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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Lr "V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Xw162/:h  
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, 2Fbg"de3-  
_|COnm  
w:~vfdJ  
Ou|kb61zg  
  class filler uPb.uG  
  { r;"Qu  
public : GCxmqoQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8;3I:z&muQ  
} ; z;&J9r $`  
#Xi9O.  
4y,pzQ8a  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ,Mn`kL<F  
)s ?Hkn  
tSTl#xy  
Et&PzDvU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S e!B,'C%  
[QwqP=-6  
@3?dI@i(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 85:mh\@-G  
G~f|Sx  
VE^IA\J x  
80LN(0?x  
二. 战前分析 Z:VT%-  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 8?hj}}H  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 W: 3fLXk+  
}x"8v&3CM_  
f3mQd}<L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rxeOT# N}  
  /* --------------------------------------------- */ T ?{F7  
vector < int *> vp( 10 ); v;Rm42k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p7,dl*'  
/* --------------------------------------------- */ =^w:G=ymS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7C~g?1  
/* --------------------------------------------- */ 2))p B/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i(S}gH4*o  
  /* --------------------------------------------- */ IG4`f~k^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0He^r &c3  
/* --------------------------------------------- */ E>YE3-]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zCj#Nfm  
!PEP`wEKdp  
if+97^Oy  
> NtJ)N*  
看了之后,我们可以思考一些问题: `m-7L  
1._1, _2是什么? dMa6hI{k  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 er2#h  
2._1 = 1是在做什么? ,veI'WHMB  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 BBj>ML\X  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 kp,$ NfD  
Mu$"fYKf"  
ynZfO2kf  
三. 动工 dK7BjZTJo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !eD f}~  
=gO4B-[  
1*OZu.NdK  
A7aW]  
template < typename T > ]J.|XRp/  
class assignment B{7hRk.5!  
  { !4T7@V`G  
T value; #M[%JTTn  
public : ;x-]1xx_  
assignment( const T & v) : value(v) {} ")3$. '5Dg  
template < typename T2 > #9q ]jjH E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } nZ# 0L`@"Y  
} ; _O`s;oc  
' -rRD\"q  
]=(PtzVa  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .\"8H1I\T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?PU7xO;_  
.-cx9&  
D8)6yPwE  
R-1C#R[  
  class holder XM:\N$tg  
  { Eu$hC]w  
public : dEPLkv  
template < typename T > ]Tn""3#1g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const NoT%z$ 1n  
  { !5>PZ{J  
  return assignment < T > (t); X`fer%`  
} a}'dIDj  
} ; MD[;Ha  
/2:s g1  
}KR"0G[f  
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: {z |+ .D  
75H;6(7  
  static holder _1; m[Cp G=32B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 yG,uD!N]|  
*fQn!2}=(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :rEZR`  
而不用手动写一个函数对象。 #:tC^7qk  
g\G}b  
1i@a? 27|  
8Bx58$xRq  
四. 问题分析 F?b"Rv  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 xtzkgb,0[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 z(1`Iy M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kp^q}iS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N;i\.oY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  !xEGN@  
Jj~|2Zt  
五. 问题1:一致性 ln_[@K[oX  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 6T%5<I*&3s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G$;cA:p-j  
` pfRY!  
struct holder Koc5~qUY]  
  { $aHHXd}@t2  
  // 'q1cc5(ueV  
  template < typename T > K<M WiB&  
T &   operator ()( const T & r) const 'CCAuN>J  
  { 5jHr?C  
  return (T & )r; =-/sB>-C  
} bRK\Tua 6  
} ; L)"CE].  
