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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gB?#T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e+S%` Sg  
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, XI pXP,Yy  
;i1H {hB  
:.@gd7T  
z}Xn>-N-  
  class filler ?g!py[CrE  
  { norWNm(n  
public : W"$'$ h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G|.>p<q   
} ; <pz;G}  
$U<xrN>O  
,Xao{o(  
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: CfAX,f"ZP  
bd9]'  
,1od]]>(O  
^oj)#(3C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); v50=D/&w  
afH`<!  
7j5l?K-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N[czraFBD}  
2 rne=L  
U nGG%  
53#7Yy  
二. 战前分析 P#6y  
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。 0F)Y[{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 Qb6s]QZEV  
,xNuc$8Jd  
p1CY?K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &c0U\G|j  
  /* --------------------------------------------- */ ZY=x$($f  
vector < int *> vp( 10 ); @2]_jW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  z>hA1*Ti  
/* --------------------------------------------- */  |G{TA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7\eN 8+  
/* --------------------------------------------- */ -k= 02?0p+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); we!}"'E;  
  /* --------------------------------------------- */ C;M.dd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nxCwg>  
/* --------------------------------------------- */ !|hv49!H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2?#IwT'  
n a_Y<R`  
}h>QkV,{2  
pGh2 4E  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8I3"68c_a  
1._1, _2是什么? jCxw|tmgq  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 -Y{P"!p0  
2._1 = 1是在做什么? nUD)G<v  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ZEp UHdin  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 IA! ( 'Ks  
-ZBk^p  
sd xl@  
三. 动工 s7#w5fe  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @u#Tx%  
._Wm%'uX  
XX#YiG4|J  
'3 5w(  
template < typename T > j-ZKEA{:1  
class assignment I HgYgn  
  { `XS6t)!ik  
T value; UJ<eF/KSmG  
public : ~Qeyh^wo  
assignment( const T & v) : value(v) {} dr'#  
template < typename T2 > kK>PFk(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } CQ9B;i`  
} ; s `U.h^V  
q0,Diouq  
7'k+/rAO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (%D*S_m'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7g[T#B'/x,  
" P c"{w  
%s6|w=.1  
!O~EIz  
  class holder y4^6I$M7V  
  { !inonR  
public : :Em[> XA  
template < typename T > Ni7~ Mjjt  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9K-=2hvv  
  { ;<O Iu&,*  
  return assignment < T > (t); 3~iIo&NZ  
} |9$K'+'  
} ; t 5g@t0$  
WgF Xv@Jjt  
T1.`*,t)=  
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: wz3BtCx  
Ox#%Dm2  
  static holder _1; Y<0 [_+(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 # XE`8$  
E=+v1\t)]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a=>PGriL  
而不用手动写一个函数对象。 ZaBGkDX5  
3iMh)YH5b  
sg RY`U.C  
fH-V!QYGF  
四. 问题分析 TL lR"L5  
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。  A M8bem~  
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。 o|F RG{TJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J39,x=8LL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 WLqwntzk  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %{Ez0XwGCn  
4 IuQQ  
五. 问题1:一致性 C(qqGK{  
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?| uU=O0?'zq  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 x<W`2Du  
Y; JV9{j  
struct holder maW,YOyRN  
  { R] L|&{   
  // ~ x- R78'  
  template < typename T > ;& ny< gQ  
T &   operator ()( const T & r) const M[LjN  
  { z-<U5-'  
  return (T & )r; B/hL  
} N,6(|,m  
} ; tEhYQZ  
ppH5>Y 6c  
这样的话assignment也必须相应改动: R`sU5:n  
>jMq-#*4  
template < typename Left, typename Right > i'aV=E5  
class assignment Rl@k~;VV  
  { `&xo;Vnc  
Left l; vs}_1o  
Right r; B/u0^!  
public : :\[W]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @5jJoy(mX@  
template < typename T2 > Exd$v"s Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6fV%[.RR  
} ; sJu^deX  
Ad!= *n  
同时,holder的operator=也需要改动: /<,LM8n  
@LZ'Qc }@  
template < typename T > ,*ZdM w!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #/!fLU@  
  { DA;,)A&=Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "5Orj*{  
} y8=p;7DY  
s8 S[w   
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。 {YnR]|0&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 n%GlO KC  
PEqO<a1Z8  
return l(rhs) = r; c@H:?s!0R  
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。 G Xx7/X  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )* 5R/oy,  
)bN|*Bw3  
template < typename Tp > ) in hPd  
class constant_t =8FV&|fP  
  { "|<6 bA  
  const Tp t; G&8)5d[  
public : KZ_d..l*W  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -ZwQL="t  
template < typename T > x|C[yu^c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T;!7GW4E ?  
