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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda " Hd|7F'u=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 BcI |:qv|  
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, zOQ>d|p?X  
B^g ?=|{  
h@a+NE8  
c y8;@[#9  
  class filler w*R$o  
  { 8By|@LO  
public : L|p Z$HB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ol!ntNhXm  
} ; _%QhOY5tv"  
nqLA}u4IM  
}iuWAFZbGS  
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: M![J2=  
BCA&mi3q  
fkac_X$7  
R?]02Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `]%|f  
8 @tV9+u  
w K}T`*k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6i}iAP|0  
Dc,I7F|%  
~ 0M'7q'  
cFJY^A  
二. 战前分析 E~6c-Lw  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 vh$%9ed  
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 Hro-d 1J7  
Dd\jHF>u  
9Q"'" b*?z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >3Eo@J,?d  
  /* --------------------------------------------- */ I"GB <oB  
vector < int *> vp( 10 ); EVGt 5z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {E@Lft-  
/* --------------------------------------------- */ A,a.8!*}vd  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T:; 2  
/* --------------------------------------------- */ , N)/w1?I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @H=:)* ;  
  /* --------------------------------------------- */ x@ms  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4q k9NK2 U  
/* --------------------------------------------- */ 1u:< 25  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =|Y,+/R?  
}"|K(hq  
, 'u W*kx  
h D/*h*}T>  
看了之后,我们可以思考一些问题: nR-YrR*k  
1._1, _2是什么? -X"p:=;j  
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。 }R{ts  
2._1 = 1是在做什么? \pVXimam  
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。 r4SXE\ G  
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。 #~ )IJ  
V{!J-nO  
*+#8mA(  
三. 动工 ,=[?yJy  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `9BROZnq  
o6uJyCO  
~GZY5HF  
):[7E(F=  
template < typename T > o{y9r{~A  
class assignment :0Rx#%u}#  
  { 0E3[N:s  
T value; N u<_}  
public : {y_98N  
assignment( const T & v) : value(v) {} )!P)U(*v  
template < typename T2 > U`2e{>'4t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T[g[&K1Y  
} ; 9[.8cg*  
,)vDeU  
f}9zgWU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 f,kZ\Ia'r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  ']2E {V  
;6>2"{NW  
]7Tkkw$  
'/^qJ7eb  
  class holder 7+\+DujE$  
  { =4FXBPoQK  
public : xHD=\,{ig  
template < typename T > 2#c<\s|C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ww], y@da  
  { JzQ)jdvp  
  return assignment < T > (t); +%ee8|\  
} |#]@Z)xa  
} ; h4 T5+~rw  
lPw%ErG  
u>2 l7PA|  
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: qVH1}9_  
.\)U@L~  
  static holder _1; NQJq6S4@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [OC5l>  
E2R&[Q"%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6ZP(E^.  
而不用手动写一个函数对象。 < t,zaIi  
leTf&W  
 W\d{a(*  
@~ ^5l  
四. 问题分析 J  IUx  
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。 j+$rj  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]:XoRyIZ1[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,$s8GAmq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9\_eK,*B  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;$.J3!  
Egg=yF>T  
五. 问题1:一致性 m qMHL2~  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| A%KDiIA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CDQW !XHc  
/5(Yy}  
struct holder Azl&mu  
  { n"G&ENN"$  
  // ~*z% e*EL  
  template < typename T > RtTJ5@V(  
T &   operator ()( const T & r) const |$8~?7Jv  
  { =P't(<  
  return (T & )r;  zv0l,-o  
} Yc_8r+;(  
} ; TaKLzd2  
PgtJ3oq [}  
这样的话assignment也必须相应改动: 6dabU*  
TN+iA~kQ  
template < typename Left, typename Right > 42G)~lun-d  
class assignment g jDh?I  
  { 1OCeN%4]Qk  
Left l; I>]oS(GNT  
Right r; lr>oYS0  
public : k/#&qC>]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l;R%= P?'F  
template < typename T2 > Z}mLLf E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #U! _U+K  
} ; a, k'Vk{  
CZud& <  
同时,holder的operator=也需要改动: 8 OY3A  
]zE;Tw.S  
template < typename T > [^Os kJ4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *W,]>v0%T  
  { .}t~'*D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]O+Ma}dxz:  
} uki#/GzaO  
+ga k#M"n\  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 HHDl8lo  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 DFZkh^PFd  
I`-8Air5f  
return l(rhs) = r; 5na~@-9p  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;RDh ~EV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @XLy7_}  
` Q|*1  
template < typename Tp > (eI5_`'VC  
class constant_t \KMToN&2  
  { 60P#,o@G  
  const Tp t; be]bZ 1f  
public : XewVcRo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 27 ]':A4_  
template < typename T > TSTl+W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]zj9A]i:a  
  { R "n 5  
  return t; ^U `[(kz=  
} sGy eb5c  
} ; bLlKe50  
2`7==?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 GPkmf%FJ  
下面就可以修改holder的operator=了 PDJr<E?  
