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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *lZ V3F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fif'ptK  
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,  IN6L2/Q  
^3vI NF  
g'km*EV  
Cs"ivET  
  class filler P;XA|`&  
  { p:tp |/  
public : {pXX%>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "<egm^Yq  
} ; Q+a&a]*KL^  
k=d _{2 ~  
&)q>Z!C-l  
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: D?xR>Oo)  
]n1#8T&<*z  
StNA(+rT  
YJwI@E(l$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mbhh  
HYdt3GtJ?  
\ D>!&   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [70 _uq  
ZZ}HgPZ  
NP\/9 8|1  
d@ZXCiA},  
二. 战前分析 {6)H.vpP  
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。 q2Sc{E>[  
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 FFVh~em{  
&F0>V o  
[BKTZQ@G@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ki `ur%h  
  /* --------------------------------------------- */ nH?#_ 5F1  
vector < int *> vp( 10 ); >A L^y( G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p)Ht =~  
/* --------------------------------------------- */ \@NnL\ t u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1X&scVw  
/* --------------------------------------------- */ Rh@UxNy\,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Hnvs{KC`  
  /* --------------------------------------------- */ q+4<"b+6G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \rbvlO?}  
/* --------------------------------------------- */ '<C#"2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1$yS Ii  
wD pL9q  
?,Wm|xY  
bwjLMWEVq  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1[Jv9S*f/  
1._1, _2是什么? ;ejtP #$  
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。 cbx( L8  
2._1 = 1是在做什么? f1Gyl  
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。 <oTNo>U/k  
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。 Ve\!:,(Y_  
+227SPLd  
N?%FVF  
三. 动工 d+7Dy3i|g=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .Dyxul  
`uqsYY`V  
aD?ySc}  
rEs Gf+4  
template < typename T > +&)&Ny$W  
class assignment }/-TT0*6j<  
  { z]Mu8  
T value; }zwHUf9q1  
public : 9Or  
assignment( const T & v) : value(v) {} [/eRc  
template < typename T2 > ]0@ J)Z09  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X$$b:q  
} ; (L8z<id<z  
^sZ,(sc{G  
Iqm QQ_KH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F5EsaF'e4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `n`aA)|<  
ePwoza  
b+ v!3|  
YumHECej  
  class holder nQ^ <h.  
  { 6`hHx=L  
public : .R>4'#8q  
template < typename T > xs3t~o3y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Snf1vH  
  { qHQ#^jH  
  return assignment < T > (t); f^[:w1X$sM  
} h\qM5Qx+Q  
} ; :raYt5n1,y  
Qk.:b  
Yv[j5\:x  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: /5c;,.hm1R  
~%o?J"y  
  static holder _1; \%D/]"@r  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n9Xssl0  
F( Iq8DV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cfEi]  
而不用手动写一个函数对象。 OCVF+D :  
;^j 2>Azn  
OAiip,  
QjlwT2o'  
四. 问题分析 WhHnF*I  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 M4:}`p=  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 [:!D.@h|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O1_dA%m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !@x'?+   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;w_f^R #  
C4jq T  
五. 问题1:一致性 =fZ)2q  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| $m;rOKVU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 62X;gb  
xN +j]L C  
struct holder MWS=$N)v*  
  { >6(91J  
  // <d\Lvo[  
  template < typename T > .7*3V6h=F  
T &   operator ()( const T & r) const Lit@ m2{\  
  { , LP |M:  
  return (T & )r; P%6-W5<  
} ad1%"~1  
} ; 'Zdjd]  
8tM40/U$  
这样的话assignment也必须相应改动: Z[DiLXHL  
5 ap~;t  
template < typename Left, typename Right > etEm#3  
class assignment ?=%Q$|]-  
  { :dtX^IT  
Left l; +@Oo)#V|.  
