj3v d  
  struct result_1 w> IkC+.?  
  { Q2Yv8q_}Uq  
  typedef T & result; &A*oQ3  
} ; LJc w->  
template < typename T1, typename T2 > K.*?\)&  
  struct result_2 N`8!h:yL  
  { ^t*+hFEI  
  typedef T2 & result; d?v#gW  
} ; `JG~%0Z?}  
template < typename T > Ke&lGf"5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mB"zyL-  
  { 2^ ^;Q:  
  return (T & )r; P>)-uLc~W  
} _ZzN}!Mye  
template < typename T1, typename T2 > Q= + Frsk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .sbU-_ij@U  
  { 9(|[okB  
  return (T2 & )r2; +y6|Nq  
} tmRD$O%:  
} ; cEsBKaN  
79s6U^vv"  
(e= ksah3>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 <^~Xnstl  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~XsS00TL`G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~BERs;4  
HAf.LdnzS  
return l(i, j) = r(i, j); ![7v_l\Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6zRJ5uI,/  
YUT"A{L  
  return ( int & )i; ,h #!!j\j6  
  return ( int & )j; pEH[fA]  
最后执行i = j; >u*woNw(XM  
可见,参数被正确的选择了。 d=oOMXYa   
I%e7:cs>  
JV36@DVQ  
c5;YKON  
}h +a8@  
八. 中期总结 i_`YZ7Hxp  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: DECX18D  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 / v5Pk.!o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7KRc^ *pZs  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~e 6yaX8S  
O.& 6J/  
yZ0;\Tr*J  
@ RTQJ+ms  
Pu/0<Orp7  
}td+F&l($V  
九. 简化 sx*1D9s_  
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。 Jgtv ia  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2mu~hJ  
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: f#eTi&w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 AA>5h<NM  
  +-*/&|^等 Wn0r[h5t  
2. 返回引用。 *VHBTO9  
  =,各种复合赋值等 4TwU0N+>  
3. 返回固定类型。 rJ\A)O+Mq(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "*+epC|ks  
4. 原样返回。 *9j9=N?  
  operator, *uA?}XEfi  
5. 返回解引用的类型。 K8|6r|x  
  operator*(单目) g?`D8  
6. 返回地址。 II>X6  
  operator&(单目) Y0s^9?*  
7. 下表访问返回类型。 y^;qT_)#  
  operator[] A'[A!NL%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :vurU$\  
  operator<<和operator>> ^3=8*Xr  
;2L=WR%  
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。 \lKQDct. -  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /rv XCA)j  
]3d&S5zU  
template < typename Left > a Q`a>&R0  
struct value_return mNb+V/*x3  
  { <i]%T~\Af)  
template < typename T > m+OR W"o  
  struct result_1 $XyGCn  
  { }Lb];hww1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Wv=L_E_  
} ; ,Yi =s;E  
I=(O,*+PQ  
template < typename T1, typename T2 > :6HMb^4  
  struct result_2 JYv&It  
  { ZmmuP/~2K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Tw!x*  
} ; c}QQ8'_  
} ; HS(<wI  
y{j>4g$:z  
t&eD;lg :  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q96g7[  
9sYX(Fl  
下面我们来剥离functor中的operator() )B}]0`z:P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1+y&n?  
\F1n Ej  
return l(t) op r(t) cgz'6q'T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }PED#Uv  
return op l(t) ^1*p]j(  
return op l(t1, t2) V{d"cs>9  
return l(t) op ~-W.yg6D{  
return l(t1, t2) op m.V mS7_I  
return l(t)[r(t)] 5.GBd_;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <}4|R_xY#  
6@l:(-(j2A  
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: "Ww^?"jQ)  
单目: return f(l(t), r(t)); cst=ms  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ho \+xX  
双目: return f(l(t)); / /wmJ |  
return f(l(t1, t2)); (_nkscf  
下面就是f的实现,以operator/为例 TS UN(_XGW  
>@oO7<WB  
struct meta_divide S?Eg   
  { }DZkCzK  
template < typename T1, typename T2 > <m@U`RFm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) F&c A!~  
  { :"QRB#EC%  
  return t1 / t2; @kqy!5)K  
} =A!I-@]q<  
} ; 2ZE4^j|  
.Bi7~*N  
这个工作可以让宏来做: m|f|u3'z$  
\ [>Rt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {|rwIRe  
template < typename T1, typename T2 > \ dDm<'30?*v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YDmFR,047  
以后可以直接用 0hNc#x6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B"Fg`s+]U  
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 -C8awtbC  
(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。。。) G 8NSBaZe  
X;6X K$"  
_')KDy7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 [fW:%!Y'  
pbgCcO~xm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HuK'tU#  
class unary_op : public Rettype w^ DAu1  
  { ~&yaIuW<  
    Left l; x1Si&0T0P<  
public : ]h|GaHiE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =3( ZUV X  
[n:R]|^a  
template < typename T > E3gQ`+wNg?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `mWg$e,  
      { 9]7^/g*!  