E7t+E)=8  
template < typename T > d"}k! 0m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )Xk0VDNp$/  
  { 7C,&*Ax,9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O@u?h9?cf>  
} Yw4n-0g  
aoMqSwF=  
同时也要修改assignment的operator() /Y9>8XSc  
S^-DK~Xt4  
template < typename T2 > 0Vlk;fIh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Lm*e5JnV  
现在代码看起来就很一致了。 aZ2!i  
]NUl9t*N4  
六. 问题2:链式操作 JlH&??  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {G U&a  
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。 .>= (' -  
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。 <e Th  
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。 7&t-pv92*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <'qeXgi  
{@eJtF+2  
template < typename T > 1C< uz29  
struct result_1 u[@l~gwL  
  { Eo{"9j\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; g[1gF&  
} ; F~T]u2qt  
}Mstjm  
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: S{]x  
SX<` {x&L  
template < typename T > iP =V8g?L  
struct   ref +MR.>"  
  { 8$")%_1]  
typedef T & reference; *,e:]!*  
} ; ]JCvyz H  
template < typename T > zz+$=(T:M  
struct   ref < T &> QqFR\6  
  { (\\eo  
typedef T & reference; XRcqhv  
} ; {_7 i8c<s=  
m_.>C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: PH1p2Je  
-8; 7Sp1  
template < typename T > JSkLEa~<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K~c=M",mW  
  {  O{QA  
  return l(t) = r(t); }=%oX}[  
} Wr<j!>J6Ki  
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。 G/b^|;41  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #yI mKEYX  
k9k XyX[  
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 p2ogn}`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: LCZ\4g05  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 H<VTa? n  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _y),J'W^3u  
最后的布局是: tz5e"+Tz  
                Add O~T@rX9f  
              /   \ k`So -e-  
            Divide   5 /M|2 62%  
            /   \ k jg~n9#T  
          _1     3 K?[q% W]%  
似乎一切都解决了?不。 /I1h2 E  
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。 0rOfrTNOz%  
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。 )k\H@Dy%$  
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: +1uF !G&l  
KV}FZ3jY  
template < typename Right > hWM< 0=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const mtJ9nC  
Right & rt) const '?!zG{x  
  { ~k!j+>yT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4,sJE2"[9  
} \DYWy*pe  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 W }8'Pf  
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。 w\(.3W7  
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。 NL!u<6y  
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。 ABQa 3{v  
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。 OjFLPGRCh  
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? =8t]\Y?  
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: +aJ>rR  
x.f]1S7h[  
template < class Action > ZG>PQA  
class picker : public Action 3?c3<`TW  
  { ur3(HL  
public : ! ='rc-E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Hc>m;[M)l  
  // all the operator overloaded ]QpWih00V  
} ; 8"U. Hnu  
wCr(D>iM  
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。 !D@ZYK;  
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: ;*Ivn@L  
GO__$%~  
template < typename Right > I$<<(VWH  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {>R:vH 8  
  { 5 MN8D COF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I,0q4  
} rf?qdd(~cH  
)\eI;8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > F$ #U5}Q  
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。 jBgP$g  
]~aF2LJ_q  
template < typename T >   struct picker_maker )+[ gd/<C.  
