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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M 3^p,[9r#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q.#aeqKBP  
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, ;$Wa=wHb  
y};qo'dlt  
9,,1\0-T*  
3#dUQ1qo6  
  class filler 'oo]oeJ-  
  { Cu >pql<O  
public : k (Ow.nkb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} n32?GRp  
} ; mv5!fp_*7  
iud%X51  
BWd?a6nU}  
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: -cG?lEh <  
<F&S   
a"~W1|JC"  
e{"d6pF=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $UKDXQF"  
|>VHV} 4)<  
qWo|LpxWt  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 DD;PmIW  
"|f;   
m|p}Jf!  
A=BpB}b  
二. 战前分析 T%Z`:mf  
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。 ~]N% {;F}  
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 2PRGwK/  
? [ =P  
Oy z=|[^,W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dNIY `u  
  /* --------------------------------------------- */ MECR0S9  
vector < int *> vp( 10 ); 7 0KZXgBy_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^E>}A  
/* --------------------------------------------- */ O#9Q+BD  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jk)U~KGcg  
/* --------------------------------------------- */  xU)~)eK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P||u{]vU  
  /* --------------------------------------------- */ >GqIpfn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9;.dNdg>  
/* --------------------------------------------- */ x< imMJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  d+=;sJ  
y![h  
W&G DE  
x'}{^'}/  
看了之后,我们可以思考一些问题: \,~gA   
1._1, _2是什么? 0\u_ \%[  
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。 WpRi+NC}ln  
2._1 = 1是在做什么? |U12 fuQ  
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。 A*W QdY  
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。 IhUuL0  
@Yy=HV  
[4 "%NY  
三. 动工 ^ .>)*P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5JQq?e)n  
cpf8f i  
Z3 &8(vw  
YAsvw\iseK  
template < typename T > 9'O<d/xj/  
class assignment J0^p\mG  
  { AlGD .K  
T value; B f[D&O  
public : GMd81@7  
assignment( const T & v) : value(v) {} MiN68x9  
template < typename T2 > Ro?yCy:L'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 76xgExOU?C  
} ; =yk#z84<  
tWD*uA b  
V.;0F%zks5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `Q}.9s_ri  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k?1cxY s  
}i?P( Au  
POx~m  
:Ruj;j  
  class holder 61CNEzQ  
  { HnZr RHT 0  
public : B7va#'ne4{  
template < typename T > PE+N5n2Tl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const eF!c< Kcr  
  { ;p1%KmK3  
  return assignment < T > (t); RDk{;VED{  
} S =eP/  
} ; *9*6n\~aI  
>(*jL  
<Eq^r h  
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 sdj  
l0Y(9(M@  
  static holder _1; 0G;RMR':5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ai#0ZgO  
[96|xe\s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7?b'"X"  
而不用手动写一个函数对象。 K@%.T#  
6<FJ`l]U9  
Ci=c"JdB  
/\h&t6B1  
四. 问题分析 ,NKDEcw]  
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。 0p:n'P  
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。 ^25$=0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 NcRY Ch  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 XA>@0E>1r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ZJ  u\  
'^}l|(  
五. 问题1:一致性 5zfPh`U>1  
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?| ExV>s*y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z_CBOJl#C!  
c7'I'~  
struct holder ln#Lx&r;|  
  { )=ZWn,ZB  
  // xs+MvXTC  
  template < typename T > : !J!l u  
T &   operator ()( const T & r) const .,UpI|b  
  { rEz=\yY^j'  
  return (T & )r; B4_0+K H  
} X|@|ZRN  
} ; *}A J7]  
/k(0}g=\  
这样的话assignment也必须相应改动: :1=mNrg  
Jc:*X4-'  
template < typename Left, typename Right > .Mdxbs6.C  
class assignment og!Uq]U/y  
  { \"5%w *vl  
Left l; \<a(@#E*~  
Right r; 67')nEQ9  
public : sR ~1J4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =A GsW  
template < typename T2 > K%$%9y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xsV(xk4  
} ; $yHlkd`Y  
s0qA8`Yu  
同时,holder的operator=也需要改动: 2y v'DS  
mf^(Tq[  
template < typename T > p8Ts5n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Azq,N@HO  
  { ; Rt?&&W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )!e-5O49r  
} 2Cj?k.Zk  
dEJ>8e8  
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。 %dKUB4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,=R->~ J  
)9l5gZX'I  
return l(rhs) = r; +^{yJp.H#  
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。 mdtq-v  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: j ]F  Zy  
/0\m;&  
template < typename Tp > @$4(!80-  
class constant_t ^t?P32GJ  
  { Ik(TII_  
  const Tp t;  5!NK  
public : km4::'(6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f'TdYG  
template < typename T > =uIu0_v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XW%!#S&;X  
  { Cj31'  
  return t; Y_xPr%%A  
} GadQ \>  
} ; 4-lEo{IIM  
d {T3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;sS N  
下面就可以修改holder的operator=了 YJ_LD6PL9  
:(!il?  