3(_:"?xA  
这样的话assignment也必须相应改动: :jFZz%   
u=7 #_ZC9L  
template < typename Left, typename Right > FA{(gib@9  
class assignment SZ~lCdWad  
  { +-qa7  
Left l; 9s?gI4XN  
Right r; .pIO<ZAFT  
public : me$nP}%C&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LR3>_t  
template < typename T2 > Y)DF.ca(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2Q;rSe._`  
} ; 5 hW#BB  
WG +]  
同时,holder的operator=也需要改动: #x \YA#~  
<7`U1DR=  
template < typename T > |\W~+}'g~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Tt4Q|"CJA  
  { d '\ ^S}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &ju.5v|  
} Vz evOS  
dtig_s,)D  
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。 LQV&;O4'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M"6J"s  
hx ^l  
return l(rhs) = r; 0bOT&Z^  
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。 ua,!kyS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: PW\me7iCz  
4K*st8+bl-  
template < typename Tp > m$7C{Mr'  
class constant_t t :~,7  
  { B qLL]%F  
  const Tp t; Adgfo)X5  
public : wLNk XC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} x<PJ5G L  
template < typename T > 9+ |W;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1\nzfxx  
  { <r m)c.  
  return t; c )=a;_h  
} N1"p ;czK  
} ; 4'Y a-x x  
J0B*V0'zR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  btBu[;  
下面就可以修改holder的operator=了 }KT$J G?  
)Br#R:#  
template < typename T > PcjeuJZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q/ (h{cq  
  { dx+xs&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); w| ahb  
} kSEgq<i!  
&.qLE  
同时也要修改assignment的operator() iJ @p:  
D !{e  
template < typename T2 > t+\<i8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Mi\- 9-  
现在代码看起来就很一致了。 0.2stBw  
\:+ NVIN  
六. 问题2:链式操作 g:@4/+TSt  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'H#0-V"=  
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。 WD! " $  
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。 |*M07Hc x  
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。 GVfRy@7n  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bZ^'_OOn  
yXqC  
template < typename T > -*O L+  
struct result_1 cI/}r Z+  
  { I!SIy&=W  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9+/D\|"{  
} ; \HG4i/V:h  
|g HdTb1  
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: o{QV'dgu  
>[:qJ|i%  
template < typename T > sB$ "mJ  
struct   ref _!Pi+l4p/}  
  { D7m uf  
typedef T & reference; H328I}7  
} ;  $&1Dl  
template < typename T > J^S!GG'gb  
struct   ref < T &> kD7'BP/#  
  { _18Z]XtX  
typedef T & reference; 5NhAb$q2Y  
} ; qq3/K9 #y  
?%#no{9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]&9=f#k%  
R%q:].  
template < typename T > salDGsW^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const jbUg?4k!  
  { (bpRX$is  
  return l(t) = r(t); ;C=V -r  
} eW8{ ],B  
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。 2aX$7E?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g3^:)$m  
`Q#)N0  
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 NeP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +XW1,ly~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 qg|ark*1u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Gm\)1b  
最后的布局是:  Z'l!/l!  
                Add U<>@)0~7g!  
              /   \ O(v>\MV  
            Divide   5 B9$pG  
            /   \ [_(uz,'  
          _1     3 BUV4L5(  
似乎一切都解决了?不。 % 4t?X  
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。 2oOos%0  
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。 4\k{E-x $  
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: 5rc3jIXc{|  
o iC@ /  
template < typename Right > !&3"($-U3G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R lbJ4`a  
Right & rt) const D>ou,  
  { B&y?Dc  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r!w*y3  
} % tC[q   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3gD <!WI  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 2X*n93AQi  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 b?VByJl  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 mAY/J0_  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Gpcordt/  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? L/,g D.h^  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: FP7N^HVBG=  
#<U@SMv  
template < class Action > 9ZR"Lo>3e+  
class picker : public Action jC$~m#F  
  { O '`|(L  
public : z@?y(E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }NRt:JC  
  // all the operator overloaded o?~27   
} ; X+<9 -]=  
cKOXsdH?SL  
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。 /~7M @`1  
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: kmo#jITa`  
' V*}d  
template < typename Right > w7Mh8'P54  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u,}>I%21  
  { DMs8B&Y=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9 C{Xpu  
} l@u  "iGw  
6W3."};  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |id7@3leu  
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。 < <Y]P+uU  
{f*{dSm9b  
template < typename T >   struct picker_maker |2 =w":2#  
  { ~m0=YAlk?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =CS$c?  