  { j/fzzI0@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <~6h|F8  
} ; ?\t#1"d  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > VKq=7^W  
  { Oy%''+g   
typedef picker < T > result; l|/ep:x8  
} ; t"= E^r  
 swK-/$#  
下面总的结构就有了: ' 0J1vG~c  
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。 1DE1.1  
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。 pi Z[Y 5OE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0s/w,?  
至此链式操作完美实现。 @)|C/oA  
i.3= !6z  
tn Pv70m  
七. 问题3 iPd[l {85Z  
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。 yf[~Yl>Ogw  
wN;^[F  
template < typename T1, typename T2 > ^>i63Yc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !a7[ 8&  
  { Hea;?4Vg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t .7?  
} y~q8pH1  
$wo?!gt  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: %p2Sh)@M  
%Z):>'  
template < typename T1, typename T2 > l|kSsP:GO  
struct result_2 t m7^yn:  
  { / c AUl  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wE?'Cl  
} ; gj*+\3KO@a  
9{ >Ui  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? .P[ _<8  
这个差事就留给了holder自己。 G LIi6  
    H@%GSE  
>'&p>Ad)  
template < int Order > ioYGZ%RG#  
class holder; _*1`@  
template <> ;[M}MFc/`  
class holder < 1 > hRUhX[  
  { C~o7X^[R\  
public : 7f0lQ  
template < typename T > vb<oi&X  
  struct result_1 s'%R  
  { NT e5  
  typedef T & result; 59"UL\3  
} ; EfCx`3~EX  
template < typename T1, typename T2 > p<,*3huj  
  struct result_2 Cjc6d4~  
  { auK?](U  
  typedef T1 & result; e\!0<d  
} ; g*03{l#P  
template < typename T > P)Rh=U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HY&aV2|A1  
  { "1 L$|  
  return (T & )r; e?JW   
} uRZZxZ  
template < typename T1, typename T2 > hc>HQrd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const = kJ,%\E`  
  { C71qPb|$R  
  return (T1 & )r1; '>cKH$nVC}  
} AiEd!u.  
} ; mOy^vMa  
wr$M$i:  
template <> El.hu%#n*G  
class holder < 2 > _AAaC_q  
  { VF?<{F  
public : RS)tO0  
template < typename T > pTPi@SBaP{  
  struct result_1 bdC8zDD  
  { ==3dEJS  
  typedef T & result; [d(U38BI  
} ; o0ifp=V y  
template < typename T1, typename T2 > r+":'/[x  
  struct result_2 6kpg+{;  
  { &7PG.Ff!r  
  typedef T2 & result; Y9uC&/_C  
} ; Fl kcU `j  
template < typename T > Q=AavKn#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )Im#dVQs=  
  { N/ %WsQp  
  return (T & )r; xTj|dza  
} Nl^;A> <u  
template < typename T1, typename T2 > n>ULRgiT:o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NdMb)l)m  
  { }uJu>'1[G  
  return (T2 & )r2; 4]?<hH9  
} oW ::hB  
} ; cAY:AtD  
F5P[dp-`1  
&;^YBW:I  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 A#.edVj.g4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c3 jx+Q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G`cHCP_n  
w,#>G07D  
return l(i, j) = r(i, j); ~;l@|7wGz  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7HIeJ  
F*IzQ(#HW  
  return ( int & )i; B2>H_dmQ  
  return ( int & )j;  Uwf +  
最后执行i = j; Xe$I7iKD  
可见,参数被正确的选择了。 ',9V|jvK  
1eS&&J5  
b*a#<K$T_  
[tlI!~Z  
ZP@ $Q%up  
八. 中期总结 mk.9OhYY  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Of*Pw[vD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tXNm$Cq.|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fObg3S92  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y~c|hfL  
QoI3>Oj=  
@$ne{2J3  
3@kf@ Vf  
~ksi</s  
n&$j0k  
九. 简化 6HT ;#Znn  
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。 smlpD3?va  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;rF\kX&Jh  
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: LInz<bc<(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <c2E'U)X  
  +-*/&|^等 MI/MhkS ?  
