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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~_F;>N~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nII#uI /!q  
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, ]w$cqUhM  
\d]Y#j<  
2m*/$GZ  
BSJS4+,E  
  class filler ^SsnCn-e  
  { .c@Y ?..+  
public : GK3T w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kg7 bZ  
} ; KK6z3"tk5  
>msQ@Ch  
V[WL S?-)  
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: %W=BdGr[8z  
X=lsuKREZ  
2i !\H$u`  
~ F-lO1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "68X+!  
cu'(Hj  
G)M! , Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 HD2C^V2@M  
2Qh)/=8lM  
-Lb7=98  
v<<ATs%w  
二. 战前分析 _g( aO70Zu  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 wi+L 4v  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Yo=$@~vN]  
nD]Mg T  
("}C& 6)cB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9k6/D.Dz  
  /* --------------------------------------------- */ ;cPPx`0$9  
vector < int *> vp( 10 ); Y|J=72!]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V8&'dhuG  
/* --------------------------------------------- */ Qb55q`'z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~{-Ka>A  
/* --------------------------------------------- */ . &`YlK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >}2 ,2  
  /* --------------------------------------------- */ B9KBq $e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o2hZ=+w>  
/* --------------------------------------------- */ 7'Hh^0<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #b:YY^{g_  
~Z*7:bPN!^  
u2`j\ Vu  
_5(1T%K)  
看了之后,我们可以思考一些问题: +xsGa{`  
1._1, _2是什么? 6K<o0=,jm2  
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。 j72mm!  
2._1 = 1是在做什么? ~-uf%=  
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。 ^6F, lS_t  
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 0zB&}  
i_l{#*t  
Gm9  
三. 动工 (NDC9Lls  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a~LdcUYs  
%g89eaEZ  
7N@[Rtv  
$ <C",&  
template < typename T > UL#:!J/34  
class assignment Li0+%ijM  
  { 1@|%{c&+9  
T value; j6$@vA)  
public : :D;pDl  
assignment( const T & v) : value(v) {} JKO*bbj  
template < typename T2 > $>uUn3hSx\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OI78wG  
} ; o"z;k3(i$7  
m|x_++3  
f8=qnY2j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W/WP }QM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment + ZiYl[_|  
Iw)m9h  
h&v].l  
S1@r.z2L  
  class holder ZNk[Jn [.  
  { {hN<Ot  
public : !7Qj8YmS  
template < typename T > I|K!hQ"m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I@O9bxR?  
  { P?c V d2Y  
  return assignment < T > (t); < 1m `  
} iC^G^~V+H  
} ;  YGs'[On8  
%6^nb'l'C  
/YU8L  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 2Q@Jp`# ,4  
h8Oj E$ H  
  static holder _1; J(maJuY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9=/4}!.  
=OV5DmVmQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HINk&)FC  
而不用手动写一个函数对象。 \-{$IC-L  
7bRfkKD  
|M t2  
V>Xg\9B_  
四. 问题分析 :pz@'J  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 nnE'zk<"  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 V=5*)i/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f\q5{#"z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I8B0@ZtV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G|-RscPe  
< .e4  
五. 问题1:一致性 f#!nj]}#  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| X%JyC_~<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ].aFdy  
0kls/^0,  
struct holder I*(kv7(c0  
  { n _ ?+QF  
  // yD.(j*bMK;  
  template < typename T > Rbr:Q]zGN  
T &   operator ()( const T & r) const gi5X ,:[  
  { 8\:>;XG6f  
  return (T & )r; q _K@KB  
} QJiH^KY6  
} ; x5pu+-h  
`'3 De(  
这样的话assignment也必须相应改动: c(FGW7L<  
-r_\=<(  
template < typename Left, typename Right > :"Tkl$@,  
class assignment 89{;R  
  { uR.pQo07y<  
Left l; V lO^0r^z  
Right r; }U5$~, *p  
public : QHUFS{G ]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'NfsAE  
template < typename T2 > 6-/W4L)?>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } qvGm JN0  
} ; COw!a\Jl  
0Bkz)4R  
同时,holder的operator=也需要改动: Cc`-34/%  
K^tc]ZQ  
template < typename T > tQUKw@@Q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const upZc~k!1\  