template < typename T > AJI,>I,}}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9=&LMjTQ  
  { ZBB^?FF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yo#&>W  
} LTm2B_+  
.UU BAyjm  
同时也要修改assignment的operator() oZA?}#DRl  
'/Hx0]V  
template < typename T2 > ix=HLF-0zC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @c9VCG D  
现在代码看起来就很一致了。 ezY _7  
"'~'xaU!=a  
六. 问题2:链式操作 JD^(L~n]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 '@3hU|jO!  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 wh<+.Zp  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ,9`sC8w|  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 e3yBB*@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w<lHY=z E  
3BDAvdJ4.  
template < typename T > {r#2X1  
struct result_1 hp@g iu7  
  { NgaX&m`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tT ~}lW)Y  
} ; .|NF8Fj  
f.!)O@HzH  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Rq%g5lK  
Vp  .($  
template < typename T > fq~ <^B  
struct   ref k^}8=,j}  
  { mA|!IhM  
typedef T & reference; .nJErC##  
} ; loZJV M  
template < typename T > ?H#]+SpOcv  
struct   ref < T &> }:5AB93(  
  { sZ/~pk  
typedef T & reference; eva-?+n\q  
} ; s+gZnne  
)Fe-C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F0t!k>  
l4I@6@  
template < typename T > ZTfs&5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const TyY[8J|  
  { `7zz&f9dDX  
  return l(t) = r(t); 0Y,_ DU  
} =toqEm~  
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。 j{?,nJdQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 E5w. wx  
K, ae-#wgb  
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 0zCe|s.S&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "2o,XF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "gADHt=MIR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qPK3"fzH  
最后的布局是: _%Sorr  
                Add C\Qor3];  
              /   \ AB'q!7NR  
            Divide   5 RLOB  
            /   \ L1D{LzlBti  
          _1     3 b*LEoQSl0V  
似乎一切都解决了?不。 >:%i,K*AM  
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。 M;V (Tf  
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。 *A':^vgk  
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: 6q RZ#MC  
I8;pMr6  
template < typename Right > |kyxa2F{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wrv-"%u)  
Right & rt) const ?vuM'UH-  
  { WX&Man!f  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WHk/Rg%<  
} axW3#3#`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -yHVydu=  
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。 RUC V!L  
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。 *lRP ZN  
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。 oqH811  
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。 8  !]$ljg  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? \Q7Nz2X  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: R ,-y  
9!zUv:;  
template < class Action > 2siUpmX  
class picker : public Action Gnop  
  { !:PF |dZ  
public : FVNxjMm,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R| [mp%Q  
  // all the operator overloaded S/Pffal  
} ; HUiW#x%;  
vi')-1Y KM  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 w'oP{=y[  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ) E.KB6  
/~)vma1<  
template < typename Right > rs2G{a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +e+hIMur  
  { u POmi F  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XP~bmh,T,  
} ;|Id g"2  
/Aoo h~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > H RJz  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 lp3 A B  
7K>FC T  
template < typename T >   struct picker_maker &;S.1tg  
  { t-*oVX3D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; H6X]D"Y,  
} ; Ve#VGlI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2j&-3W$^  
  { e@"1W  
typedef picker < T > result; 6Ko[[?Lf[  
} ; E5qh]z (  
% \p:S)R  
下面总的结构就有了: ]CsF} wr'z  
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。 ]`)50\pdw  
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。 Mk9'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 pt.0%3  
至此链式操作完美实现。 UhQ[|c  
XF(0>-  
L/dG 0a@1X  
七. 问题3 H)S" `j  
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。 sJo]$/?F  
,Q!sns[T  
template < typename T1, typename T2 > k0~mK7k  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Se/VOzzg  
  { U\'.rT[#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NKf][!bi  
} 6KC.l}Y*  
a<9gD,]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: Q= IA|rN  
HTiqErD2_  
template < typename T1, typename T2 > |!:ImX@  
struct result_2 tn!z^W  
  { n:d]Z2b  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; HEHTj,T  
} ; IH8^ fyQ`  
u&Ts'j  
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? |:Gz9u+  
这个差事就留给了holder自己。 Hf!o6 o  
    Hv2t_QjKT  
T^.;yU_B?  