} ; nD>X?yz2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V$;`#J$\b  
  { hkV*UH{  
typedef picker < T > result; b"`fS`@/MW  
} ; 5p:2gsk  
1=E}X5  
下面总的结构就有了: 4ji'6JHPg  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 45iO2W uur  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 3-n&&<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 30(e6T;   
至此链式操作完美实现。 K|6}g7&X  
1rU\ !GfR  
B6\/xKmv?8  
七. 问题3 S$R=!3* "V  
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。 cIkA ~F  
#BS!J&a  
template < typename T1, typename T2 > )cZ KB0*+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^YfAsBs&  
  { 8{{^pW?x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?qn4 ea-\P  
} 5H 1x-b  
@y0kX<M  
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: LW("/  
kI5LG6  
template < typename T1, typename T2 > 3W.D^^)eCV  
struct result_2 Z3ODZfu>  
  { W=|'&UU Ul  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QV*la=j/  
} ; y^kC2DS   
>qGWDCKr  
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? v]KPA.W  
这个差事就留给了holder自己。 YY'[PXP$Y  
    YYkgm:[  
,.gJ8p(0x  
template < int Order > 6O 2sa-{d  
class holder; 6Q+VW_~  
template <>  60f%J1u  
class holder < 1 > w> Ft5"z  
  { gB,Q4acjj  
public : Yx ;j  
template < typename T > |Xv\3r  
  struct result_1 XoMgb DC  
  { HBk5 p>&  
  typedef T & result; R\$6_  
} ; 40-/t*2Ly  
template < typename T1, typename T2 > ]Rp<64I o  
  struct result_2 v{\~>1J{  
  { |ZCv>8?n  
  typedef T1 & result; gK dNgU  
} ; OU mZ|  
template < typename T > \(5Bi3PA}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [!ZYtp?Hf  
  { gKIN* Od  
  return (T & )r; (KfdN'vW  
} H-X5A\\5  
template < typename T1, typename T2 > WFqOVI*l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A7|x|mW  
  { '64/2x  
  return (T1 & )r1; jd 8g0^  
} y92<(ziaX)  
} ; >4#\ U!  
u9+)jN<Yh  
template <> {>brue*)  
class holder < 2 > j{zVVT  
  { C|QJQ@bj0  
public : xrJ0  
template < typename T > ~<osL  
  struct result_1 ]7h;MR  
  { xz,M>Ua  
  typedef T & result; dsb z\w3:  
} ; }yCgd 5+_  
template < typename T1, typename T2 > Yt4v}{+  
  struct result_2 o%Qn%gaX  
  { F#efs6{  
  typedef T2 & result; er!+QD,EM  
} ; #P1 ;*m  
template < typename T > YeF'r.Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .+^o{b  
  { ]d&;QZ#w  
  return (T & )r; 3v<9 Z9O  
} rO1.8KKJ  
template < typename T1, typename T2 > \z2d=E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :/NP8$~@j  
  { %5(v'/dQ  
  return (T2 & )r2; uYc&Q$U  
} e}L(tXZ  
} ; #8bI4J{dE  
9893{}\cB  
.>( qZEF  
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> >。 i{>YQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Je` w/Hl/U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sM%.=~AN  
P`M1sON~  
return l(i, j) = r(i, j); W@FGU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v8A{ q  
2wgdrO|B  
  return ( int & )i; vYG$>*  
  return ( int & )j; 2l4`h)_q  
最后执行i = j; oga0h'  
可见,参数被正确的选择了。 SCMZ-^b  
wijY]$  
s-xby~  
9'JkLgz;d+  
&oiBMk`*  
八. 中期总结 gJBk&SDgtP  
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: 6~q"#94  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 cNqw(\rr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g/soop\:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4:v{\R  
w9a6F  
&]/.=J  
K?+ Rq  
1YMu\(  
bga2{<VF  
九. 简化 GQ9g$&T  
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。 K&noA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Bhrp"l +|  
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: [VP ~~*b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c =i6  
  +-*/&|^等 bx<7@  
2. 返回引用。 ,!4 (B1@  
  =,各种复合赋值等 ?Yp: h  
3. 返回固定类型。 bdCpGG9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #yVY! +A  
4. 原样返回。 6y9#am?  