  { #*"V'dj;e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <&O*' <6C  
} 4oryTckS  
V6((5o#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 T \- x3i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 OkISR j'!U  
IuAu_`,Ndi  
return l(rhs) = r; Fn4yx~0  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 O:T 49:R}r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5[)#3vY  
ya^8mp-  
template < typename Tp > C\ Yf]J  
class constant_t >t'A1`W  
  { O&;d82IA{  
  const Tp t; K]M@t=  
public : T;{:a-8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (. YSs   
template < typename T > EL z5P}L6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :)B1|1  
  { }0@@_Y]CC  
  return t; 0L#i c61U  
} +|pYu<OY  
} ; gae=+@z  
5T(cy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7,Z<PE  
下面就可以修改holder的operator=了 ZHeq)5C ;f  
ZfVY:U:o>  
template < typename T > 6|3 X*Orn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const NRT]dYf"z  
  { M}CxCEdDB]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !Yn#3c  
} 6w m-uu  
D/4]r@M2c  
同时也要修改assignment的operator() Q2woCx B  
Lpkx$QZ  
template < typename T2 > $XMpC{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } a$^)~2U{  
现在代码看起来就很一致了。 Pw7uxN`  
P,WQN[(+  
六. 问题2:链式操作 }opMf6`w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1|H4]!7kE  
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。 :(yu t  
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。 d^!3&y&  
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。 vZ$E [EG}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VGxab;#,:3  
.j|uf[?h  
template < typename T > /Qef[$!(  
struct result_1 YPY,g R  
  { [E6ceX0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e00 }YWf%  
} ; _G.!^+)kEm  
Ef ?|0Gm  
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: lVd-{m)  
Lz-|M?(  
template < typename T > !hS)W7!ik  
struct   ref Y hmveV  
  { WDV=]D/OE  
typedef T & reference; 6d/v%-3  
} ; gV h&c 4  
template < typename T > xWK/uE(  
struct   ref < T &> kz6fU\U  
  { B3?rR-2mEE  
typedef T & reference; {^uiu^RAc  
} ; 34k>O  
AcXVfk z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: % a.T@E  
kZrc^  
template < typename T > PN<Vqt W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const EfpMzD7/(  
  { Ij =NcP  
  return l(t) = r(t); XIZN9/;  
} *o:J 4'  
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。 vZ57 S13  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  iD])E/  
j&a\ K}U !  
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 )8aHj4x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @H~oOf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `"yxmo*0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9^?muP<A  
最后的布局是: En\q. 3 5  
                Add ^q& |7Ou-  
              /   \ v#<{Y' K  
            Divide   5 xVX:kDX  
            /   \ 7I&o  
          _1     3 dtfOFag4_  
似乎一切都解决了?不。 IO=$+c  
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。 $_TS]~y4}  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 UF }[%Sa  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =2QP7W3mg<  
fR{_P  
template < typename Right > mXS]SE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6oZHSjC*  
Right & rt) const ]o0]i<:  
  { WvfM.D!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g"kI1^[nj  
} tu* uQ:Ipk  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 PUZcb+%]h  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 .oT'(6#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 nTwJR  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 8Lx1XbwK  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 "$o>_+U  
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? g)TZ/,NQ{  
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: CxJ3u  
w{k^O7~  
template < class Action > JsuI&v  
class picker : public Action +Ss3Ph  
  { /BQqg0 8@L  
public : Umzb  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #>,E"-]f  
  // all the operator overloaded 6aHD?a o  
} ; t0@AfO.'1  
(U# Oj"  
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。 5p:BHw;%;  
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: IpSWg  
YwF&-~mp7n  
template < typename Right > )1Y?S;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lz<' L. .  