template < int Order > Lsa&A+fru  
class holder;  Ht| No  
template <> gjB36R  
class holder < 1 > }PdS?[R  
  { 7wS )'zR;  
public : +M-x*;.  
template < typename T > ZlD\)6 dZ  
  struct result_1 H1X38  
  { K0$8t%Z.  
  typedef T & result; ; mnV)8:F  
} ; ^Uss?)jN4  
template < typename T1, typename T2 > ep`WYR|B  
  struct result_2 tj/X 7|  
  { rUvjc4O}  
  typedef T1 & result; 4#Wczk-b  
} ; `(s&H8x#  
template < typename T > P @N7g`u3}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >MD['=J[d  
  { 0 Y[LzLn  
  return (T & )r; WBT/;),}:  
} R{Q*"sf  
template < typename T1, typename T2 > U5Say3r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R&}"En`$s  
  { F|p&v7T  
  return (T1 & )r1; 1sp>UBG  
} j}R!'m(P'  
} ; <y#-I%ed  
H0<(j(JK  
template <> |>o]+V  
class holder < 2 > Tbv", b  
  { h?E[28QB  
public : 8OE=7PK  
template < typename T > 3\_ae2GW  
  struct result_1 T(t@[U2^  
  { kSx^Uu*  
  typedef T & result; L1=+x^WQ  
} ; %xZYIY Kf  
template < typename T1, typename T2 > BUT{}2+K  
  struct result_2 2@K D '^(  
  { _h|rH   
  typedef T2 & result; *ue- x!"c  
} ; /Y$UJt  
template < typename T > eF+:w:\h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g-`HKoKe  
  { C "XvspJ  
  return (T & )r; G|eY$5!i  
} rMRM*`Q2  
template < typename T1, typename T2 > ^<X+t&!z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N~7xj?  
  { !$&k@#v:  
  return (T2 & )r2; K=,nX7Z5  
} )p*I(y  
} ; VN!`@Ci/  
S+(TRIjk  
#'5|$ug[  
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> >。 ):"Z7~j=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: umPd+5i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q;r9>E!  
48;6C g  
return l(i, j) = r(i, j); ct,B0(]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X"_,#3Ko!  
gc``z9@Xg  
  return ( int & )i; }uWIF|h~  
  return ( int & )j; .B 2?%2S  
最后执行i = j; *J^l r"%c  
可见,参数被正确的选择了。 o5=1  
Q9,H 0r-%  
lS"g[O+  
69#mj*p@+  
mS?.xu  
八. 中期总结 K@av32{  
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: Ln6\Iis  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G.v zz-yG  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 q@K8,=/.#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !RX\">z  
05= $Dnv  
/{Ff)<Q.Z  
I5EKS0MQ!  