  operator, ToVm]zPOUt  
5. 返回解引用的类型。 : LI*#~'Ka  
  operator*(单目) vQ}llA h  
6. 返回地址。 Sf\mg4,  
  operator&(单目) oa|nQ`[  
7. 下表访问返回类型。 fhmq O0  
  operator[] p`JD8c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R{hKl#j;>  
  operator<<和operator>> iB5Se  
_`zj^*%  
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。 OPwj*b:-m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &a p{|>3  
j>Htaa  
template < typename Left > ^1S(6'a#  
struct value_return  P-QZ=dm  
  { ]W%<<S  
template < typename T > BUcze\+  
  struct result_1 e;<=aa)}?  
  { Bn/ {J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; GV([gs  
} ; LEkO#F(  
(;'?56  
template < typename T1, typename T2 > T0Q)}%L  
  struct result_2 Pz1pEyuL  
  { *#,wV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^60BQ{ne  
} ; iFW)}_.  
} ; TCFx+*fBd  
RI"A'/56  
+)FB[/pXk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Llk4 =p  
R;f!s/^)  
下面我们来剥离functor中的operator() cSBYC_LU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n8[ sl]L  
".eD&oX{  
return l(t) op r(t) Z*QsDS  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) nJ4i[j8  
return op l(t) `bffw:; %  
return op l(t1, t2) {|6(_SM|  
return l(t) op &gZ5dTj>  
return l(t1, t2) op 9Ay*'   
return l(t)[r(t)] WLEjRx  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] e@6<mir[4  
m6)8L?B   
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: |?SK.1pW  
单目: return f(l(t), r(t)); g&H6~ +\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); h \b]>q@  
双目: return f(l(t)); % ^g BDlR^  
return f(l(t1, t2)); T2 0dZ8{y  
下面就是f的实现,以operator/为例 GH![rK  
$cFanra  
struct meta_divide _gjsAbM  
  { rE-Xv. |  
template < typename T1, typename T2 > 'c\zW mAZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Aq}]{gfQ1  
  { veg\A+:'  
  return t1 / t2; O2?ye4uq  
} 0x'>}5`5  
} ; pm,&kE  
3HC aZ?Ry'  
这个工作可以让宏来做: k`6T% [D]  
iVzv/Lqm1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y(ly0U}  
template < typename T1, typename T2 > \ WaQCq0Enj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b&B<'Wb  
以后可以直接用 J (Yfup  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Uwr inkoeE  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 !-%i" a  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) T+zZOI  
MRi QaUg2  
F_U3+J>  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 G*ZHLLO4S\  
s={AdQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wj9CL1Gx  
class unary_op : public Rettype pj G6v(zK  
  { h #Od tc1)  
    Left l; ZFNM>C^  
public : 1+v&SU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #.UooFk+Y  
Pfu2=2Ra  
template < typename T > L"A,7@:Vd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W)ihk\E  
      { I.A7H'j  
      return FuncType::execute(l(t)); *+re2O)Eh'  
    } O E0w/{  
qP6]}Aj]  
    template < typename T1, typename T2 > }(z[ rZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }$s#H{T!  