  { pt[H5  
  return t; MR:GH.uM:  
} T 1'8<pJ^  
} ; *9V;;bY#  
z/09~Hc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 DL0jA/f  
下面就可以修改holder的operator=了 6~g`B<(?  
c|?0iN  
template < typename T > F|.,lb |L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $ qOV#,@  
  { IoUQ~JviA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6b& <5,=d:  
} m]LR4V6k|  
" o.V`Bj  
同时也要修改assignment的operator() a|aRUxa0"  
H{}0- 0o  
template < typename T2 > f`Km ctI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } lFvRXV^+f  
现在代码看起来就很一致了。 :6R0=oz  
mY[s2t  
六. 问题2:链式操作 g+shz{3zvz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ACQbw)tiv}  
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。 OT-!n  
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。 m=;0NLs4  
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。 29eg.E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z(g9rz']0  
Fh  t$7V  
template < typename T > Z#H] yG  
struct result_1 q:2Vw`g'  
  { $r0~& $T&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x\HHu]  
} ; LObS 7U  
Bqo8G->  
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: xRu m q  
$gKMVgD"  
template < typename T > |.kYomJ   
struct   ref Hj&mwn]  
  { pPr/r& r  
typedef T & reference; rHhn)m  
} ; ] Tc!=SV  
template < typename T > cH$zDm1  
struct   ref < T &> />1Ndj  
  { 2 de[ yz  
typedef T & reference; BGAqg=nDV  
} ; QEd>T"@g  
&n:3n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r2:n wlG  
Ec !fx\  
template < typename T > GS),rNBur  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const > Y7nq\  
  { BLc&q)  
  return l(t) = r(t); GL4-v[]6I  
} a`SQcNBf*  
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。 S 6e<2G=O  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o80?B~o  
+RIG8w]  
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 ziFg+i%s  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B^4D`0G[4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j9)WInYc:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,SEC~)L  
最后的布局是: {P'TtlEp  
                Add tnx)_f  
              /   \ 'k|?M  
            Divide   5 v9Kx`{1L  
            /   \ "YIrqk  
          _1     3 Y6LoPJ  
似乎一切都解决了?不。 ?~G D^F  
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。 X6_m&~}15  
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。 UdBP2lGd  
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: \9[_*  
hVvPI1[2  
template < typename Right > H)XHlO^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 45cMG~]p  
Right & rt) const f<!3vAh  
  { fBgW0o.Bu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^T}6o Ud  
} FmU>q)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8u+FWbOl]  
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。 B o@B9/ABv  
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。 ` oBlv  
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。 "S$4pj`<  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 x,kZ>^]&b  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? [X >sG)0S~  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ] r8 hMv  
^1d"Rqtv  
template < class Action > QBi&Q%piy  
class picker : public Action lTNfTO^  
  { u_0&`zq  
public : ppv/ A4Kv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ave{ `YD  
  // all the operator overloaded C[cNwvz  
} ; NzRpI5\.  
%m8;Lh- X  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 >s\j/yM  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: KEfn$\  
ujF*'*@\  
template < typename Right > l=jfgsjc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lYZ5FacqC  
  { E_VLI'Hn?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .gmNE$d  
} J N5<=x5r  
_ZgIm3p0A  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > GWs[a$|  
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。 99T_y`df  
nxzdg5A(w  
template < typename T >   struct picker_maker  ZzDE  
  { &p\fdR4e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +-=o16*{ !  