j{k]8sI,H]  
( R2432R}J  
九. 简化 UjCQ W:[  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 6)<g%bH!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (-k`|X"  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 1, 5"sQ$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tQ!p<Q= $)  
  +-*/&|^等 ee7#PE]}  
2. 返回引用。 |'@c ~yc  
  =,各种复合赋值等 #rZF4>c  
3. 返回固定类型。 -+vA9,pI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) W(jXOgs+_  
4. 原样返回。 B~S"1EE[  
  operator, _X ?W)]:  
5. 返回解引用的类型。 Td!@i[6%H  
  operator*(单目) kb"g  
6. 返回地址。 b{T". @b  
  operator&(单目) "},0Cs  
7. 下表访问返回类型。 ODS8bD0!i  
  operator[] X|o;*J](  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :r5DR`Rfm  
  operator<<和operator>> K)NB{8 _  
B[XVTok  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 =W+ h.?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /u hA\m(  
uu08q<B5b)  
template < typename Left > TL^af-  
struct value_return nR%ASUx:Y  
  { 06hzCWm#  
template < typename T > zj~(CNE  
  struct result_1 =&Dt+f&  
  { "ecG\}R=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]J<2a`IK!  
} ; bbGSh|u+P  
luA k$Es  
template < typename T1, typename T2 > [!^Q_O  
  struct result_2 8sMDe'  
  { +7yirp~`K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y2"PKBK\_  
} ; Xx.4K>j+j  
} ; 3O{*~D&n  
?&qa3y)wX:  
1oD1ia#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _8*}S=  
~!PAs_O  
下面我们来剥离functor中的operator() SZ/}2_;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Xr?(w(3  
2oY.MQD7iW  
return l(t) op r(t) 4J#F;#iA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +y%"[6c|  
return op l(t) lrn3yDkR?  
return op l(t1, t2) CcF$?07 i  
return l(t) op f?KHp|  
return l(t1, t2) op aQ@9(j> F  
return l(t)[r(t)] 5U%J,W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n^} -k'l  
cJ CKxj  
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: +sN'Y/-  
单目: return f(l(t), r(t)); Yd} Jz  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); XUI9)Ne  
双目: return f(l(t)); $-HP5Kj(k-  
return f(l(t1, t2)); F0 yvV6;  
下面就是f的实现,以operator/为例 g43j-[j)  
,tt .oF|  
struct meta_divide 5m.{ayE  
  { N^G $:GC  
template < typename T1, typename T2 > _(#HQd,i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) uc.dtq!   
  { U[4Xo&`  
  return t1 / t2; ll]MBq  
} KKrLF?rc  
} ; A&HN7C%X  
+[LG>  
这个工作可以让宏来做: U;o$=,_p  
bn$('  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z%lu%   
template < typename T1, typename T2 > \ YY! Lv:.7>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [r[IWy(}  
以后可以直接用 .f1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }OQaQf9V{  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 U9?fUS  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) % oPt],>  
{P'_s ]B)  
5y 9(<}z  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @W4tnM,#  
.G ^-. p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #hp 7@ Tu  
class unary_op : public Rettype 'H19@b5rx  
  { *En29N#a{  
    Left l; 7H$I9e  
public : [uJfmrEH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6MewQ{hi  
fGeDygV^`  
template < typename T > y4@zi"G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E{LLxGAEZ  
      { oFO)28Btv  
      return FuncType::execute(l(t)); r JvtE}x1  
    } OouIV3  
u[{j;l(  
    template < typename T1, typename T2 > "aU) [  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q=EHB5!q  
      { A` 'k5uG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $#ve^.VHv  
    } -Kas9\VWEw  
} ; :4Gc'b R  
qjcPJ  
@r.w+E=  
同样还可以申明一个binary_op n7|8`? R^  
p)u?x)w=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Po)!vL"   
class binary_op : public Rettype j&(Yk"j+  
  { Ipp#{'Do  
    Left l; P{bRRn4Z  
Right r; GiZv0>*x  
public : Mr0<b?I  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <W>T!;4!  
