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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda JhfVm*,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T N1pg  
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, x M(H4.<  
DU0/if9.  
.] sJl  
^lAM /  
  class filler 8;V9%h`P>  
  { tq}45{FH3  
public : jn:_2g[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |K"Q>V2y  
} ; ZZ7qSyBs?  
7/ ?QZN  
MUAs(M;  
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: ,wwO0,"y7  
IHYLM;@L  
dH!z<~  
An$2='=/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xC,x_:R`  
bh<;px-  
Vv45w#w;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !t^DN\\#  
#<S*MGp!=  
FO5a<6  
REU,"  
二. 战前分析 3f] ;y<Km  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 pK@=]K~l0  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 USEb} M`  
j/z=<jA  
>m>F {v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ca{MJz'  
  /* --------------------------------------------- */ Q-n8~Ey1a  
vector < int *> vp( 10 ); ;~EQS.Qp  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D]]wJQU2  
/* --------------------------------------------- */ & cSVOsi  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ic9L@2m  
/* --------------------------------------------- */ ,-4NSli  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F5Z,Jmi^M  
  /* --------------------------------------------- */ d=PX}o^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _r*\ BM8y  
/* --------------------------------------------- */ jYFJk&c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [/CGV8+  
!Aw^X} C  
b,E?{uG  
D&" D[|@  
看了之后,我们可以思考一些问题: y %Q. (  
1._1, _2是什么? <Gi%+I@szl  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 + cfEyiub  
2._1 = 1是在做什么? z* EV>Y[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 y:W6;R  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 V0=%$tH  
d )O^(y1r  
wSN9`"  
三. 动工 m$fEk,d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (-21h0N[V  
.9r YBy  
sD:o 2(G*  
U X@%1W!8  
template < typename T > Lwr's'ao.  
class assignment ^_;'9YD  
  { wqb4w7%  
T value; z3jk xWAZ  
public : 6^wI^`NI  
assignment( const T & v) : value(v) {}  X0VS a{  
template < typename T2 > mdWA5p(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } V4n~Z+k  
} ; .eR1\IAm  
r3l1I}  
K*SgEkb'l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )*~A|[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1f`De`zXzr  
v;x0=I&%  
m2c'r3UEu  
@- STo/  
  class holder qq/>E*~  
  { d:@+dS  
public : <+_XGOt0<  
template < typename T > >R+-mP!nj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X zJ#)}f  
  { {^WK#$]  
  return assignment < T > (t); >A$L&8'C  
} 566!T_  
} ; w+g29  
y9r4]45  
>}+{;d  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: fg^AEn1i  
#ibwD:{  
  static holder _1; fp)SZu_*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  g2vm]j  
2n:<F9^"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x]{P.7IO'  
而不用手动写一个函数对象。 Mg;pNK\n  
E#$Jg|e  
Vu:ZG*^  
Q$E.G63Wl  
四. 问题分析 u?=mh`  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 x>yqEdR=o  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 x+X@&S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 r#sg5aS7O|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jeu'K vhe  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q Gk.7wf%  
k=]e7~!  
