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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K D-_~uIF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %^l&fM*  
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, ~yi&wbTjM  
=Yj[MVn  
I7PWO d  
@c !67Z  
  class filler t lERis  
  { 8-5 jr_*  
public : SU'1#$69F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} nh=Us^xD  
} ; 9`v:$(I  
ZY!pw6R1>*  
1:!rw,Jzl`  
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: i 9tJHeSm  
3Gl]g/  
rgzI  
7=.VqC^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Au._n,<  
'B5J.Xe:  
R[9PFMn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 JGDUCb~  
I!7.fuO  
RpK,ixbtA+  
0bxvM  
二. 战前分析 x\hn;i<  
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。 WQLL[{mhS  
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 pt cLJ]+)  
q&$0i   
y [9}[NMZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); To8v#.i  
  /* --------------------------------------------- */ M}oj!xGB  
vector < int *> vp( 10 );  .02(O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?*R^?[  
/* --------------------------------------------- */ Fl+tbF  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vx5o k1UY  
/* --------------------------------------------- */ ]6%%X+$7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~:}XVt0%8  
  /* --------------------------------------------- */ 'Tf#S@o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8cBW] \ v  
/* --------------------------------------------- */ CAFE} |  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); LYy:IBI7_  
g. Caapy  
FX|lhwmc(  
h [|zs>p  
看了之后,我们可以思考一些问题: aBVEk2 p  
1._1, _2是什么? 3@F+E\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。 c7l!G~yx'  
2._1 = 1是在做什么? So\|Ye  
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。 X|damI%  
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。 !Zyx$2K  
y|+~>'^JR  
p]V-<  
三. 动工 R#7+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &X]=Q pl  
ptWG@"j/b  
BtpjQNN  
x:n9dm  
template < typename T >  TCKI  
class assignment 2 .Eu+*UC  
  { kJvy<(iG  
T value; ngkeJ)M0$  
public : `m@]  
assignment( const T & v) : value(v) {} #1jtprc  
template < typename T2 > SCh7O}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 61+pryW%g  
} ; Dmm r]~  
fs3 -rXoB  
CVGOX z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (| 36!-(iK  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X6Nm!od'  
5<)gCHa  
43u PH1 )  
-l40)^ E}  
  class holder PK 2Rj%  
  { pRiH,:\  
public : Xv-1PY':pA  
template < typename T >  UE&C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pRrqs+IJZ\  
  { zh{@? k  
  return assignment < T > (t); l)i &ATvCE  
} Q/3tg  
} ;  *_ {l  
p(H)WD  
"BLv4s|y7L  
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: "%}Gy>;  
TJyH/ C  
  static holder _1; nqurY62Ip  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \2].|Mym  
N o_$!)J.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^z*):e  
而不用手动写一个函数对象。 z)ft3(!  
0279g   
2Z/][?Jj{  
\f /!  
四. 问题分析 rF8W(E_=  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 }1a<{&  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ?`N57'iPb  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l`v +sV^1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _>gXNS r4u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '&.)T 2Kw  
R8=I)I-8  
五. 问题1:一致性 a+YR5*&[OO  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|  4]DAh  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z\Pe{J  
.# !'c  
struct holder Nl$gU3kL  
  { hs!UX=x|  
  // TbKP8zw{  
  template < typename T > O?nPxa<  
T &   operator ()( const T & r) const H)`CncB  
  { xfV,==uF  
  return (T & )r; k9^+9P^L  
} _C< 6349w  
} ; QD.zU/F~>  
dN]Zs9]  
这样的话assignment也必须相应改动: inr%XS/m  
2YE;m&  
template < typename Left, typename Right > 4T-,'P{?  