2. 返回引用。 4w*Skl=F}  
  =,各种复合赋值等 fz|cnU  
3. 返回固定类型。 IHB} `e|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) XW[j!`nlk  
4. 原样返回。 `F-/QX[:  
  operator, Oxm>c[R  
5. 返回解引用的类型。 ^yWL,$  
  operator*(单目) r(:5kC8K  
6. 返回地址。 wo4;n9@I  
  operator&(单目) h{%nC>m;  
7. 下表访问返回类型。 e^8 O_VB  
  operator[] " un]Gc   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V3&RJ k=b  
  operator<<和operator>> ] ] !VK  
). <-X^@  
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。 ^X=ar TE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &*##bA"!B  
<f ZyAa3}  
template < typename Left > H3z: ZTI  
struct value_return {x|[p_?  
  { 8m-U){r!U^  
template < typename T > \HqNAE2T  
  struct result_1 t)~"4]{*}D  
  { @@R7p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,BH@j%Jmy  
} ; G? ])o5  
o)h_H;  
template < typename T1, typename T2 > P@Hs`=  
  struct result_2 "i nd$Z`c  
  { V[RF </2T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {:Orn%Q  
} ; `tB gH_$M  
} ; y^;#&k!  
x.]i }mt  
Q 8T]\6)m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait O8+7g+J=!  
r /YMLQ  
下面我们来剥离functor中的operator() (SWYOMo"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x6BuF_.   
<NR#Y%}-V  
return l(t) op r(t) bfFeBBi  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zZ7;jyD  
return op l(t) ;ic3).H  
return op l(t1, t2) )P%ZA)l%_o  
return l(t) op iJ-23_D  
return l(t1, t2) op #H)vK"hF  
return l(t)[r(t)] tClg*A;|B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lNy.g{2f<m  
;!=G   
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: ,$@bE  
单目: return f(l(t), r(t)); .7Dtm<K#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lsJSYJG&  
双目: return f(l(t)); LzG%Z1`  
return f(l(t1, t2)); A0/"&Ag]  
下面就是f的实现,以operator/为例 &TnS4O  
S*==aftl(  
struct meta_divide ];VA!++  
  { !`k1:@NZ  
template < typename T1, typename T2 > _Us#\+]_:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z 8S\@I  
  { ?h3Y)5xT  
  return t1 / t2; 9eGyyZg  
} 4qO+_!x{)  
} ; GOj-)i/_  
ot,jp|N>f~  
这个工作可以让宏来做: QCD .YFM  
EOIN^4V"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ? }Z1bH  
template < typename T1, typename T2 > \ q]\:P.x!>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fX(3H1$"  
以后可以直接用 {'N Z.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ls_'')yp  
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 cL-[ZvyVX  
(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。。。) }QN1|mP2  
JUsQ,ETn  
~d o9;8v  
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 Sj-n;F|=X  
spGb!Y`mR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5 f@)z"j  
class unary_op : public Rettype ?L5zC+c!  
  { ?274uAO'  
    Left l; ]jtK I4  
public : J}*,HT*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qaqBOHI6G  
]S&&|Fc  
template < typename T > i)o2klIkB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ."TxX.&HE  
      { J &o |QG  
      return FuncType::execute(l(t)); cW~}:;D4  
    } }'5MK  
dWM'fg  
    template < typename T1, typename T2 > bo,_&4?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const szb_*)k  
      { i#&z2h-b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >] qc-{>&  
    } &)YQvTzs  
} ; ^Xuvy{TkPH  
^7>3a/  
ynmWW^dg  
同样还可以申明一个binary_op <>n0arAn  
>Y&N8PHD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wc0jhHZO ?  
class binary_op : public Rettype IrR7"`.i  
  { V8 e>l[tH  
    Left l; P]<4R:yb  
Right r; <m!h&_eg  
public : V("{)0~O  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T!-\@PB !  
y>R=`A1b  
template < typename T > 4qN{n#{+]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rh3eLt~|(  
      { Y_Eb'*PY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); d4m=0G`  
    } .0p0_f=  
\K_ET> !  