Right r; ^&'&Y>  
public : R(c:#KF#8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5y. n  
template < typename T2 > h]rF2 B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B*+3A!{s  
} ; ^ $M@yWX6  
f#RI&I\  
同时,holder的operator=也需要改动: *uAsKU  
eGZX 6Q7m  
template < typename T > NzmVQ-4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v(v Lk\K7  
  { 17Q1Xa  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  q$$:<*Uy  
} D@V1}/$UoN  
bqwQi>^Cw  
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。 (~~*PT-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D}SYv})Ti  
V0Cz!YM_3  
return l(rhs) = r; 78v4c Q Y  
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。  =#N;ZG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 289@O-  
03ol!|X "9  
template < typename Tp > x.rOP_rs  
class constant_t 5cbtMNP  
  { g">E it*[  
  const Tp t; 3s iWq9 .  
public : 3PB#m.N<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,EyZ2`|  
template < typename T > h)[{{JSf  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <MgR x9  
  { i5  x[1  
  return t; cd36f26`"w  
} hlPZTr=a  
} ; 8r^~`rL  
/"A)}>a  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <szD"p|K  
下面就可以修改holder的operator=了 J:  
*={` %  
template < typename T > 6Q<^,`/T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const si.A"\bm  
  { CmaV>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {@1C,8n;  
} ViV"+b#gu  
@5n!t1(  
同时也要修改assignment的operator() %G6ml,  
d,}fp)  
template < typename T2 > a []Iz8*6e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  _6a+" p  
现在代码看起来就很一致了。 G}aw{Vbg_  
WVc3C-h,  
六. 问题2:链式操作 (are2!Oq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ("{JNA/  
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。 k0IW,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。 #3@ Du(_n  
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。 :'aT 4  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'P{0K?{H-4  
+TW9BU'a^  
template < typename T > J+f .r|?  
struct result_1 9] /xAsD  
  { ]]lgCac_U9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -x~h.s,  
} ; #:0dq D=  
5b X*8H D  
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: ,]?Xf >  
":E^&yQ  
template < typename T > '>[l1<d!G  
struct   ref ;cQhs7m(9  
  { 85; BS'  
typedef T & reference; L3:dANG  
} ; K*;e>{p  
template < typename T > fl| 8#\r  
struct   ref < T &> Z;kRQ  
  { xU$A/!oK  
typedef T & reference; cIqk=_]  
} ; ylm*a74-X  
`N$:QWJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n_;qB7,,  
o>rsk 6lNi  
template < typename T > 2e_ssBbb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5W/!o&x~7  
  { y<7C!E#b8  
  return l(t) = r(t); nn>1OO  
} -dXlGOD+C  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 (_S`9Z8=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 aRSGI ja<L  
dQUZ11  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ~R7F[R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: hdky:2^3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L ]HtmI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h LYy  
最后的布局是: ML6Y_|6 |  
                Add )?35!s6  
              /   \ HUF],[N  
            Divide   5 &L3OP@;  
            /   \ W\mj?R   
          _1     3 I'&#pOB  
似乎一切都解决了?不。 ~>C@n'\lv  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 L?~>eT  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Dq=&K,5;  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Y+il>.Z  
{ Ju  
template < typename Right > a?Q\nu1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )xJCH9h  
Right & rt) const gc~nT/lfK  
  { sVdn>$KXk  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5^kLNNum  
} &72 ( <  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 UC3&:aQ!  
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。 Gn*cphb  
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。 yV{&x  
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。 h"~i&T h  
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。 ?'RB)M=Og7  
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? rGa@!^hk  
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: w;;yw3  
WBb@\|V|  
template < class Action > qp#Is{=m  
class picker : public Action uD'yzR!]+  
  { n6AN  
public : Zv[D{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @;\2 PD  
  // all the operator overloaded 1omjP`]|,  
} ; [{!K'V  
*R'r=C`  
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。 9Hu;CKs  
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: a$=BX=  
{oXU)9vj  
template < typename Right > H1bHQB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2/WtOQI B  
  { mS$9D{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CdEQiu  
} PL/g@a^tY  
h.Y&_=Gc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q,ez AE  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 k kZ2Jxvx  
uBp,_V?  
template < typename T >   struct picker_maker ]!c59%f=  
  { J# >)+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x5w5xw  
} ; }}Zwdpo  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =l)D$l  
  { 1 5heLnei  
typedef picker < T > result; =,B Dd$e  
} ; AX%N:)_$|  
P,Z K  
下面总的结构就有了: vw'xmzgA  
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。 !"g2F}n  
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。 Ao )\/AR'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 aZ,j1j0p  
至此链式操作完美实现。 -Qy@-s $  
&lCOhP#  
sSLV R^  
七. 问题3 A'tv[T d8,  
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。 q90 ~)n?  