} ; p h[ ^ve  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z"`q-R }m  
  { 3`9H  
typedef picker < T > result; D;@*  
} ; zu6Y*{$>g  
I+ZK \?Rs  
下面总的结构就有了: =ytB\e  
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。 '\[o>n2  
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。 oH/6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U1&pcwP  
至此链式操作完美实现。 J \iyc,M<M  
mp2J|!Lx  
eT??F  
七. 问题3 vB0O3]  
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。 'qRK6}"T  
>UTAk  
template < typename T1, typename T2 > RfP>V/jy5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vc!` BiH  
  { 0Xmp)_vba  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2t h\%  
} n[zP}YRr  
k(Z+(Y'{q~  
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: "*o54z5"  
y( M-   
template < typename T1, typename T2 > _I;+p eq  
struct result_2 L,Jl# S  
  { /I2RU2|B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~.4-\M6[  
} ; TV$Pl[m   
(<?6X9F:N  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? V=";vRS8  
这个差事就留给了holder自己。 ?2ZggV  
    b-}nv`9C  
>h3r\r\n3  
template < int Order > +dWx?$n  
class holder; q$vATT  
template <> S4RvWTtQV  
class holder < 1 > m&)5QX  
  { L(tA~Z"k  
public : !;'. mMO&%  
template < typename T > r&AX  
  struct result_1 g?V>+oMx  
  { nBs%k!RR  
  typedef T & result; qx0RCP /s  
} ; ( yk^%  
template < typename T1, typename T2 > 7.4Q  
  struct result_2 \VL[,z=q.  
  { R["2kEF  
  typedef T1 & result; w3lR8R]  
} ; )zK`*Fa az  
template < typename T > neW_mu;~Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8y;W+I(71  
  { <1tFwC|4BJ  
  return (T & )r; *hI  
} Kp") %p#  
template < typename T1, typename T2 > :O:Rfmr~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /s.O3x._'  
  { 4^1B'>I  
  return (T1 & )r1; @fR^":.h  
} uPk`9c52%  
} ; +5pK[%k  
TK.a6HJG  
template <> 2.)@u~^Q  
class holder < 2 > T:+%3+;a  
  { F"O{eK0T  
public : sY__ak!>  
template < typename T >  j I  
  struct result_1 tjZ.p.IlG  
  { %)[mbb  
  typedef T & result; %MyA;{-F6  
} ; @MIBW)P<  
template < typename T1, typename T2 > jRN*W2]V  
  struct result_2 .uzg2Kd_  
  { #~um F%#  
  typedef T2 & result; ND[u$N+5x"  
} ; |He,v/r  
template < typename T > l,}{Y4\G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KE\p|Xi  
  { t ZUZNKODW  
  return (T & )r; B<c7&!B  
} 2 g"_ *[  
template < typename T1, typename T2 > iTgGf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -|^}~yOx0=  
  { b#0y-bR  
  return (T2 & )r2; j`I[M6Qxh  
} 7sECbbJT  
} ; 5Cxh >,k  
"Y@rNmBj  
BcaMeb-Z  
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> >。 kR%bdN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: WrhC q6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +}c '4hRv  
#*uSYGdc  
return l(i, j) = r(i, j); 65bLkR{0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?Dro)fH1  
5T,Doxo  
  return ( int & )i; lcgT9 m#  
  return ( int & )j; Tyu]14L  
最后执行i = j; 7kU:91zR  
可见,参数被正确的选择了。 REnd# V2x  
w)-@?jN  
87%t=X  
P9Hv){z  
sZFIQ)b9  
八. 中期总结 q q}EXq^  
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: IdTeue  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4kGA`XhS*  
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 k]tq3.[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v0!>":  
>B$ZKE  
Kx9Cx 5B  
dq%N,1.F  
Q:Q) -|,  
C 5QPt  
九. 简化 ay6G1\0W  
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。 N#{d_v^H?d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 LXj2gsURu%  
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: >nmby|XtW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e#Jx|Ej=  
  +-*/&|^等 #.p^ S0\pw  
2. 返回引用。 a9z|ef  
  =,各种复合赋值等 "UVqkw,vt  
3. 返回固定类型。 DUf=\p6`f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) m`C(y$8fU  
4. 原样返回。 V x1C4  
  operator, j &)Xi^^  
5. 返回解引用的类型。 :P`sK&b_  
  operator*(单目) RC Fb&,51  
6. 返回地址。 GL&ri!,  
  operator&(单目) f9H;e(D9]  
7. 下表访问返回类型。 ]d?`3{h9LD  
  operator[] flTK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pc&/'zb  
  operator<<和operator>> vC~];!^  
8r /]Q  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 xdp!'1n."g  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |RwpIe8~  
p,}-8#K[  
template < typename Left > ^_3idLE  
struct value_return x!bFbi#!"  