    template < typename T1, typename T2 > G !<Z.]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~Xw"}S5  
      { -B>++r2A^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5(Cl1Yse=r  
    } JHW "-b  
} ; D_?K"E=fw  
MV! {j;g1<  
+cWLjPD/}  
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 PvR6 z0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `0rd26Qro  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }Dp*}=?E  
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。 =AsEZ)" _  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &*sP/z  
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。。。 l+ 3[ KCE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8{Q<N%Jnu  
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) #:%&x@@c3P  
下面是修改过的unary_op jy7\+i  
MtM%{=&_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y9_V  
class unary_op ~aw.(A?MI  
  { Dw|}9;5:A  
Left l; uzXCIv@  
  OHv[#xGuV?  
public : BK*x] zG$  
vrl;"Fm+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d[[]P X  
cD@(/$wt  
template < typename T > .=U#eHBdAQ  
  struct result_1 -T!f,g3vW  
  { ~"dA~[r L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4pe'06:  
} ; Ulhk$CPA  
m%rd0=}57  
template < typename T1, typename T2 > 5&xB6|k  
  struct result_2 =6xrfDbN8  
  { O[# 27_dH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d[r#-h> dS  
} ; kTKq/G,Ft  
01[NX? qEa  
template < typename T1, typename T2 > :Y-{Kn6`_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }p=Jm)y  
  { ,?PTcQF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Wi>!{.}%A  
} M]<?k]_p  
U2$d%8G  
template < typename T > |\w=u6jX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^*S ,xP  
  { wU8Mt#D!  
  return OpClass::execute(lt(t)); ADZ};:]  
} ~a%Z;Aj  
BNz5lrfq  
} ; +nUy,S?43  
m[i+knYX  
8m5p_\&  
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 P D4Tz!F  
好啦,现在才真正完美了。 $ oTdfb  
现在在picker里面就可以这么添加了: & SiP\65N  
MRQ.`IoS  
template < typename Right > _AYXc] 4%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const OtSL*'7>  
  { c/Qt Ot  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J~=n`pW  
} >oea{u  
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。 )S`jFQ1  
ktI/3Mb@  
n 9\ C2r  
)i q-yjO6  
j0Bu-sO$w  
十. bind W8Q|$ZJ88F  
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。 iM2W]  
先来分析一下一段例子 wNq;;AJ$  
&lR 6sb\  
L}GC<D:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} H&F9J ^rC  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 A01AlK_B  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ny_lrfh)[  
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。 Z:ni$7<.  
我们来写个简单的。 1[kMOp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nYWvTvZ  
对于函数对象类的版本: Z -,J)gW  
KiRUvWqa  
template < typename Func > ]'5;|xc9$/  
struct functor_trait _C.BFE _p  
  { ^Y<|F!0  
typedef typename Func::result_type result_type; FSUttg"  
} ; qs|mj}?  
对于无参数函数的版本: . 7zK@6i  
|M8WyW  
template < typename Ret > A"`foI$0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %cCs?ic  
  { =PUt&`1.a  
typedef Ret result_type; 3VuW#m#j  
} ; +${D  
对于单参数函数的版本: V I,ACj  
}YjX3|8zL=  
template < typename Ret, typename V1 > > *@y8u*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (*1v\Q  
  { |nbf'  
typedef Ret result_type; sBu=e7  
} ; VmCW6 G#M  
对于双参数函数的版本: \Z^TXyu   
.udv"?!z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > RbCPmiZcH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :1 (p.q=  
  { f} Np/  
typedef Ret result_type; ;GVV~.7/  
} ; $jm>:YD  
等等。。。 / y A7%2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !E,A7s  
bgS$ {n/  
template < typename Func > Kk(9O06j  
struct func_return R-NS,i={  
  { Q9U f.Lh2  
template < typename T > p(PMZVV`  
  struct result_1 PGYXhwOI  
  { I+Jm>XN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L,SGT8lL  
} ; dcLA1sN,  
k4,BNJt'Z  
template < typename T1, typename T2 > ?6(I V]  
  struct result_2 C|d\3S\(  
  { |X,|QC*7?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WZazJ=27}  
} ; 3= DNb+D!  