8 vp*U  
template < typename T > |w{}h6 a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2bs={p$}a  
      { 3j I rB%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); jkQ%b.a  
    } y[D8rFw  
f:\)oIW9Kk  
    template < typename T1, typename T2 >  46^9O 5J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >U~{WM$"Y  
      { `{Jo>L .  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); a-cLy*W,~  
    } Lhts4D/V7  
} ; rIh"MQvi[  
g3Xa b  
l.@v@T(/  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 #`HY"-7m_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9a6ij*#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y6hb-: #1  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 qxQuXF>:#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <Jf[N=  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 |3bCq(ZR\P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 s3/iG37K  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) nF)b4`Nd  
下面是修改过的unary_op f@j)t%mh  
_.{I1*6Y2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >1$ vG  
class unary_op :Rroz]*  
  { N|rB~  
Left l; baO'FyCs9&  
  HM]mOmL90N  
public : RPB%6z$  
t:O"t G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} KLBX2H2^0  
( kKQs")  
template < typename T > ^. p d'  
  struct result_1 +_T`tmQ  
  { W=S<DtG2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *U mWcFoF  
} ; zR!p-7_w  
jU9\BYUg  
template < typename T1, typename T2 > )Jaq5OMA/  
  struct result_2 iLbf:DXK(  
  { n/6qc3\5i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r$cq2pkX  
} ; ~PtIq.BY  
@2;/-,4O  
template < typename T1, typename T2 > fP KFU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z[sP/{~z  
  { k9_c<TSzu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ncr*F^J4  
} YAsE,M+  
=j~vL`d2]  
template < typename T > TF %MO\!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;{Nc9d  
  { |[W7&@hF  
  return OpClass::execute(lt(t)); ccY! OSae  
} UOa n  
:pCv!g2  
} ; P#l"`C /  
k^#+Wma7  
{g]Mx|5Q  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug XQPlhpcv  
好啦,现在才真正完美了。 U~GQ JR  
现在在picker里面就可以这么添加了: )gHfbUYS  
)?MUUI:  
template < typename Right > 0a}a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @~CXnc0  
  { ^1-Vd5g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )Y &RMYy  
} I /z`)  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 GO]5~ 4k  
5L y Wg2  
UJiy] y  
i@L_[d^|j`  
C0}@0c  
十. bind 60#eTo?}o  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !T"jvDYH  
先来分析一下一段例子 IwVdx^9  
045_0+r"@  
`LOW)|6r`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} sXwa`_{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 F #)@ c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 E<[ Y KY  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 fZavZ\qU  
我们来写个简单的。 Q;?rqi ,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ih<.2  
对于函数对象类的版本: _$P1N^}Zs  
n+57# pS7  
template < typename Func > NHQi_U  
struct functor_trait rK[;wD<  
  { t Uk)S  
typedef typename Func::result_type result_type; Bp-e< :  
} ; d T7!+)s5-  
对于无参数函数的版本: ;R([w4[~  
3_ ZlZ_Tq  
template < typename Ret > [tk6Kx8a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M.9w_bW]#D  
  { WRp0.  
typedef Ret result_type; dUH+7.\  
} ; Yy'CBIq#f  
对于单参数函数的版本: =`ECM7  
|@BX*r  
template < typename Ret, typename V1 > [=TD)o>W(p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vMzBp#MT  
  { i:|e#$x  
typedef Ret result_type; _>E=.$  
} ; @y2cC6+'t  
对于双参数函数的版本: >0JC u^9  
;R]~9Aan  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > z#B(1uI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d*_rJE}B  
  { l?B=5*0  
typedef Ret result_type;  joBS{]  
} ; E1s~ +  
等等。。。 vP%}XEF  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'Pe;Tp>`  
no(or5UJ  
template < typename Func > @~bP|a  
struct func_return LT#EYnG  
  { 3<>DDY2bl  
template < typename T > cHC4Y&&uZ  
  struct result_1 mLfY^&2Pr  
  { @=6oB3tQA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bT^(D^  
} ; ^B!()39R?  
<+Gf!0i  
template < typename T1, typename T2 > jJD*s/o  
  struct result_2 iu.Jp92  
  { 7/K L<T9@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lS]6Sk Z6  
} ; 2(f-0or(  
} ; <;*w97n  
[)?yH3  
ft1V1 c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 aVZ/e^kk-  
S 3s6  
template < typename Func, typename aPicker > X>%li$9J.  
class binder_1 TZhYgV  
  { 48Jt1^  
Func fn; =fJ  /6  
aPicker pk; J7HY(7Nx  
public : pV O{7I  
Y+h ?HS  
template < typename T > &F8*>F^7  
  struct result_1 v]#[bqB.b  
  { i>KgkRZL#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; P#}vi$dZ  
} ; <}G/x*N  
rv c%[HfW;  
template < typename T1, typename T2 > 1DlXsup&?#  
  struct result_2 =7[}:haB{  
  { ?R_fg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A b+qLh&?  