五. 问题1:一致性 79T_9}M  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Uwc%'=@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X:GRjoa  
&C9IR,&  
struct holder AYAU  
  { \@gV$+{9  
  // .xT?%xSi/  
  template < typename T > (a[BvJf  
T &   operator ()( const T & r) const @t%da^-HS"  
  { <= 4$.2ym  
  return (T & )r; uY]';Ot G  
} :Y99L)+=/  
} ; M|(VM=~  
X+4Uh I  
这样的话assignment也必须相应改动: 9@*pC@I)  
h4hAzFQ.s  
template < typename Left, typename Right > ?"yjgt7+y  
class assignment !j6 k]BgZ  
  { LT%~C uf  
Left l; <Wn~s=  
Right r; + -<8^y  
public : [vi =^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '12m4quO  
template < typename T2 > qs]W2{-4~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } y\FQt];z)  
} ; :'[?/<iTg  
[k7( t|Q{  
同时,holder的operator=也需要改动: J67 thTGFq  
F*k =JL  
template < typename T > 3H#,qug$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const La ?A@SD  
  { | .jWz.c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bpY*;o$~  
} ]&8em1  
3r~8:F"g  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 (JbRhcg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +6WjOcu  
dn h qg3Y  
return l(rhs) = r; rEa(1(I  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 &lzY"Y*hA0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -M{s zH  
(Y~/9a4X  
template < typename Tp > 59.$;Ip;g  
class constant_t ]3v)3Wp  
  { u>'0Xo9R  
  const Tp t; +3))G  
public : ]xS%E r  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <aPZE6z  
template < typename T > WI1Y P0V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const WL+EpNKSf  
  { 4 $k{,  
  return t; Id?-Og2i V  
} /Z2u0jNArP  
} ; ) gl{ x  
ug%7}&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t]B`>SL3W  
下面就可以修改holder的operator=了 nAQ[ -NbW,  
6nA9r5Ghv  
template < typename T > o "r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const YIN* '!N  
  { `Am|9LOT  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t ]BG)]  
}  nS]e  
ub?dfS9$_  
同时也要修改assignment的operator()  KcT(/!  
-o/Vp>_UOE  
template < typename T2 > LuRCkKJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X!hzpg(`hR  
现在代码看起来就很一致了。 =sW K;`  
'l<#;{  
六. 问题2:链式操作 myo4`oH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H ezbCwsx&  
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。 BD"Dzq  
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。 +`flIG3RV  
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。 remc_}`w  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct i6bUJtL  
e\}@w1  
template < typename T > Csu9u'.V  
struct result_1 OsOfo({I_  
  { +wj}x?ZeV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fhg'4FO  
} ; B/16EuH#  
EwBrOq`C  
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: F*G]Na@6D  
c6b51)sQ"  
template < typename T > X[/7vSqZ@w  
struct   ref hGKQK ^bn  
  { Wt%Wpb8  
typedef T & reference; /\,3AInLb  
} ; 7jw+o*;  
template < typename T > blomB2vQ  
struct   ref < T &> mBL?2~M  
  { g8/ ,E-u  
typedef T & reference; eJf]"-  
} ; 8A0a/ 7Lj  
}#<Rs  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: SOPair <r  
hc W>R  
template < typename T > $mT)<N ;w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /pRv i>_(:  
  { .8'c c8  
  return l(t) = r(t); -I4@6v E,  
} # ,H!<X;SS  
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。 r5Q#GY>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 a,fcKe&B  
`j3 OFC{7E  
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 |a) zuC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: # a4OtRiI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F(j;|okf;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 R o{xprE1  
最后的布局是: O\!'Ds+gX  
                Add 3 K||(  
              /   \ 1Y"9<ry  
            Divide   5 jjrE8[  
            /   \ ;P' 5RCqj  
          _1     3 Y{~`g(~9_A  
似乎一切都解决了?不。 ;0| :.q  
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。 p! k~uf U  
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。 M4|ION  
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: S5gBVGh  
h143HXBi1+  
template < typename Right > O:'qwJ# ~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  rPr]f;  
Right & rt) const p/eaO{6 6  
  { ZG+FX:v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P@bPdw!JA  
} 3{qB<*!p"G  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "C3J[) qC  
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。 r?~_^  
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。  +mft  
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。 q`8 5-  
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。 x44V 9-o  
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? 7z{N}  
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: Cj}H'k<B  
(:]+IjnE  
template < class Action > %* K zP{  
class picker : public Action /:!l&1l:p  
  { K8&) kfyI  
public : !ni 1 qM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} P B-x_D  
  // all the operator overloaded ?c8( <_I+  
} ; Wm{ebx  
\FX"A#  
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。 \ C$t  
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: Ttl m&d+C  
|bQF.n_  
template < typename Right > a~R.">>$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Q(Yn8t  
  { cDYO Ju.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]Ar,HaX-  
}  2rC&  
E 6MeM'sx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > J8@.qC'!  