class assignment KMxNH,5  
  { 2~G,Ia  
Left l; X zi'Lu `  
Right r; $zk^yumdE  
public : *Fa )\.XX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )K>Eniou  
template < typename T2 > 05l0B5'p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } c N02roQl  
} ; ] ?DDCew  
Q(~3pt  
同时,holder的operator=也需要改动: @9}),hl`  
"*Lj8C3|n  
template < typename T > 8 3z'#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :X'*8,]KHH  
  { z +3<$Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LJRg>8  
} ZNzR `6}  
_'! aj +{  
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, 3A~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T[5gom  
P &;y] ,)E  
return l(rhs) = r; Od0S2hHO  
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。 y-w2O]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  ${A5-  
G0_&gx`  
template < typename Tp > ,{.zh&=4  
class constant_t U0NOU#  
  { (Oxz'#TX  
  const Tp t; A[u)wX^`f^  
public : Vk MinE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l,*yEkU  
template < typename T > JP{UgcaF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5SoZ$,a<e  
  { NoFs-GGGh  
  return t; dO>k5!ge|:  
} 1^Kj8*O8e  
} ; 6B7<  
DJm oW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A)\>#Dv  
下面就可以修改holder的operator=了 ;;ER"N  
"KMLk  
template < typename T > jrIA]K6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `^v4zWDK  
  { S304ncS|M  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u9TzZ  
} HG2N-<$  
-'I _*fu  
同时也要修改assignment的operator() k4S} #!  
l% rx#;=u  
template < typename T2 > p]wP36<S!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /SnynZ.q  
现在代码看起来就很一致了。 mgy"|\]  
sCVI 2S!L  
六. 问题2:链式操作 CD^CUbGk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "e~k-\^Y  
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。 S3SV.C:z>  
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。 'I&|1I^  
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。 ,`;jvY~Ec  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct HR;/Br  
+IG1IF  
template < typename T > i\(\MzW*'  
struct result_1 M(qxq(#{U  
  { Ej' 7h~=v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *i`v~ >  
} ; UE^D2u  
+AB6lv  
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: rFhW^fP/  
3AK(dC[ri  
template < typename T > 1<`9HCm  
struct   ref w|=gSC-o  
  { N6h1|_o  
typedef T & reference; 6MuWlCKF8  
} ; (YIhTSL"]  
template < typename T > Z)/6??/R  
struct   ref < T &> Kaf>  
  { `8,w[o oC2  
typedef T & reference; PfyRZ[3)c  
} ; \ZS\i4  
w TlGJ$D0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sYI~dU2H  
QjLji +L  
template < typename T > p"KU7-BfvC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O:1DOUYXs  
  { -PM)EGSk{  
  return l(t) = r(t); prZ55MS.  
} #Rc5c+/(  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 eK9TAW  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 B#]_8svO  
tVunh3-  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 :y\09)CJK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S."7+g7Ar  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I0DM=V>;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hm3jpWi 8  
最后的布局是: r=qLaPG  
                Add yIOLs}!SF  
              /   \ Uh.Sc:trA  
            Divide   5 ;+ G9-  
            /   \ ^ |aNG`|O  
          _1     3 @44P4?;  
似乎一切都解决了?不。 +jtA&1cf  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 " \:ced  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 &s:=qQa1  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 4YLs^1'TG0  
;`kWpM;  
template < typename Right > W}h|K:-S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X/Y#U\  
Right & rt) const GQx9u ^>  
  { 0qv$:w)g+v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pW{8R^vKm  
} /&h+t^l_Qj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "x&3Z@q7  
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。 ?vu_k 'io  
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。 ^n9a " qz  
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。 ,-@5NY1q  
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。 7UKYmJk.  
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? *zy'#`>  
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: RlsVC_H\  
1kmQX+f  
template < class Action > O% -h&C3  
class picker : public Action 7 jjU  
  { VFO \4:.  
public : Y X*0?S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /BpxKh2p  
  // all the operator overloaded 1TjZ#yP%1  
} ; 2J<&rKCF  
hmZvIy(  
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。 yG&2UqX  
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: S$e Dnw~$  
u g\w\b  
template < typename Right > Kd3QqVJBz1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :Q_x/+-  
  { {B0h+. C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JRO$<  
} pUCK-rL  
qX$u4I!,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5h8o4  
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。 -(>qu.[8=  
xhw-2dl*H  
template < typename T >   struct picker_maker 6z?gg3GV  
  { ~O: U|&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |)o#|Qo  
} ; t};~H\:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > SMoz:J*Q(  
  { Km3&N  
typedef picker < T > result; zoP%u,XL  
} ; "+|L_iuNQ  
\Hwg) Uc{  
下面总的结构就有了: F98i*K`"  
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。 hazq#J!  