} ; NA$%Up  
*z};&UsF{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} I|wC`VgB  
B`YD>oCN  
template < typename T > CwD=nT5`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `I8ep=VZ  
  { PQUJUs  
  return fn(pk(t)); Z3U%Afl2{  
} mWU d-|Ul  
template < typename T1, typename T2 > h]vEXWpG]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :!^NjO  
  { Wt.['`c<  
  return fn(pk(t1, t2)); 7K1_$vd  
} Pif-uhOk%  
} ; %rV|{@J `  
L)qUBp@MW  
}a;H2&bu  
一目了然不是么? egAYJK-,!  
最后实现bind qcC(#0A>  
z<%dWz  
"ruYMSpU  
template < typename Func, typename aPicker > 3 2"f'{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) T[<554  
  { raZkH8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?_r{G7|D  
} G7i0P j  
N)PkE>%X  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9z`72(  
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。 .<Ays?  
putRc??o;  
十一. phoenix ui-]%~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^CgN>-xZ?#  
ttls.~DG  
for_each(v.begin(), v.end(), wp83E,  
( Bw~jqDZ}|  
do_ 6uTC2ka[&R  
[ %`~+^{Wp  
  cout << _1 <<   " , " x4h.WDT$  
] G9Noch9 g  
.while_( -- _1), 4Dy1M}7  
cout << var( " \n " ) @R<z=n"  
) W.%p{wB |  
); 9m)gp19YA  
LG:d  
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: XpYd|BvW  
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 e.^?hwl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K4]#X"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *sau['Ha  
i6$HwRZm#  
L2_[M'  
template < typename Cond, typename Actor > Q}cti /  
class do_while lEw;X78+  
  { Yf/e(nV  
Cond cd; +43~4_Oj  
Actor act; ^Ku]8/ga  
public : l`uMtv/Wp  
template < typename T > C/QrkTi=  
  struct result_1 $|@pY| f  
  { $xK\$kw\  
  typedef int result_type; n^b CrvD  
} ; \RtFF  
V(:wYk?ZR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >?_}NZ,y  
y^[t3XA6Q  
template < typename T > ]O{i?tyX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _q}Cnp5  
  { CI\yP@DQ4  
  do J{\(Y#|rHs  
    { ;<mcvm  
  act(t); Mlr'h}:H  
  } j9yOkaVEg  
  while (cd(t)); |i~-,:/-Y  
  return   0 ; BsL+9lNue  
} @!j6y (@  
} ; 8TG|frS  
P{BW^kAdH  
D?UURURf  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). W /*?y &  
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。 m 9\"B3sr  
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。 sCP|d`'  
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。 c##tP*(  
下面就是产生这个functor的类: `.dwG3R  
*B \ @L  
6!?] (  
template < typename Actor > V;^N:I\js  
class do_while_actor FFcIOn  
  { +'+ Nr<  
Actor act; X y`2ux+>/  
public : XR 3 dG:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >I<}:=   
[La}h2gz  
template < typename Cond > .'$8Hj;@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  zY7M]Az  
} ; Q`NdsS2  
:WsHP\r  
/Oi(5?Jn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z {:;LC  
最后,是那个do_ RZKx!X4=q  
Z_edNf }|  
D(TG)X?  
class do_while_invoker N{ $?u  
  { 2+?W{yAEi  
public : *DXX*9 0  
template < typename Actor > ?B$L'i[l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F6{/iF  
  {  I{ki))F  
  return do_while_actor < Actor > (act); = Ezg3$%-  
} xK)<7 63q>  
} do_; M2RkrW#  
)siW c_Z4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Xit@.:a;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Nd_A8H,&B  
最后来说说怎么处理break和continue e M5-v-  
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。 n%G[Y^^,  
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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