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。 I5QtPqB>  
ue?3;BF 5  
template < typename T >   struct picker_maker XgXXBKf$  
  { Z0v?3v}9^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]1zud  
} ; SXe1Q8;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > __+8wC  
  { <_k A+&T  
typedef picker < T > result; QrFKjmD<  
} ; mJ(ElDG  
7;Lv_Y"b  
下面总的结构就有了: pUqNB_  
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。 O8>&J-+2  
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。 "1XTgCu\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )/[L)-~y~  
至此链式操作完美实现。 XM"Qs.E  
j[mII5e7g  
|c2sJyj*  
七. 问题3 x)Zm5&"Gg  
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。 p{v*/<.;  
Zl'/Mx g  
template < typename T1, typename T2 > h-O;5.m-P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _ iDVd2X"H  
  { R i,_x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (GGosXU-v  
} (~bx%  
zN;P_@U  
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: !;vv-v,LQ  
j+dQI_']x  
template < typename T1, typename T2 > GL-b})yy  
struct result_2 /s+IstW  
  { /:{4,aX2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; RL\?i~'KH  
} ; <}'=@a  
L<iRqayn  
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? {_Ll'S  
这个差事就留给了holder自己。 G9am}qr  
    oD9L5c)  
A n`*![  
template < int Order > x@/:{B   
class holder; F#) bGi  
template <> ~#P]NWW%.  
class holder < 1 > fI<d&5&g  
  { ]91QZ~4a  
public : UU[z\^w| E  
template < typename T > zG/? wP"  
  struct result_1 k?L2LIB<  
  { Ndb7>"W  
  typedef T & result; qP&:9eL  
} ; B/;'D7i|S  
template < typename T1, typename T2 > %I!2dXNFRF  
  struct result_2 vGPsjxk&  
  { #639N9a~  
  typedef T1 & result; dS <*DP  
} ; d+5~^\lV  
template < typename T > {,*vMQ<^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3iX\):4  
  { `$6~QLUf  
  return (T & )r; o[WDPIG  
} Z zp"CK 5  
template < typename T1, typename T2 > eV(9I v[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0b n%L~KU  
  { GP %hf{  
  return (T1 & )r1; v[8+fd)}S  
} /K1cP>oE  
} ; h7T),UL  
-/Wf iE  
template <> nSBhz  
class holder < 2 > &dK !+  
  { "dDrw ]P;  
public : 9 6#]P  
template < typename T > 7m]J7 +4  
  struct result_1 fn5-Tnsq*  
  { nP*%N|0  
  typedef T & result; N#-pl:J(  
} ; 1 JIU5u)  
template < typename T1, typename T2 > ?Y S 3)  
  struct result_2 SA=>9L,2  
  { M3|G^q:l  
  typedef T2 & result; dkCU U  
} ; Fzt?M  
template < typename T > )$df6sq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3/ }  
  { Qr7v^H~E4.  
  return (T & )r; 0x]?rd+q8Q  
} RB %y($  
template < typename T1, typename T2 > LGZa l&9AY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NV9JMB{q  
  { +DR$>a  
  return (T2 & )r2; woP j>M  
} Za3}:7`Gu  
} ; BL_0@<1X  
/T(9:1/G  
> l0H)W  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 #qDm)zCM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: gOW8 !\V  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fxr#T'i  
{N/%%O.b  
return l(i, j) = r(i, j); \#B<'J9.`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) yrfV&C%=n  
r@Jy*2[-Jq  
  return ( int & )i; Yb/*2iWX  
  return ( int & )j; 9`Fw}yAt  
最后执行i = j; 4sn\UuKyL  
可见,参数被正确的选择了。 ?7LvJ8  
*x;4::'Jn  
:N$-SV  
r-.@MbBm  
{ $yju_[  
八. 中期总结 /"j 3B\`?  