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。 xd8 *<,Wj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~ y;y(4<  
至此链式操作完美实现。 pm US F #u  
W#XG;  
\M(* =5  
七. 问题3 u@=?#a$$  
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。 9vI]Lf P  
^bUxLa[.  
template < typename T1, typename T2 > B9X8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7>i2OBkAhB  
  { k\N4@UK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); A+ 0,i  
} E'c%d[:H,  
c8A`<-\MfB  
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: [B^G-  
44sy`e  
template < typename T1, typename T2 > # |^^K!%  
struct result_2 Cd]/  
  { GBP-V66  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ._ CP% R  
} ; <7n]Ai@Y  
1H{jy^sP7  
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? R$m`Z+/@  
这个差事就留给了holder自己。 iOqk*EL_r\  
    0a2@b"l  
cDV ^8 R  
template < int Order > $h28(K%  
class holder; "0&N}  
template <> G'x .NL  
class holder < 1 > E \{<;S  
  { vR>o}%`  
public : z`$J_CjY  
template < typename T > wJG$c-(\0  
  struct result_1 ;sPzOS9  
  { K:r\{#9  
  typedef T & result; N.j "S'(i  
} ; QH@>icAb  
template < typename T1, typename T2 > x<B'.3y  
  struct result_2 "5!BU&   
  { 7m1KR#j  
  typedef T1 & result; |L:Cn J  
} ; m)&znLA  
template < typename T > Llz[ '"m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =AOWeLk*G  
  { G&9#*<F$c  
  return (T & )r; "uD= KlA  
} K7`YJp`i  
template < typename T1, typename T2 > >q7 %UK]&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tRfm+hqRZ  
  { ;D2E_!N dt  
  return (T1 & )r1; 8_we: 9A  
} j"7 JLe*  
} ; smU4jh9S  
OXhAha`R  
template <> K5"sj|d&  
class holder < 2 > ;")A{tX2  
  { &M"ouy Zo9  
public : O\beKBT;  
template < typename T > H\G{3.T.9  
  struct result_1 uV]ULm#,i  
  { E{Vo'!LY  
  typedef T & result; eD;6okdP  
} ; >PalH24]  
template < typename T1, typename T2 > {aj/HFLNY  
  struct result_2 \54}T 4R  
  { "{BqtU*.  
  typedef T2 & result; zlf} .  
} ; VOgi7\  
template < typename T > .;I29yk\XS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Nhf~PO({&  
  { [ygF0-3ND  
  return (T & )r; ')#,X^   
} | {P|.  
template < typename T1, typename T2 > zV.pol  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :nGMtF  
  { e<\<,)9@/  
  return (T2 & )r2; (GU9p>2  
} &a)vdlZSE=  
} ; 1~5trsB+5  
;Ss$2V'a  
Ka-p& Uv1<  
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> >。 8L{u}|{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zQ8!rCkg4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |!*Xl) ]  
l},NcPL`  
return l(i, j) = r(i, j); vA&Vu"}S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H7&xLYQ2  
,E*R,'w   
  return ( int & )i; l\Ftr_Dk  
  return ( int & )j; {=JF=8@A  
最后执行i = j; 'ZHdV,dd  
可见,参数被正确的选择了。 < K %j  
 v[,Src  
H%i>L?J2/  
~L?nq@DL  
>mm' -P  
八. 中期总结 rY}B-6qJn  
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: 1mW%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S*t%RZ~a  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 D<):ZfUbI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `/:cfP\  
t1i(;|8|  
L\  j:  
Pv){sYUh  
ltA/  
GjQfi'vCk  
九. 简化 L* |1/  
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。 {NQo S"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K{DAOQ.z  
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: Ijo(^v@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 CZ=0mWfF  