      { oE[wOq +  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); W# E`h  
    } N|Xx#/  
} ; !*ct3{m  
YwyP+S r\  
W'u6F-$2  
同样还可以申明一个binary_op %>Z^BM<e  
?*|AcMw5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n~l9`4wJY  
class binary_op : public Rettype ,3 &XV%1  
  { 9{@[ l!]W  
    Left l; 2W:R{dHE  
Right r; G?CaCleG  
public : %yX?4T;b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b}< T<  
ma[%,u`  
template < typename T > c""*Ng*T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ggtGecKm  
      { `&2~\o/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); QPB@qx#@  
    } pQAG%i^mF  
~sT/t1Rp  
    template < typename T1, typename T2 > B,@geJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /|V!2dQs"  
      { k=1([x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $51M' Qu  
    } ef8_w6i  
} ; X-2rC  
BH6)`0&2*N  
mW~t/$Y$  
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 d5h]yIz^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !=%0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,PC'xrEo  
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。 [mwJ*GJ-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %;ZWYj`]n  
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。。。 "zFv? ay  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M &`ZF  
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) +@*}_%^l"  
下面是修改过的unary_op [P~6O>a5p  
8axz`2`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  .>?h  
class unary_op ms9zp?M  
  { r*?rwtFtg  
Left l; {6H%4n  
  lO=+V 6  
public : ]gHxvT\E  
[MLJs-*   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "9F]Wv/  
$7M/rF;N5X  
template < typename T > qkQ _#  
  struct result_1 nADt8  
  { YbCqZqk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %f??O|O3  
} ; r*$$82s  
"s-e)svB  
template < typename T1, typename T2 > dLA'cQId  
  struct result_2 2K >tI9);  
  { 9J>b6   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^Ej4^d  
} ; /P_1vQq  
dzA5l:5  
template < typename T1, typename T2 > IX/FKSuq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $BIQ# T>qK  
  { -^A=U7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _`RzPIS^  
} "F_o%!l  
\=n0@1Q=>  
template < typename T > *qx<bY@F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9{OH%bF  
  { W40GW  
  return OpClass::execute(lt(t)); {8L)Fw  
} 31BN ?q  
Y# <38+Gd  
} ; HbQvu@  
mX@Un9k  
*7`N^e  
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 O_ }ZSB8"  
好啦,现在才真正完美了。 FN$ hEc!  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'vgO`  
 ]J= S\  
template < typename Right > WW.\5kBl8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 79.J`}#  
  { w1zI"G~4/Q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TmN}TMhZ  
} m~K[+P  
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。 Ef fp^7 3  
$Cu/!GA4.>  
^iaeY jI  
tE)%*z@<Lt  
C:tA|<b|  
十. bind Y`FGD25`  
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。 o]NL_SM_  
先来分析一下一段例子 IB wqu w+  
Q37VhScs  
!g? ~<`   
int foo( int x, int y) { return x - y;} ] =Js5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T[$Sbz`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rT`D@ I  
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。 o z } p]l7  
我们来写个简单的。  FNZB M  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: FswMEf-|  
对于函数对象类的版本: nsyg>=j  
fgxsC7P$  
template < typename Func > B0c}5V  
struct functor_trait -_jV.`t  
  { ,2>:h"^  
typedef typename Func::result_type result_type; 0w >DU^+  
} ; ~A0E4UJgq  
对于无参数函数的版本: UT [9ERS  
nf< <]iHf  
template < typename Ret > CiP-Zh[gZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SwQ.tK1p  
  { <!,q:[ee5  
typedef Ret result_type; ,8( %J3J  
} ; ;{|a~e?Y  
对于单参数函数的版本: @C=, >+D  
oB[3? e  
template < typename Ret, typename V1 > IidZ -Il  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TGLkwXOkT  
  { ]P0DPea  
typedef Ret result_type; }\u~He%  
} ; 1at$_\{.(  
对于双参数函数的版本: "xdJ9Z-B  
Y=G *[G#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *9^CgLF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '$)Wp_  
  { y_"GMw  
typedef Ret result_type; rOY^w9!  
} ; {s8''+Q#(-  
等等。。。 "!)8bTW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s)=L6t^a6  
)I+1 b !U  
template < typename Func > z>j%-3_1  
struct func_return _| 8"&*T^  
  { jn\\,n"6  
template < typename T > af{;4Cr  
  struct result_1 hl~(&D1^  
  { w & RpQcV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %8o(x 0  
} ; w]yLdfi!  
n E-=7S L  
template < typename T1, typename T2 > #`"'  
  struct result_2 2|}p&~G(  
  { Wr)% C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >\DXA)nc  
} ; ]^ O<WD  
} ; Rl5}W\&  
BpP\C!:^  
=hl-c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <i`EP/x  
PLLlo~Bb  
template < typename Func, typename aPicker > .h+<m7  
class binder_1 kj0A%q#'}  
  { ?7&VT1  
Func fn; l"*>>/U k  
aPicker pk; F$ h/k^  
public : ==FzkRA)  
^\+6*YE 4  
template < typename T > &\p :VF.  