      return FuncType::execute(l(t)); vkt)!hl `  
    } q g%<>B&"  
tGf  
    template < typename T1, typename T2 > :^ cA\2=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %*s[s0$c  
      { "arbUX~d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gqC:r,a  
    } Gm6^BYCk  
} ; ,$*IJeKx  
wiFckF/  
 z!F?#L5  
同样还可以申明一个binary_op a{-}8f6  
|bBYJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZAiQofQ:2  
class binary_op : public Rettype ]0O pd9  
  { /Wj9Stj5  
    Left l; G4=v2_]  
Right r; O^IpfS\/  
public : R_H di~ k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `Y(/G"]  
f|< *2Mk  
template < typename T > t=yM}#r$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a2g15;kM  
      { |~Z+Xl a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M"V?fn'  
    } UCq+F96j  
w-\GrxlbX  
    template < typename T1, typename T2 > Y]Xal   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )9PQ j  
      { VvPTL8Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \.*aC)  
    } lJKU^?4S8  
} ; &]ImO RN  
IRcZyry  
:Tjo+vw7$H  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 xl<Cstr  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "4ovMan  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N 2x\O~7  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 -ff*,b$Q/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #PFf`7b,z  
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。。。 U`:$1*(`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \6sp"KqP  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) eR;cl$  
下面是修改过的unary_op RE*SdazY?  
/gPn2e;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3 D+dM0wM  
class unary_op >S!QvyM(V  
  { ^Ji5)c  
Left l; ffSecoX  
  Rr:,'cXGi  
public : 3 UBG?%!$f  
& }}o9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} sYp@.?Tz  
ya|7hz{  
template < typename T > e&wW lB![  
  struct result_1 v_oNM5w  
  { *,z__S$Q)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; CRS/qso[Q'  
} ; EY&hWl*a^  
W**a\[~$  
template < typename T1, typename T2 > <S5Am%vo  
  struct result_2 QPdhesrd-  
  { x==%BBnO%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a[t2T jB  
} ; ~KCOCtiD  
o,u-%  
template < typename T1, typename T2 > Q;`#ujxL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CFn!P;.!  
  { r6j 3A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5]gd,&^?>  
} ZG<<6y*.  
IEO5QV:u:  
template < typename T > e >MC 3D`5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Au:Q4x.  
  { 3;#v$F8R  
  return OpClass::execute(lt(t)); A-4\;[P\  
} q*-q5FE  
}}K4 4<]u  
} ; 347p2sK>  
#uFP eu:  
rr2|xL?+u  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug /1g_Uv;  
好啦,现在才真正完美了。 ,LU/xI0O  
现在在picker里面就可以这么添加了: RXLD5$s^  
CYs:P8^  
template < typename Right > mVW:]|!s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %5a>@K]  
  { Ean@GDLz8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %?R}sUo  
} >8HcCG  
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。 - x@mS2  
kcI3pmgj  
vJ }^ p }  
;aWH`^{i  
:SziQQ  
十. bind LbvnV~S  
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。 G' Jsk4:c  
先来分析一下一段例子 Al6)$8]e   
oJ>]=^?k  
k)dLJ<EM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <<Ut@243\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (*BQd1Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Pf-k"7y  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 X.bNU  
我们来写个简单的。 fD]}&xc  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: WFULQQ*  
对于函数对象类的版本: j8L!miv6  
-T`rk~A9A  
template < typename Func > vG69z&  
struct functor_trait %fo+Y+t  
  { E"nIC,VZ  
typedef typename Func::result_type result_type; `(.K|l}  
} ; PiP\T.XANa  
对于无参数函数的版本: zT*EpIa+LS  
vc5g 4ud  
template < typename Ret > :WJ[a#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > STL&ZO  
  { O2-9Oo@#,  
typedef Ret result_type; G!uoKiL  
} ; g,r'].Jg  
对于单参数函数的版本: #jv~FR`4v^  
w?Cqe N  
template < typename Ret, typename V1 > AK} wSXF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I!|_C~I`2  
  { ?ep93:j  
typedef Ret result_type; >PGW>W$  
} ; ZM`6z S!  