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: ;`:YZ+2 Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1,bE[_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,#&7+e!]>P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $GGaR x  
y*-_  
 fPPP|  
SZHgXl3:  
p WJ EFm  
(?zD!% k  
九. 简化 <"P-7/j3j  
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。 ]- `wXi"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^ W?cuJ8  
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: 3)\fZYu)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 X|eZpIA45  
  +-*/&|^等 )S2yU<6oOt  
2. 返回引用。 s:"Sbml  
  =,各种复合赋值等 V8TdtGB.|h  
3. 返回固定类型。 Tsa]SN14  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]6)u$4X6$  
4. 原样返回。 x4H#8ZK!  
  operator, g""GQeR  
5. 返回解引用的类型。 E8}evi  
  operator*(单目) bG@2f"  
6. 返回地址。 tZKw(<am  
  operator&(单目) KbvMp1'9P  
7. 下表访问返回类型。 9N}\>L)_  
  operator[] 1H/I-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'EAskA] *  
  operator<<和operator>> Kmx^\vDs  
U{hu7  
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。 8SKrpwy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~S\L(B(  
% |D)%|Z  
template < typename Left > 0x!&>  
struct value_return k_0@,b 3  
  { !#O [RS  
template < typename T > Hn(1_I%zF  
  struct result_1 AO|9H`6U6F  
  { o5F:U4sG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `**{a/3  
} ; Rxd4{L )n  
)XK\[tL  
template < typename T1, typename T2 > 4#03x:/<\  
  struct result_2 =ZIT!B?4  
  { f=R+]XPzz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gaY&2  
} ; i!?gga  
} ; `9J9[!+!`  
_2hLc\#  
8a P/vToa  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait mSxn7LG  
HN{c)DIm]  
下面我们来剥离functor中的operator() ~dRstH7u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cA q3Gh  
1" cv5U  
return l(t) op r(t) 1w^wa_qx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fj5 g\m  
return op l(t) X&qx4 DL  
return op l(t1, t2) !`Rh2g*o9  
return l(t) op /;Tc]  
return l(t1, t2) op ([u|j  
return l(t)[r(t)]  XTJD>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |0y#} |/  
U@mznf* J  
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: RQx8Du<  
单目: return f(l(t), r(t)); n_e'n|T  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?W'p&(;  
双目: return f(l(t)); 3N+lWuE}K  
return f(l(t1, t2)); cj8cV|8@  
下面就是f的实现,以operator/为例 m,E$KHt (  
+JU , ^A#X  
struct meta_divide i U$ ~H  
  { lZ\8W^  
template < typename T1, typename T2 > S13cQ?4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) GrL{q;IO  
  { ^QRg9s,T<  
  return t1 / t2; Iv6 q(c  
} {q?&h'#y  
} ; EMW6'  
KeQcL4<  
这个工作可以让宏来做: YZBh}l6t  
kW g.-$pp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (8JU!lin  
template < typename T1, typename T2 > \ 5G* cAlU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; } p'ZMj&  
以后可以直接用 ;hX(/T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vjGQ!xF  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 WVbrbs4  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) fSuykbZ  
7Gc{&hp*  
\c}(rqT  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 dw bR,K  
Q6@<7E]y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^"/^)Lb!@M  
class unary_op : public Rettype &N|$G8\CY  
  { Iry$z^  
    Left l; 9B: 3Ha=  
public : DZ8|20b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ` R6`"hx$  
\2i7\U  
template < typename T > #&&T1;z"#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _>;Wz7  
      { afEa@et'  
      return FuncType::execute(l(t)); fGo4&( U  
    } g>@JGzMLP  
1sQIfX#2f  
    template < typename T1, typename T2 > ~7P)$[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W7i|uTM  
      { 5</$dcG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Wy}I"q[~So  
    } <\aeC2~M  
} ; =Ph8&l7~sp  
ut{T:kT  
j9+$hu#a  
同样还可以申明一个binary_op >gk_klLh  
Lx^ eaP5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /U~|B.z@6  
class binary_op : public Rettype M ?$[WS  
  { >Jz9wo`  
    Left l; y>^^.  