  +-*/&|^等 Z9 w:&oa@  
2. 返回引用。 Pl  
  =,各种复合赋值等 RU_L<Lpi  
3. 返回固定类型。 &RY)o^g[4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "JhimgwvY  
4. 原样返回。 F!g;A"?V  
  operator, w~@[ r4W  
5. 返回解引用的类型。  s>[{}7ca  
  operator*(单目) p@I9< ^"  
6. 返回地址。 h)dRR_  
  operator&(单目) vjlGXT`m  
7. 下表访问返回类型。 =*MR(b>  
  operator[] vr IV%l=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2*OxA%QELM  
  operator<<和operator>> T\sNtdF`:  
(B#(Z=  
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。 dOXD{c  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: x ^vt; $  
u{C)qb5Pu  
template < typename Left > uHvaZMu  
struct value_return bZ5n,KQA5  
  { MCy~@)-IN  
template < typename T > 4rp6 C/i  
  struct result_1 ]VjLKFb~U  
  { _z"o1`{w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <GZhH:  
} ; L;)v&a7[P  
 WL-0(  
template < typename T1, typename T2 > GU6 qIz|  
  struct result_2 ;Bs^iL  
  { "tR}j,=S:D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9k>uRV6  
} ; )I9aC~eAD  
} ; ukihx?5  
r+\/G{+=}  
n|KKby.$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qgexb\x\4  
e\N0@   
下面我们来剥离functor中的operator() w}k B6o]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?r3e*qJGn  
"c Pz|~  
return l(t) op r(t) QJXdb]Y^;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) p":zrf'(6  
return op l(t) U[fSQ`&D  
return op l(t1, t2) O),I[kb  
return l(t) op vLn> 4SK  
return l(t1, t2) op ScJu_A f  
return l(t)[r(t)] vttrKVA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,nYZxYLf+  
`d`&R.'  
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: ETelbj;0  
单目: return f(l(t), r(t)); ^!uO(B&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); q/'MS[C  
双目: return f(l(t)); yJJ8 "s~i  
return f(l(t1, t2)); A-0m8<  
下面就是f的实现,以operator/为例 /Ynt<S9"  
(xUFl@I!  
struct meta_divide VjTAN=  
  { k2uBaj]  
template < typename T1, typename T2 > cVg$dt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }AAbhr9d}  
  { 2Q 3/-R  
  return t1 / t2; 6jtTT%>y  
} +/_!P;I  
} ; *NjMb{[ZQ  
V*uEJ6T  
这个工作可以让宏来做: _w%s(dzk  
HnK/A0jM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5j1 IH,yW  
template < typename T1, typename T2 > \ + 1f{_v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w6v1 q:20  
以后可以直接用 %\_h7:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cuNq9y;[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 W7]mfy^  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) pfNThMf  
Qv=Bq{N  
cWc$ yE'  
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 C }bPv +t  
DW4MA<UQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >:fJhF@  
class unary_op : public Rettype WT1q15U(=  
  {  ^ M8k  
    Left l; U(8I+xZ  
public : a1 _o.A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} tUn&z?7bF  
5 u"nxT   
template < typename T > v.]'%+::#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iiQ||P}5  
      { X.:_"+I;  
      return FuncType::execute(l(t)); vLD:(qTi  
    } >02i8:Tp5K  
t2m  ^  
    template < typename T1, typename T2 > s+Cl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n9wj[t1/  
      { F BE @pd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?|gGsm+  
    } ~F=#}6kg_  
} ; Ds;Rb6WcnY  
uk`d,xF   
/XbY<pj  
同样还可以申明一个binary_op EgCp:L{  
hE9'F(87a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zww?  
class binary_op : public Rettype R^F7a0"  
  { ?Of{c,2 .  