  { Ev7v,7`z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w $-q&  
} bolG3Tf|  
9\WtcLx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /J/V1dC}]D  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]d7A|)q  
8Yf*vp>T/x  
template < typename T >   struct picker_maker -vT{D$&1  
  { \-[bU6\A\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G7v<Q,s  
} ; Y_jc*S  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > D|m3. si  
  { zaLPPm&f  
typedef picker < T > result; }+pwSjsno  
} ; D& o\q68W  
x0ipk}  
下面总的结构就有了: +L.D3  
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。 8]b;l; W5  
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。 \9` ~9#P  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?a% F3B  
至此链式操作完美实现。 cHT\sJo`l  
y {Bajil  
 +PADy8  
七. 问题3 %Y=r5'6l  
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。 !uIY,  
vWM&4|Q1~  
template < typename T1, typename T2 > a@|H6:|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ,Zb  
  { 6D2ot&5WW  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); TlkhI  
} kp<Au)u  
D&ua A-;s  
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: &S 66M2  
&oHr]=xA  
template < typename T1, typename T2 > +>*=~R  
struct result_2 oQm XKV+[v  
  { 4K7ved)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g}R Cjl4  
} ; T8|?mVv s  
-=gI_wLbM  
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? %W7%]Z@j  
这个差事就留给了holder自己。 fKr_u<|  
    v^s?=9  
pL;e(lM  
template < int Order > ~?fl8RF\  
class holder; V59!}kel1%  
template <> Db*b"/]  
class holder < 1 > Y,}h{*9Kd  
  { A- Abj'  
public : R13k2jLSQ  
template < typename T >  1hi, &h  
  struct result_1 /}6y\3h  
  { ^AJ 2Y_}v  
  typedef T & result; V?"U)Y@Y  
} ; <a -a~  
template < typename T1, typename T2 > (GL'm[V  
  struct result_2 6|f8DX%3V  
  { C R?}*  
  typedef T1 & result; YLA(hg|  
} ; s[h;9 I1w  
template < typename T > ftPhE)i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \ctzv``/n  
  { bCC &5b  
  return (T & )r; |;)_-=L0P  
} lt:&lIW,3  
template < typename T1, typename T2 > N}7b^0k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0n`Temb/  
  { sH2xkUp  
  return (T1 & )r1; XP%_|Q2X  
} 7_qsVhh]$E  
} ; |ZifrkD=  
=1R 2`H\  
template <> CL7 /J[TS  
class holder < 2 > ;y@zvec4  
  { kJOZ;X=9/  
public : m,q)lbRl  
template < typename T > N5=}0s]e  
  struct result_1 ^mFsrw  
  { |IzL4>m:;  
  typedef T & result; L / WRVc6  
} ; iM:-750n/  
template < typename T1, typename T2 > G:lhrT{  
  struct result_2 ps,Kj3^T<  
  { NopfL  
  typedef T2 & result; {c LWum[SY  
} ; Viw,YkC  
template < typename T > <b _K*]Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sg}<()  
  { ,%xat`d3,3  
  return (T & )r; 4f8XO"k7t=  
} @g;DA)!(  
template < typename T1, typename T2 > %++: K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }93FWo.  
  { eX"Ecl{  
  return (T2 & )r2; z@\mn  
} vShB26b  
} ; Z"w}`&TC$^  
,98 F  
o_Y?s+~i[/  
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> >。 VZ`YbY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tS3&&t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: AT3HH QD  
D aHbOs_<  
return l(i, j) = r(i, j); 3PRU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U*sQ5uq  
Y`-q[F?\y  
  return ( int & )i; ]|w~{X!b4  
  return ( int & )j; L1Yj9i  
最后执行i = j; 'w72i/  
可见,参数被正确的选择了。 1'TS!/ll];  
tq'hiS(b  
s%Ph  
fQ!W)>mi  
u0oTqD?  