  { ?KpHvf'  
template < typename T > !o~% F5|t  
  struct result_1 V1Dwh@iS  
  { (:E_m|00;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e:{v.C0ez  
} ; .$)'7  
#C,M8~Q7  
template < typename T1, typename T2 > 4xhV +Y  
  struct result_2 G T#hqt'1x  
  { ,(Fo%.j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /s& xI  
} ; YIb5jK `  
} ; *%(8z~(\  
v=nq P{  
]]@jvU_?kS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Fh& ` v0  
`g6XVa*%#  
下面我们来剥离functor中的operator() ;k^wn)JE$  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  bW<_K9"  
[CBA Lj5  
return l(t) op r(t) yXS ~PG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k\|G%0Jw  
return op l(t) #T Cz$_=t  
return op l(t1, t2) z=<T[Uy  
return l(t) op a#FkoA~M  
return l(t1, t2) op CyO2Z  
return l(t)[r(t)] p%,:U8fOR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ElhTB  
x*}j$n(Oa  
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: {YWj`K  
单目: return f(l(t), r(t)); S%uH*&`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); sR,]eo<p&  
双目: return f(l(t)); *X\i= K!  
return f(l(t1, t2)); 1i#uKKwE  
下面就是f的实现,以operator/为例 :s+AIo6  
rxCEOG  
struct meta_divide jV8mn{<  
  { +`9 ]L]J]4  
template < typename T1, typename T2 > 2<>n8K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X}p#9^%N  
  { 9>u2; 'Ls  
  return t1 / t2; &#v^y 3r  
} A=!&2(  
} ; "C.'_H!Ex  
CCfuz&  
这个工作可以让宏来做: z*ZEw  
2\l7=9 ]\3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ pl Ii  
template < typename T1, typename T2 > \ K CJ zE>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1qbd6D|t  
以后可以直接用 (7`goi7M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'IBs/9=ZC  
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 Dk|S`3  
(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。。。) -(~Tu>KaH  
l"o@.C} f/  
QKc3Q5)@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 6=A2Y:8  
}M?GqA=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \$ ^z.  
class unary_op : public Rettype \lCr~D5  
  { &}32X-~y  
    Left l; ^i_mGeu  
public : l>h%J,W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} n|lXBCY7K  
h'^7xDw  
template < typename T > _X;^'mqf~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LdI)  
      { iq,qf)BY.|  
      return FuncType::execute(l(t)); w_@N T}  
    } VE4!=4  
4Cke(G  
    template < typename T1, typename T2 > ~cy/\/oO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WRZi^B8 @  
      { `GC7o DL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); dG.s8r*?M  
    } 3ag*dBbs  
} ; MHVqRYz  
<%hSBDG!x  
bBAZr`<&U  
同样还可以申明一个binary_op !FipKX  
U4%d #  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GBu&2}  
class binary_op : public Rettype  LD: w wH  
  { d?WA}VFU  
    Left l; dMw7Lp&  
Right r; ` B) ~  
public : XD{U5.z>y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1""9+4  
!tCw)cou  
template < typename T > ,Bp\ i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gC;y>YGP  
      { Z}f$ KWj  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); X/lLM`  
    } i96Pel  
AR`X2m '  
    template < typename T1, typename T2 > 7A8jnq7m/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eHF#ME  
      { I8gGP'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ldrKk'S,B  
    } P .3j |)NW  
} ; Im{50%Y  
Vi23pDZ5  
V;L^q?v !  