Right r; IHl q27O  
public : ^OR0Vp>L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N@q}eGe  
g`7XE  
template < typename T > "F<CGSo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BX,)G HE  
      { Aw o)a8e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (yOkf-e2y  
    } 1o_kY"D<  
Hcq.Lq;2:  
    template < typename T1, typename T2 > 1 DWoL}Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 157_0  
      { \N>-+r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *eVq(R9?T  
    } 'X`Z1L/  
} ; yPm2??5MW>  
/Rp]"S vt  
[I $+wWW_  
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 C|(A/b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nV;'UpQw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) RgE`Hr  
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。 U@lc 1#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! NR{wq|"  
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。。。 &1xCPKIr  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `BPTcL<W  
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) %`vzQt`>  
下面是修改过的unary_op w2 )Ro:G  
m o0\t#jA  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > o\AnM5  
class unary_op $`=p]  
  { f-=\qSo  
Left l; :$5A3i  
  gg;r;3u  
public : E h%61/  
pJpapA2l*6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jcH@*c=%e  
nR!e(  
template < typename T > ( ?V`|[+u  
  struct result_1 FqKJids-  
  { ;t`  ?|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; EP;/[O  
} ; !QUY (  
P:qmg"i@3  
template < typename T1, typename T2 > !*IMWm>  
  struct result_2 ~}/Dl#9R!  
  { l^B.iB  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E_HB[ 9  
} ; Qy,^'fSN  
KaGUpHw  
template < typename T1, typename T2 > &c`-/8c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dj|5'<l2  
  { ]|;+2@kDR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); da{]B5p\  
} $EMOz=)I#  
s:`i~hjq  
template < typename T > 85{m+1O~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H#- 3  
  { I-7LT?r  
  return OpClass::execute(lt(t)); .b :!qUE^  
} $ |4C]Me (  
l?Y^3x}j  
} ; `sxfj)s  
uFd$*`jS  
q^@*{H  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug yoi4w 7:  
好啦,现在才真正完美了。 LHAlXo;  
现在在picker里面就可以这么添加了: :NzJvI<  
<G"cgN#]  
template < typename Right > bRC243]g*A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #%"q0"  
  { 4 p_C+4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &[.5@sv  
} y>{: [L9*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 :fRXLe1=  
mp|pz%U  
-@uFRQ t  
b^Hr zn  
 idmU.`  
十. bind QbU5FPiN  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 B( [x8A]  
先来分析一下一段例子 :d mE/Tq  
FR(W.5[  
=O/Bte.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vN v?trw  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T}~TW26v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BT{;^Hp  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 rvA>khu0/  
我们来写个简单的。 HN47/]"*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: WxdQ^#AE  
对于函数对象类的版本: )cf i@-J+#  
myx/|-V"F  
template < typename Func > !Jg;%%E3:i  
struct functor_trait (Guzj*12  
  { SpH|<L3  
typedef typename Func::result_type result_type; e r" w{  
} ; +qxPUfN  
对于无参数函数的版本: T.q2tC[bR  
b`0tfXzS5  
template < typename Ret > ` ]|X_!J-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pA7-B>Y  
  { <Ij!x`MS+  
typedef Ret result_type; <+8'H:wz  
} ; 0V%c%]PH  
对于单参数函数的版本: 6K2e]r  
 *7Dba5B  
template < typename Ret, typename V1 > B6XO&I1c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > tMr7d  
  { _sjS'*]  
typedef Ret result_type; | %_C$s%  
} ; *% -<Ldv  
对于双参数函数的版本: .soCU8i3  
}A9#3Y|F  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A`c22Ls]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,"qCz[aDN1  
  { `CK~x =  
typedef Ret result_type; uf(ayDE  
} ; VA/2$5Wu  
等等。。。 7KT*p&xm  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy On C)f  
Pz]WT1J0  
template < typename Func > yUoR6w  
struct func_return ~f QrH%@  
  { lR(9;3  
template < typename T > MB}nn&u#  
  struct result_1 M!mL/*G@YE  
  { Q G) s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j:9M${~  
} ; HKN|pO3v  
%V_ XY+o  
template < typename T1, typename T2 > Wzq W1<*`  
  struct result_2 5C w( 4.  
  { p^l#Wq5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uH_KOiF  
} ; '.}}k!#  
} ; w7)pBsI  
~Ps*i]n(  
G T>'|~e  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 g`EZLDjt  
w0QtGQ|  
template < typename Func, typename aPicker > rcnH^P  
class binder_1 _K5<)( )  
  { bC&A@.g{  
Func fn; / "m s  
aPicker pk; OjU{r N*  
public : fif;n[<  
DR"Y(-xl  
template < typename T > x0 7 =  
  struct result_1 }2 S.  