    Left l; W[@"H1bVH  
Right r; ?BXP}]  
public : t>m8iS>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #r-j.f}yx  
0 [*nAo  
template < typename T > -aTg>Q|g&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AW]("pt  
      { IZzhJK M1V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wV]sGHuF}  
    } hVROzGZk  
}u38:(^`ai  
    template < typename T1, typename T2 > alWx=+d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \E>%W  
      { tOu90gu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k QB 1=c  
    } WX+< 4j  
} ; FA<Z37:  
Z 5{*? 2  
|F8;+nAVF#  
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 $@lq}FQ%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~Q3WBOjn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *S,v$ VX  
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。 :qt82tbn  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?tW%"S^D  
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。。。 6~>^pkV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ZA 99vO  
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) Qu,)wfp~  
下面是修改过的unary_op 3ZT/>a>@  
5)/4)0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \= )[  
class unary_op Y9\]3Kno  
  { 38zR\@'j]4  
Left l; R|cFpRe  
  WVBE>TB  
public : $j$\ccG  
f@,hO5h(_|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2- |j  
q/aL8V<"z  
template < typename T > KU 8Cl>5  
  struct result_1 ^5^ zo~^o  
  { $u0+29T2O  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o} bj!h]N  
} ; q=j/s4~  
x 1 R!  
template < typename T1, typename T2 > `tUeT[  
  struct result_2 B7x"ef  
  { &Pn%zfmMN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~Krg8s!F&  
} ; .DM1Knj  
SOi(5]  
template < typename T1, typename T2 > JsoWaD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P(W\aLp  
  { S^sW.(I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); XV0<pV>  
} E<fwl1<88  
?\/dfK:!  
template < typename T > ~[bMfkc3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _dRn0<#1(k  
  { J6?_?XzToT  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;74 DT  
} d$G%F$BTs  
XDv7#Tv_wv  
} ; ybuSqFy`$  
/ F  
|M{,}.*CU  
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 ysw6hVb  
好啦,现在才真正完美了。 ?X5glDZ$  
现在在picker里面就可以这么添加了: SieV%T0t1  
13NS*%~7[  
template < typename Right > pC?1gc1G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2L{:H  
  { !h~#L"z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e"&9G}.f  
} ]|\>O5eeu  
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。 ct4)faM  
/%@RO^P  
xQ(KmP2hl  
dpOL1rrE  
iLQt9Hyk  
十. bind Z ysUz  
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。 ]ge^J3az$u  
先来分析一下一段例子 :_[cT,3  
'| Q*~Lh  
H9a3 rA>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} WFc[F`b  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 '\vmfp =  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k-Hfip[ro  
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。 #I@[^^Vw  
我们来写个简单的。 g he=mQ-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,-NLUS "w  
对于函数对象类的版本: YH'.Yj2  
:!*;0~#  
template < typename Func > uu46'aT  
struct functor_trait l`w|o  
  { otnY{r *  
typedef typename Func::result_type result_type; n<(5B|~y  
} ; !gH.st  
对于无参数函数的版本: )<&CnK  
z_iyuLRdb  
template < typename Ret > $S-;M0G x  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o9SfWErZ  
  { l\l]9Z6%  
typedef Ret result_type; 5~rY=0t  
} ; U JRT4>G  
对于单参数函数的版本: |Btx&'m  
U~`^Y8UF  
template < typename Ret, typename V1 > Ta5iY }  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cLk+( dn  
  { ^ cd5Zl  
typedef Ret result_type; 5T@'2)BI=  
} ; [tw<TV"\  
对于双参数函数的版本: ?g1 .-'  
}[R@HmN   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {qdhp_~^l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rVW'KN  
  { kFs kn55  
typedef Ret result_type; YY>Uf1}*9  
} ; K`83C`w.  
等等。。。 ?d`+vHK]>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy lcJumV=%>  
Z8_gI[Zn  
template < typename Func > &!aLOx*3`  
struct func_return yX Q;LQ;  
  { Qvg"5_26v  
template < typename T > 5'[X&r %#  
  struct result_1 ?)<XuMh  
  { a^1c _  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <^Nj~+G'  
} ; M|]1}8d?  