} ; Au{<hQ =  
^M%uV  
+zrAG 24q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0`)iIz  
@S|jC2^+h  
template < typename Func, typename aPicker > H~GQ;PhRx  
class binder_1 A 6OGs/:&  
  { Na$Is'F &p  
Func fn; b8$gx:aJ>$  
aPicker pk; F.-R r  
public : lE!a  
GM<BO8Y.  
template < typename T > @mE)|.f  
  struct result_1 af#pR&4}   
  { #Y0-BYa^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t| 9 GS|  
} ; %)[+%57{  
Jg]'+>,J  
template < typename T1, typename T2 > o }3uo6GIB  
  struct result_2 2H/Z_+\  
  { .Q@S #d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6An9S%:_  
} ; TpmwD{c[\  
!>BZ6gn5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} v^)bhIPe;  
+E1I");  
template < typename T > AZzuI*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]?Fi$3Lm  
  { K+Z+wA?  
  return fn(pk(t)); )uK{uYQl  
} CM<]ZG7  
template < typename T1, typename T2 > # altx=6'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >H(i^z/c  
  { ME;n^y\8  
  return fn(pk(t1, t2)); D?C)BcN  
} aO@ 7O*  
} ; %FS$zOsgGK  
eh4gQ^l  
28/ ADZ  
一目了然不是么? mNb ?*3\  
最后实现bind V$"ujRp  
QCH}-q)  
 %VzKqh  
template < typename Func, typename aPicker > fLSXPvm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,*&G1|_6  
  { R+nMy=I%8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); fwrJ!j  
} "t({D   
5DXR8mLoaJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )I^2k4Cg"  
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。 Nc :({@I  
({-GOw46  
十一. phoenix n6*En7IVh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !L;\cl  
P6 ;'Sza  
for_each(v.begin(), v.end(), Di@GY!  
( N[<H7_/3  
do_ r'dr9"-{  
[ "p/j; 6H  
  cout << _1 <<   " , " /,MJq#@K  
] B|C/ Rk6?  
.while_( -- _1), +$$$  
cout << var( " \n " ) #'-Sh7ycW  
) UK$ms~H  
); `6[I^qG".  
J[A14z]#`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: @*0cMO;SpG  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor )J_\tv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 I=7Y]w=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cooUE<a  
Vo9F  
dWX stb:[  
template < typename Cond, typename Actor > cXR1grz  
class do_while (]RM6i7  
  { SG?Nsp^%`B  
Cond cd; 7}GK%H-u  
Actor act; /^$UhX9v  
public : 6ns! ~g@  
template < typename T > kM'"4[,nz  
  struct result_1 Fi. aC;sx  
  { HxB m~Lcqy  
  typedef int result_type; 3)ma\+< 6  
} ; 28hHabd|  
d\H&dkpH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gP-nluq  
zVi15P$  
template < typename T > ]l@ qra  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q;fKcblKj  
  { Io|X#\K  
  do g ^!C  
    { a8dXH5_  
  act(t); rrnNn'  
  } :qR=>n=  
  while (cd(t)); ]Ni;w]KE  
  return   0 ; `/"nTB  
} jYVE8Y)my  
} ; |+:h|UIUQ  
( =16PYs  
y8s!M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [3W*9j  
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。 ;uqx@sx ;  
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。 `:wvh(  
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。 aZet0?Qr  
下面就是产生这个functor的类: Aj9Ji"18za  
x$wd O  
~"lJ'&J}  
template < typename Actor > v[TYc:L=  
class do_while_actor ~1*A  
  { !mRx$ %ul  
Actor act; q8Nn%o=5V  
public : \ A%eG&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -/ x W  
uNHdpni  
template < typename Cond > TZ;p0^(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !Y<oN~<%)  
} ; Uw/l>\  
vBvNu<v7te  
1AHx"e,;L  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g7CXlT0Q6  
最后,是那个do_ BPqGJ7@  
jJ3zF3Id  
0@5E|<A  
class do_while_invoker 6yu]GK} es  
  { "BKeot[""p  
public : ,&7Wa-vf  
template < typename Actor > G\/"}B:(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mmEp'E  
  { Q}*y$se!  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]DvO:tM  
} |2`"1gt  
} do_; H]\Zn%.#  
joa5|t!D9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? QM5 .f+/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 85|fyX  
最后来说说怎么处理break和continue V8-h%|$p3W  
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。 Te{ *6-gO3  
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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