  { HG]ARgOB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; FlO?E3d  
} ; O[X*F2LC4  
g 2Fg  
template < typename T1, typename T2 > ;_sJ>.=\  
  struct result_2 ;H$ Cq' I  
  {  D2e-b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yoE-a  
} ; goM;Pf "<  
KdNo'*;U]_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (}#&HE<  
b,~'wm8:A  
template < typename T > Km2~nkQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gI:g/ R  
  { !G%!zNA S  
  return fn(pk(t)); bGh&@&dHr  
} 'r'=%u$1C  
template < typename T1, typename T2 > &oL"AJU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xvGYd,dlK  
  { z/Lb1ND8  
  return fn(pk(t1, t2)); * :"*'  
} YznL+TD  
} ; _/[qBe  
+|?a7qM  
&BVUK"}P  
一目了然不是么? e\)%<G5  
最后实现bind ui]iO p  
q NGR6i  
4S(G366  
template < typename Func, typename aPicker > 6v@Prw@.b  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R P{pEd  
  { Owp]>e  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f,YORJ  
} v]JET9hY  
<5Vf3KoC&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 BKFO^  
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。 #y\O+\4e  
&Vj @){  
十一. phoenix )\U:e:Zae  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: oKGH|iVEe  
=i~ = |K!  
for_each(v.begin(), v.end(), @= <{_p  
( l,n_G/\  
do_ Vmz#u1gGT6  
[ y)r`<B  
  cout << _1 <<   " , " HoBx0N9\2  
] rpk8  
.while_( -- _1), St;9&A  
cout << var( " \n " ) M]8>5Zx.  
) AB=%yM7V*  
); }#zL)+XI  
WO>A55Xya  
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: RqROl!6  
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 <h(AJX7wsD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fWP]{z`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %/eG{ oh-  
p5In9s  
BDt$s( \  
template < typename Cond, typename Actor > 4Q+,_iP  
class do_while _0[z xOI  
  { NK-}[!f  
Cond cd;  v9T 3=  
Actor act;  hyxv+m[  
public : \ ZnA%hC  
template < typename T > `=Mk6$%Cs  
  struct result_1 5|0}bv O  
  { n3e,vP? R  
  typedef int result_type; /G5KNSi  
} ; 8] LF{Obz[  
~'*23]j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} CXUF=IE  
R/u0,  
template < typename T > >$kFYb>~q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const erI&XI  
  { |@d(2f8  
  do %<~EwnoT  
    { [,bJKz)a  
  act(t); kwi$%  
  } 'q}Ud10c  
  while (cd(t)); Y1o[|yt W  
  return   0 ; QXI~Toddj  
} #h.N#{9  
} ; dC<%D'L*  
h5{//0 y  
s?<FS@k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 58?WO}  
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。 28JVW3&)  
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。 s=$xnc}mf  
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。 $%U}k=-  
下面就是产生这个functor的类: hl[<o<`Q  
Ov" wcJ  
(,"%fc7<i  
template < typename Actor > oD%n}  
class do_while_actor +R?E @S  
  { Gb2|e.z  
Actor act; hzbvR~rn  
public : '3XOU.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [voc_o7AI  
S|d /?}C|e  
template < typename Cond > d% @0xsU1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; VK4UhN2  
} ; l=" (Hp%b  
qY&(O`?m&  
Cpzdk~+H  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 TaF*ZT2  
最后,是那个do_ n4?;!p<F  
}?b\/l<  
U>Is mF>m  
class do_while_invoker TrZ!E`~  
  { kW+>"3  
public : e_Zs4\^ef  
template < typename Actor > C&F% j.<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kFJ]F |^7  
  { 7<kr|-  
  return do_while_actor < Actor > (act); uP7|#>1%  
} +VIEDV+   
} do_; [p\xk{7Y  
%AV3eqghCg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? UB] tKn  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zt((TD2  
最后来说说怎么处理break和continue "= s dn  
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。 d+Mogku2  
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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