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 x8.7])?w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }DxXt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Me yQ`%  
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。 d,iW#,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5xwztcR-  
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。。。 Vky~yTL)\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 UMm<HQ  
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) SW UHHl  
下面是修改过的unary_op wg^#S  
&fdH HN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m;WUp{'  
class unary_op  "@Bc eD  
  { Xlw&hKS  
Left l; C 6Bh[:V&  
  2uZ <q?=  
public : :1q+[T/ @  
A1{P"p!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jiYYDGs77  
%h g=@7,|  
template < typename T > ~1`.iA  
  struct result_1 SOE#@{IXBa  
  { <_uLf9j a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dI5Z*"`R9  
} ; lu`\6  
mG7Wu{~=U  
template < typename T1, typename T2 > Z6!MX_ep  
  struct result_2 UA!h[+Z  
  { D5\$xdlJy  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dD1`[%  
} ; /YR*KxIx  
O4$ra;UM`  
template < typename T1, typename T2 > Kw3fpNd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^-w:D  
  { =2s 5>Oz+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); R5ZnkPEA  
} r7c(/P^$G  
}+nC}A"BC  
template < typename T > NOP~?p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lzBy;i  
  { Ht5 %fcD  
  return OpClass::execute(lt(t)); Qpndi$2H!  
} j.uN`cU!  
|0U"#xkf  
} ; $B7<1{<=W  
5UVQ48aT  
+[UFf3(ON  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Vpt)?];P  
好啦,现在才真正完美了。 R<Ojaj=V  
现在在picker里面就可以这么添加了: zawU  
RU,f|hB 4  
template < typename Right > e,={!P"f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >^Klq`"?g=  
  { a^ <  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ({yuwH?tH  
} Cmm"K[>Rx  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 d;Z<")  
>T%Jlj3ZG  
KM g`O3_16  
=%znY`0b56  
TgSU}Mf)a  
十. bind X1]&j2WR  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 W'E!5T^  
先来分析一下一段例子 =5b5d   
[z]@ <99/  
p/:)Z_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D'YF [l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i6-q%%]6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "FT5]h  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =   
我们来写个简单的。 O_ nk8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @/lLL GrZ"  
对于函数对象类的版本: W,`u5gbT  
f~jx2?W  
template < typename Func > u6'vzLmM  
struct functor_trait @CP"AYB #  
  { jC*(ZF1B  
typedef typename Func::result_type result_type; GxLoNVr  
} ; (ivV[  
对于无参数函数的版本: 8 2&JYx  
V5i_\A  
template < typename Ret > D7X-|`kH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #StD]d  
  { i)1E[jc{p!  
typedef Ret result_type; g:q+.6va"  
} ; Hig=PG5I  
对于单参数函数的版本: ;*:d)'A  
HW|c -\tS  
template < typename Ret, typename V1 > !aeL*`;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > UG s <<  
  { I.fV_ H^  
typedef Ret result_type; ibl^A=  
} ; }H?8~S =  
对于双参数函数的版本: HPCzh  
{ Y|h;@j$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > oB-&ma[ZS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > pco~Z{n  
  { Xl#vVyO  
typedef Ret result_type; [zm&}$nnN  
} ; %/oOM\} ++  
等等。。。 t^Aios~F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /R''R:j  
 / >Wh  
template < typename Func > N;F1Z-9  
struct func_return -3qB,KT  
  { 6.6~w\fR8  
template < typename T > si/F\NDT   
  struct result_1 zpZlA_   
  { r%xp^j}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h76#HUBr!  