八. 中期总结 T>#~.4A0  
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: BOM0QskLf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,d_rK\J  
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!dBF t"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $qZ6i  
|HY{Q1%  
=1|p$@L`%  
55<!H-zt  
)*uotV  
;WYz U`<g  
九. 简化 #sjGju"#_  
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。 $kmY[FWu?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l"X,[  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: &c&TQkx  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D^F=:-l m  
  +-*/&|^等 -OD&x%L*{3  
2. 返回引用。 `#`C.:/n  
  =,各种复合赋值等 &;JeLL1J  
3. 返回固定类型。 8 E l hcs  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3jJV5J'"  
4. 原样返回。 k6z]"[yu  
  operator, \k=%G_W  
5. 返回解引用的类型。 Oz]$zRu/0  
  operator*(单目) ]qq2VO<b  
6. 返回地址。 M($GZ~ b%A  
  operator&(单目) 0Db=/sJ>  
7. 下表访问返回类型。 HEa7!h[a'  
  operator[] zYdieE\-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,`a8@  
  operator<<和operator>> Em{;l:;(W  
W}zq9|p  
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。 3?_%|;ga  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'BgR01w J  
z/QYy)_j  
template < typename Left > (0_zp`)  
struct value_return IIBS:&;+-  
  { bi@'m?XwJ  
template < typename T > -T+'3</T  
  struct result_1 |lzcyz  
  { $1zWQJd[-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; TEj"G7]1$A  
} ; -*T0Cl.  
wzoT!-_X  
template < typename T1, typename T2 > PX/^*  
  struct result_2 K~3Y8ca  
  { p g_H'0R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^AOJ^@H^>  
} ; B^R44j]3"  
} ; , v=pp;  
QpoC-4F  
('dbMH\O  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Tl]yl$  
w6Mv%ZO_  
下面我们来剥离functor中的operator() TMs Cl6dB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tBl (E  
^x^(Rk}|  
return l(t) op r(t) l)jP!k   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f$dIPt(  
return op l(t) #a tL2(wJ  
return op l(t1, t2) )_o^d>$da  
return l(t) op 4N7|LxNNl_  
return l(t1, t2) op akCCpnX_d  
return l(t)[r(t)] swJQwY   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Y;g\ @j  
o :4#Ak S  
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: _E6N*ORV  
单目: return f(l(t), r(t)); zq?xY`E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8$ X3J[_j  
双目: return f(l(t)); /?TR_>  
return f(l(t1, t2)); 2 1+[9  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q~' \oWz  
2!b##`UjA7  
struct meta_divide `Nz`5}8.?  
  { WW^+X~Y  
template < typename T1, typename T2 > `P:[.hRu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H<?s[MH[  
  { -2 8bJ,  
  return t1 / t2; "d}ey=$h4  
} Co=Bq{GY  
} ; u'DpZ  
^7;s4q  
这个工作可以让宏来做: $2}%3{<j  
EUV8H}d5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &=:3/;c  
template < typename T1, typename T2 > \ ZYt<O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gMPp'^g]_  
以后可以直接用 Y Ztd IG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M&Ln'BC  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 n:1Ijh 1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)  H ="I=}  
inK;n  
tAY{+N]f  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 .EH1;/  
I6@"y0I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C 'Y2kb  
class unary_op : public Rettype <Kl$ek8  
  { zE/\2F$  
    Left l; 8`]yp7ueS  
public : DpT$19Q+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i*!2n1c[  
ga S}>?qk  
template < typename T > )DlKeiK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fYh<S  
      { N&Ho$,2s  
      return FuncType::execute(l(t)); )t\aB_ =  
    } rQU6*f  
%9S0!h\  
    template < typename T1, typename T2 > 5)hfI7{d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =]"I0G-s!  
      { "QiLu=Rq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [9NrPm3d  
    } 0 ?gHRdU"  
} ; L2~'Z'q  
T"gk^.  
nf1 `)tXG  
同样还可以申明一个binary_op P$*Ngt  
Sw5-^2x0'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /5j5\F:33  
class binary_op : public Rettype [8[<4~{  
  { Y#=MN~##t  
    Left l; T5.^ w  
Right r; m&'!^{av  
public : &"hEKIqL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jcBZ#|B7;  
n5IQKYr g  
template < typename T > /m 7~-~$V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z{yH:{Vk  
      { 2\gIjXX"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?N!kYTR%}  
    } 'V&Uh]>  
y=EVpd  
    template < typename T1, typename T2 > 4udj"-V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =_ b/ g  
      { J1~E*t^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mo(>SnS<  
    } qc\D=3 #Yp  
} ; 3T4HX|rC  
BHZhdm@),  
Z,Us<du  
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 lCl5#L9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W-/V5=?   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ecQ,DOX|b  
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。 o; U!{G(X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;^E_BJm  
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。。。 pIYXYQ=Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .uxM&|0H  
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) aJA(UN45  
下面是修改过的unary_op R<{Vgy  
;z N1Qb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +{I" e,Nk  
class unary_op %%>nM'4<  
  { $AE5n>ZD$  
Left l; b(Tvc  
  (j??  