  struct result_1 V$v;lvt^Uq  
  { Kv#daAU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3b&W=1J  
} ; ?tA- `\E  
Y6N+,FAk+J  
template < typename T1, typename T2 > t*}<v@,  
  struct result_2 *Mp<4B  
  { SbI,9<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^d=Z/d[  
} ; +mxYz#reX  
Cn`% *w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8dZH&G@;  
y mE`V  
template < typename T > z:fhq:R(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ow^%n(Ezh  
  { &0C!P=-p  
  return fn(pk(t)); }E1Eq  
} \U-5&,fP  
template < typename T1, typename T2 > 1b!l+ 8!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X1'Ze,34  
  { & {/ u>,  
  return fn(pk(t1, t2)); aEM#V  
} 87>Qw,r  
} ; (@#Lk"B  
k m|wB4  
``z="oD  
一目了然不是么? >S3 >b  
最后实现bind }N|/b"j9  
<?7~,#AK  
ixH7oWH#  
template < typename Func, typename aPicker > $ta#] >{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #FQVhgc  
  { r 1a{Y8?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ky%%H;  
} nc{ <v  
:)yM9^<D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N}h%8\  
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。 f:0n-me  
UmuFzw^  
十一. phoenix g!8lW   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 'ng/A4  
!{XO#e  
for_each(v.begin(), v.end(), j%h Y0   
( /Rz,2jfRx'  
do_ `qgJE_GC  
[ KAzRFX),  
  cout << _1 <<   " , " 6;*(6$;  
] [<;2C  
.while_( -- _1), OR9){qP  
cout << var( " \n " ) J)-> 7h =  
) sJlKN  
); `!8Z"xD  
]*h}sn=  
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: 19t*THgq  
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 QMY4%uyY!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *)1z-rH`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y^rg%RV  
7KIQ)E'kG|  
SAJ=)h~  
template < typename Cond, typename Actor > k#&SWp=  
class do_while wp*1HnWj8Y  
  { 7A6sSfPUy  
Cond cd; LfApVUm  
Actor act; Hdx|k=-Q^  
public : (I.`bR  
template < typename T > buXG32;  
  struct result_1 mg(56)  
  { L />GYx  
  typedef int result_type; h)vTu%J:  
} ; O2dgdtm  
am3E7u/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gi>_>zStv  
3(&F.&C$$  
template < typename T > tV9C33  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )M 0O=Cl1  
  { ^nF$<#a  
  do `qz5rPyZ  
    { qS|VUy4  
  act(t); JUFO.m^w  
  } UD`Z;F  
  while (cd(t)); I+t38 un%  
  return   0 ; nj`q V  
} 4/WCs$  
} ; y3]"H(  
VH6|(=8  
Z-a(3&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). v6\2m c.  
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。 #.YcIR)  
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(4_X[qD  
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。 t|QMS M?s  
下面就是产生这个functor的类: y03a\K5[KQ  
nV*sdSt  
[frD L)  
template < typename Actor > 6CRPdLTDf  
class do_while_actor {OrE1WHB  
  { 0\nhg5]?  
Actor act; {WOfT6y+  
public : 'a?.X _t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K0=E4>z,`q  
SfSEA^@|  
template < typename Cond > D D;+& fe  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; r~_ /Jj  
} ; t>@3RBEK  
1|w:xG^  
TbAdTmW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 QfWu~[  
最后,是那个do_ :vyf-K 74M  
>/kG5]zxY  
 Rha3  
class do_while_invoker 6x,=SW@4  
  { '/gwC7*-&  
public : Ny7=-]N4{"  
template < typename Actor > DLVs>?Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T4Gw\Z%  
  { GiO#1gA  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0+y~RTAVB  
} &|"I0|tJ  
} do_; YkAWKCOni  
NV(4wlh)y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? maEpT43f  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 xp8f  
最后来说说怎么处理break和continue 8Pr7aT:,  
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。 cPaWJ+c  
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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