对于双参数函数的版本: w =^QIr%  
Ao69Qn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,dLh`t<\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %!mJ nc%  
  { ]ECzb/  
typedef Ret result_type; @~qlSU&  
} ; n&jfJgD&g  
等等。。。 *?VbN}g2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy DKx8<yEky  
py6|uGN  
template < typename Func > =rMT1  
struct func_return nm_]2z O  
  { $0~H~ -  
template < typename T > s=h  
  struct result_1 ?4P*,c  
  { ryg1o=1v/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bx_`S#*N  
} ; NiQ`,Q$B  
?| s1Cuc  
template < typename T1, typename T2 > [I^>ji0V  
  struct result_2 I6,'o)l{_  
  { l\I#^N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `lX |yy"  
} ; /GD4GWv :  
} ; yZj:Kp+7  
=* oFs|v  
KuL2X@)}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^2rNty,nH  
s`B]+  
template < typename Func, typename aPicker > !`LaX!bmp  
class binder_1 ouL/tt_~  
  { cah1'Y  
Func fn; ^mz&L|h  
aPicker pk; R@ N I  
public : a{v1[i\  
Ne!F  p  
template < typename T > mtSOygd  
  struct result_1 ,u8)g; 8s  
  { G1=GzAd$5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $T.we+u  
} ; <csz4tL}P  
Ue^2H[zs-  
template < typename T1, typename T2 > ~za=yZo7(  
  struct result_2 ?mU 3foa  
  { OOA %NKV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7 p}J]!Z  
} ; CZe0kH^:{  
e[.c^Hw  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jT}3Zn  
,\laqH\ 1%  
template < typename T > VJmX@zX9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,7&`V=C  
  { |WqEJ*$,  
  return fn(pk(t)); %{ WZ  
} V3DXoRE-8i  
template < typename T1, typename T2 > Ir'(GB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D/uGL t~D(  
  { v10p]=HmO  
  return fn(pk(t1, t2)); ()a(PvEO  
} m7}PJ^*b  
} ; <Z GEmQ  
mN Hd  
v6(Yz[  
一目了然不是么? 5G"LuA  
最后实现bind W/q-^Zkt,9  
<+I^K 7   
qDHiyg^u  
template < typename Func, typename aPicker > 03$-U0.;-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (7/fsfsF  
  { 3NAU|//J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K(@QKRZ7[  
} g S xK9P  
d*Q:[RUf,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 itClCEOA  
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。 ~'>RK  
E^B*:w3  
十一. phoenix H<T9$7Yr%r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {C3AxK0  
q/w<>u  
for_each(v.begin(), v.end(), \i_y(;  
( db#QA#^S  
do_ ]k~Vh[[  
[ NsDJ q{  
  cout << _1 <<   " , " '?7th>pC  
] ii&{gC  
.while_( -- _1), x dDR/KS  
cout << var( " \n " ) ~_<I}!j/B  
) $.{CA-~%[  
); KzD5>Xf]4$  
o (fZZ`6Y  
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: g-lF{Z  
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 5y-8_)y8o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 AKs=2N> 7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ."b=dkx  
$Lg% CY  
%{qJkjG  
template < typename Cond, typename Actor > NJK?5{H'  
class do_while hpp>+=  
  { hDa I@_86  
Cond cd; *%< Ku&C  
Actor act; YF/@]6j  
public : {T|sU\|Q  
template < typename T > ZfalB  
  struct result_1 U U!M/QJ  
  { Cx$C+  
  typedef int result_type; v\7k  
} ; s 33< }O0  
rK&ofc]f$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $jMU| {  
.Rl58]x~  
template < typename T > EGMj5@>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s!S,;H  
  { $T* ##kyE9  
  do t95hI DtD  
    { clfi)-^ {K  
  act(t); F jdh&9Zc  
  } S~^0 _?  
  while (cd(t)); &X0/7)*"v  
  return   0 ; nsR^TD;  
} uV1H iv-  
} ; V# Mw  
[P#^nyOh(  
Q)N$h07R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). QYDTb=h~  
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。 8\c= Un  
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。 {MX_t/o=f  
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。 86d *  
下面就是产生这个functor的类: | rJ_  
%4QCUc*lr  
dLOUL9hf  
template < typename Actor > N{Og; roGD  
class do_while_actor xR+=F1y  
  { f:iK5g  
Actor act; Ht^MY  
public : *]G&pmMs  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !1<x@%  
,Yhy7w  
template < typename Cond > $$C5Q;7w!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  v|+}>g  
} ; VuTH"br6  
K@xp!  
+kCVi  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  (2vR8  
最后,是那个do_ /_~b~3{u  
'Rk~bAX  
i[FcY2  
class do_while_invoker  |u 8hxa  
  { X;_0"g  
public : c)Ft#vzg&e  
template < typename Actor > #u+BjuZo  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6w{^S~rqo  
  { 2,|*KN*e`W  
  return do_while_actor < Actor > (act); =y>P>&sI  
} 1xK'T_[  
} do_; 0@a6r=`el  
\phG$4(7+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ll;#4~iA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &8t?OpB =h  
最后来说说怎么处理break和continue 5r/QPJ<h  
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。 Bv"Fx* {W  
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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