public : M6Np!0G  
e"NP]_vh,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #Nco|v  
C"_ Roir?  
template < typename T > h0g?=hJq  
  struct result_1 ~dpf1fP  
  { Qx8(w"k*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; CS(2bj^6 D  
} ; p:W]  
.jk A'i@  
template < typename T1, typename T2 > ;+6><O!G  
  struct result_2 &);P|v`8  
  { kV4Oq.E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3JBXGT0gJ  
} ; 6ST(=X_C  
nhjT2Sl  
template < typename T1, typename T2 > Gsb^gd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N)R5#JX  
  { *L$_80  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); " r o'?  
} k{N!}%*2  
NX.5 u8Pf  
template < typename T > .8!\6=iJB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v:yU+s|kN  
  { y1Z>{SDiq  
  return OpClass::execute(lt(t)); [w|Klq5  
} ]W`?0VwF  
,$> l[G;Bm  
} ; LCtVM70  
_N^w5EBC]  
&r4|WM/ec  
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 s*<T'0&w0S  
好啦,现在才真正完美了。 )`R}@(r.  
现在在picker里面就可以这么添加了: %!(C?k!\  
PM#3N2?|E  
template < typename Right > qIsf!1I?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6L$KMYHE  
  { 4"(rZWv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Dd pcov  
} ,p#B5Dif/  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。  -D'XxOI  
Bdb}4X rL  
iRlZWgj4^  
~"SQwE|  
09jE7g @X}  
十. bind }l[e@6r F  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 U$& '>%#  
先来分析一下一段例子 vIOGDI>  
K.Y`/<  
G:tY1'5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P~=yTW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |vl~B|",  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }_XiRm<  
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。 4\ Xaou2V[  
我们来写个简单的。 62zu;p9m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5:f!EMb  
对于函数对象类的版本: Zp~yemERr  
E1OrL.A6  
template < typename Func > mY4pvpZw8  
struct functor_trait M>p<1`t-&  
  { It&CM,=t  
typedef typename Func::result_type result_type; TPk?MeVy%W  
} ; Wtc ib-  
对于无参数函数的版本: !W@mW 5J|  
w3);ZQ|  
template < typename Ret > U{M3QOF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @=dv[P" jn  
  { x0(bM g>7  
typedef Ret result_type; B#jnM~fJz  
} ; nv@z;#&  
对于单参数函数的版本: k)S1Zs~G  
0 h!Du|?  
template < typename Ret, typename V1 > L#byYB;E{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T[k$[  
  { |yeQz  
typedef Ret result_type; 0h*Le  
} ; J*$%d1  
对于双参数函数的版本: $$1t4=Pz  
Zdqm|_R[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |;wc8;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gI;"PkN  
  { )c' 45 bD  
typedef Ret result_type; \\KjiT'  
} ; NF6xKwRU]_  
等等。。。 {Fw"y %a^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Rq5'=L  
:!oJmvy  
template < typename Func > D~ Y6%9  
struct func_return n*wQgC'vw  
  { ra T9  
template < typename T > m]>zdP+  
  struct result_1 4F#H$`:[  
  { %(/E `  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -?)^ hbr  
} ; +yWD>PY(  
EOrui:.B)  
template < typename T1, typename T2 > 06f%{mAZS  
  struct result_2 aX;>XL4  
  { M x#L|w`r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]wU/yc)e  
} ; 6Lq`zU^  
} ; nZ(]WPIN"  
CE`]X;#y  
P>X[}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1\m,8i+gU  
'@.6Rd 8  
template < typename Func, typename aPicker > /x ?@M n>  
class binder_1 VGeTX 4h  
  { nwKp8mfP  
Func fn; (6ga*5<  
aPicker pk; h{^v756L  
public : )4=86>XJT  
OA&'T*)-A6  
template < typename T > E.Xp\Dm71  
  struct result_1 M0fN[!*z  
  { &<98n T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s"=TM$Vb  
} ; 8c)GUx  
nD BWm`kN  
template < typename T1, typename T2 > t[`LG)  
  struct result_2 Gg'!(]v  
  { .T9$O]:o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9Q4{ cB  
} ; {fACfSW6  
F(ydqgH~a  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Hq W /  
.t1:;H b  
template < typename T > IAH"vHM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wG[n wt0L  
  { f%o[eW#  
  return fn(pk(t)); HRyFjAR\?  