8$olP:d  
template < typename T1, typename T2 > H/I`c>Zn  
  struct result_2 s3%8W==rBW  
  { @*{BX~f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SJr:  
} ; 90v18k  
} ; O lIH0  
cf3c+.o  
(:muxby%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 HcUz2Rm5XP  
< tq9  
template < typename Func, typename aPicker > -k{R<L  
class binder_1 \r9%;?f  
  { W,J,h6{F  
Func fn; k.Nu(j"z  
aPicker pk; i^KYZ4/%  
public : %dR./{txT  
wLSYzz  
template < typename T > -$ft `Ih  
  struct result_1 [\F,\  
  { +# >%bq x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; AWNd(B2o  
} ; G{Q'N04RA  
<LZvh8  
template < typename T1, typename T2 > mR@Xt#  
  struct result_2 n?tAa|_  
  { dz9-+C{m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <TuSU[]  
} ; ,p1]_D&  
ml 2z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >Tx;<G  
PFw"ICs  
template < typename T > _Q}z 6+_\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $8}'6,  
  { YTit=4|  
  return fn(pk(t)); _x{x#d;L3  
} +yI^<BH  
template < typename T1, typename T2 > 8PS:yBkA|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O+J;Hp;\_  
  { 0GVok$r@  
  return fn(pk(t1, t2)); f}!26[_9{  
} t"Hrn3w  
} ; rT)R*3  
'E,Yht=/}  
r8.v0b"1  
一目了然不是么? \LXC269  
最后实现bind i% lB U 1  
I\23as0q  
ufPQ~,.  
template < typename Func, typename aPicker > TZ2f-KI  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B6o AW,3  
  { OK}"|:hrd  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q(3x"+  
} zl?N1>KS  
E9hWn0 e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _O<{H'4NO  
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。 xGA0] _  
`pUArqf  
十一. phoenix o7seGw<$X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,;18:  
PBv43uIL  
for_each(v.begin(), v.end(), VA.1J BQ  
( }6N|+z.cU  
do_ x6tY _lzJ  
[ !W7ekPnK  
  cout << _1 <<   " , " U8!njLC  
] Hd`RR3J  
.while_( -- _1), n9Yk;D2  
cout << var( " \n " ) .zt]R@@6  
) K_}a cU  
); Yv-uC}e  
k:xV[9ev:  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Akf9nT  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ;8Cqy80K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 w>s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: IWgC6)n@n  
^S|^1  
tPHiz%  
template < typename Cond, typename Actor > '*; rm*n  
class do_while ~s_$a8  
  { )f rtvN7  
Cond cd; A9gl|II  
Actor act; iz(+(M  
public : \tqAv'jA|  
template < typename T > $u sU  
  struct result_1 xWm'E2  
  { H5{J2M,f  
  typedef int result_type; wSMgBRV#^  
} ; CHB{P\WF  
"/"k50%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ='j  
Z5=!R$4  
template < typename T > V'$ eun  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G#Ow>NJ  
  { L8 J/GVmj  
  do }2@$2YR[  
    { 2LdV=ifq2S  
  act(t); OA0\b_  
  } `L>'9rbZO  
  while (cd(t)); elN3B91\6r  
  return   0 ; zU%aobZ  
} `ijX9c  
} ; \ck3y]a[  
LzfLCGA^  
=`U[{3A_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Cu]X &l  
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。 n'H\*9t  
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。 L%"Mp(gZ  
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@-JH\{\T#  
下面就是产生这个functor的类: Yy}aQF#M  
k*Kq:$9"  
ajAEGD2Zq  
template < typename Actor > r.GjM#X  
class do_while_actor wF(FV4#gs  
  { BR=Yte /  
Actor act; )".gjW8{#L  
public : 4\?B ,!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o%.cQo=v*  
Ow I?(ruL'  
template < typename Cond > 9[! Hz)|X  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rdRX  
} ; /%7eo?@,  
m[pz u2R  
WJ*DWyd''  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `uj`ixcR  
最后,是那个do_ jDoWSYu4tY  
%WNy=V9txp  
N?XN$hwdZ  
class do_while_invoker , ]MX&]  
  { mR^D55k  
public : k#.co~kS  
template < typename Actor > LHz{*`22q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *Pl[a1=o  
  { ?r+tU  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9HE)!Col  
} 9`muk  
} do_;  ;P_Zen  
 P/Z o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6 D O E6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pV!(#45~W  
最后来说说怎么处理break和continue 8yo9$~u;  
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。 $ ]HIYYs  
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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