} ; {dg3 qg~  
z<+".sD'  
template < typename T1, typename T2 > oZ& ns!#  
  struct result_2 J@oGAa%3)  
  { @@*->  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fg8V6FS  
} ; 6^ wg'u]c  
} ; la8se=^  
ci+Pg9sS  
[p$b@og/>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,vrdtL  
Qf414 oW  
template < typename Func, typename aPicker > Nn ?BD4i  
class binder_1 o2 W pi  
  { k)[}3oq  
Func fn; en=Z[ZIPO  
aPicker pk; (iP,F]  
public : =gGK243  
(u]ft]z,-B  
template < typename T > * <x]gV  
  struct result_1 )"m FlS<I  
  { enF.}fo]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z"lL=0rY/  
} ; hEl)BRJ  
?fXg_?+{'g  
template < typename T1, typename T2 > .!U `,)I  
  struct result_2 XU2 HWa  
  { =P'=P0G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !}"npUgE  
} ; ]b'K BAMy  
iEr|?,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;G0~f9  
5BS-q"  
template < typename T > ,'Y*e[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s$C;31k  
  { 9$~D4T  
  return fn(pk(t)); Aw4Qm2Kf  
} m/0G=%d%k  
template < typename T1, typename T2 > g"2@E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *Sz`=U7n  
  { <!y_L5S|   
  return fn(pk(t1, t2)); [_|i W%<`  
} -gu)d5b  
} ; <9"s&G@  
3 cT  
>%qGK-_  
一目了然不是么? Wfu%,=@,  
最后实现bind ZA2y  
kC01s  
cOOPNa>5_  
template < typename Func, typename aPicker > ?b#/*T}ac  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _L_SNjA_  
  { &m'O :ZS2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); PX?tD:,[-  
} csRba;Z[  
9`{Mq9J  
2个以上参数的bind可以同理实现。 WN>.+qM~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。 +P~zn=  
pJ+>qy5  
十一. phoenix T>g1! -^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %T}{rU~X  
BR*" "/3`  
for_each(v.begin(), v.end(), eP &K]#  
( ;y=w :r\A  
do_ Oq*a4_R'YV  
[ .NCQiQ  
  cout << _1 <<   " , " aZ5qq+1x  
] E Q?4?  
.while_( -- _1), E4}MvV=  
cout << var( " \n " ) 4d!&.Qo9  
) A~*Wr+pv  
); >8t(qM-~:  
O5_E"um  
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: ovm*,La)g  
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 |1J "r.K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d>@{!c-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: m1\>v?=K  
T1n GBl\(  
tDy1Gh/c  
template < typename Cond, typename Actor > dam.D.o"  
class do_while DMfC(w.d  
  { r\_rnM)_xN  
Cond cd; p"q-sMYl  
Actor act; LFen!FnM  
public : 8'^eH1d'  
template < typename T > eFsku8$<  
  struct result_1 oWs&W  
  {  vFl|  
  typedef int result_type; _32ltnBX  
} ; !Z%QD\knY  
@m6pAo4P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} CtjjN=59  
o S_'@u.5  
template < typename T > :w:5;cm V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]Y;$~qQ  
  { -6+HA9zz@C  
  do pNVao{::5  
    { G<Lm}  
  act(t); xs.[]>nQN  
  } Bw{@YDO{  
  while (cd(t)); iW* 0V3  
  return   0 ; ?xN8 HG4  
} 9 *]Z  
} ; YH<@->Ip  
@3VL _g:  
=%2 E|/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [jAhw>  
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。 cv#H  
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。 (O?z6g  
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。 <6v7_  
下面就是产生这个functor的类: B-@f.NO/s  
<@JU0Z"a=  
Ta9;;B?$  
template < typename Actor > *D4H;P#  
class do_while_actor >4h4t/G  
  { `kekc.*-[@  
Actor act; fK4laDB TO  
public : 8 eh C^Cg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Xk7zXah  
E62*J$wN@  
template < typename Cond > TuaT-Z~U{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; zYls>fbp,  
} ; Z>CFH9  
oL VtP  
azE>uEsE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 fC~WuG 3  
最后,是那个do_ uVp R^  
K =7(=Y{  
:Bn\1\  
class do_while_invoker D+ jk0*bJ  
  { N3x}YHFF  
public : W_iP/xL  
template < typename Actor > >"`:w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?I7H ):  
  { d%]7:  
  return do_while_actor < Actor > (act); h[XGFz  
} N>]u;HjH  
} do_; q!O~*   
V!ajD!00  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? WZFV8'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 fl)Oto7  
最后来说说怎么处理break和continue \>YXPMIk  
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。 j$8 ~M  
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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