} &Uam4'B6-  
template < typename T1, typename T2 > bQautRW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HXKM<E{j  
  { MRt"#CO  
  return fn(pk(t1, t2)); metn&  
} mxgT}L0i  
} ; t8-Nli*O  
)hrsA&1w  
$WIVCp  
一目了然不是么?  \nEMj,)  
最后实现bind /=p[k^A  
] H !ru  
O] PM L`  
template < typename Func, typename aPicker > _,L_H[FN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *0>`XK$mWo  
  { p [C 9g  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *ai~!TR  
} "Wg,]$IvU  
w UxFE=ia  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -orRmn6}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 \.mVLLtG  
2]mV9B   
十一. phoenix <(jk}wa<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 00 x -  
]%A> swCpn  
for_each(v.begin(), v.end(), bs"J]">(N  
( ^5E9p@d"J  
do_ N4+Cg t(  
[ IrL%0&*hS  
  cout << _1 <<   " , " 2V)+ ba|+  
] g9" wX?*  
.while_( -- _1), F9o7=5WAb  
cout << var( " \n " ) / rc[HbNg.  
) }dzdx "  
); /*y5W-'d^  
fG'~@'P~  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^ 0YQlT98  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor >*{k~Y-G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 VBL4cU8D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: } e$  
h_(M#gG  
Wz' !stcp  
template < typename Cond, typename Actor > We{@0K/O  
class do_while S9l,P-X`  
  { 0vj CSU-X  
Cond cd; <rE>?zvm  
Actor act; j $q5m 24L  
public : YYn8!FIe  
template < typename T > &NBH'Rt  
  struct result_1 BEaF-*?A  
  { @??3d9I  
  typedef int result_type; _!o8s%9be  
} ; $!*>5".A  
/3aW 0/^o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o9e8Oj&  
T9V=#+8#"  
template < typename T > Bn]=T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E_=F' sP?  
  { $97O7j@  
  do T>asH  
    { .1[.f}g$J  
  act(t); '{2]:  
  } S#M8}+ZD,  
  while (cd(t)); {d[Nc,AMb  
  return   0 ; @\&j3A  
} $"vz>SuB  
} ; d2UidDU5qa  
F NPu  
f/J/tt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,7j8+p|},  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 G~5pMyOR  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 |2l-s 1|y  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 -0CBMoe  
下面就是产生这个functor的类: INr1bAe$  
teS>t!d  
"/6#Z>y  
template < typename Actor > 1k6asz^T  
class do_while_actor OY{fxBb  
  { ;"nO'wN:h  
Actor act; >"2jCR$/  
public : i-wRwl4aEF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !-}Q{<2@W  
I9Ohz!RQ  
template < typename Cond > IVh5SS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /GGyM]k3  
} ; UH>~Y N  
7_ix&oVI  
z)C}}NH*!@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #4m5 I="  
最后,是那个do_ VF2,(f-*  
sR9$=91`  
!tTv$L>  
class do_while_invoker  ~frsgHW  
  { 68z#9}  
public : Sqn>L`Lz  
template < typename Actor > ?IAu,s*u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |V\{U j  
  { Jai]z  
  return do_while_actor < Actor > (act); e=(Y,e3  
} r[V%DU$dj  
} do_; &5-1Cd E  
VkJ">0k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /FN:yCf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vE )N6Ss  
最后来说说怎么处理break和continue 3q/Us0jr  
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。 l{7}3Am6  
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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