*g*~+B :  
template < typename T1, typename T2 > Z<jC,r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )krBj F.$  
  { DL*&e|:q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u?F^gIw  
} }Ug O$1  
[Ot<8)Jm  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ` t>A~.f  
>1qum'  
template < typename T1, typename T2 > xrZzfg  
struct result_2 }Ip1|Gj  
  { cGSG}m@B`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; aKFY&zN?  
} ; h:AB`E1  
|})v, o B  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? @iU(4eX  
这个差事就留给了holder自己。 ;d .gVR_V  
    =D`:2k~ ,  
>|pN4FS  
template < int Order > #Ibpf ,  
class holder; `< 82"cAT{  
template <> z?Cez*.h>  
class holder < 1 > z.~jqxA9  
  { tH(g;flO)  
public : Ie[DTy  
template < typename T > Mt*V-`+\  
  struct result_1 n#5S-z1KNw  
  { hs*n?vxp3  
  typedef T & result; 6@VgLa,  
} ; e!ql8wbp  
template < typename T1, typename T2 > iEx4va-j  
  struct result_2 2Z-QVwa*U  
  { &W}6Xg(  
  typedef T1 & result; C;%1XFzM  
} ;  6lL^/$]  
template < typename T > 5 FE&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D?G'1+RIT~  
  { 8 q>  
  return (T & )r; 4N5\sdi  
} Ek60[a  
template < typename T1, typename T2 > k3T374t1b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xKkXr-yb`f  
  { 7b7WQ7u  
  return (T1 & )r1; }1 j'  
} T@Z-;^aV  
} ; t)mc~M9w  
L9]d$ r"  
template <> aoBiN_  
class holder < 2 > @}s EP&$  
  { {$V2L4  
public : VI-6t"l  
template < typename T > AwZz}J+  
  struct result_1 ?XV3Y3  
  { j^/=.cD|  
  typedef T & result; TiR00#b  
} ; agq4Zy  
template < typename T1, typename T2 > Z)f?X  
  struct result_2 S%e)br}  
  { K)^8 :nt  
  typedef T2 & result; '.jYu7   
} ; <`?%Cz AO  
template < typename T > _h 6c[*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5vLA)Al3  
  { 1vS-m x  
  return (T & )r; 'dqecmB  
} Rd<K.7&A}  
template < typename T1, typename T2 > S~R[*Gk_uT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g+7j?vC{'  
  { P#V}l'j(<a  
  return (T2 & )r2; IVVX3RI  
} +"1-W> HV  
} ; :^-\KE` 3  
{ `xC~B h  
C Sz+cS  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 m/;fY>}3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @}Q!K*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7#SfuZ0@  
0JKTwLhC  
return l(i, j) = r(i, j); G:@1.H`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ddbQFAQQQ  
IkG;j+=  
  return ( int & )i; Wc,`L$Jx  
  return ( int & )j; "rfBYl`  
最后执行i = j;  z:   
可见,参数被正确的选择了。 IVa6?f6H_  
vF&0I2T~l  
LFr$h`_D5  
t*dq*(3"c  
B@#vS=g  
八. 中期总结 >;R7r|^k  
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: ~|N,{GaL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rO YD[+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {B e9$$W,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3(nnN[?N,5  
UoUQ6Ij  
#sk~L21A  
Do5.  
,el[A`b  
U0iV E+)Bt  
九. 简化 HL dHyK/S  
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。 M*C1QQf\N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qJ<l$Ig  
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: uBn35%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3N|6?'m  
  +-*/&|^等 A)Rh Bi  
2. 返回引用。 _ n1:v~  
  =,各种复合赋值等 }B!io-}  
3. 返回固定类型。 M4CC&?6\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }' s W[?ik  
4. 原样返回。 ULgp]IS  
  operator, Fs(S!;  
5. 返回解引用的类型。 {E7STLQ_%  
  operator*(单目) LR\8M(rtvH  
6. 返回地址。 Li$2 Gpc/  
  operator&(单目) JAI.NKB3  
7. 下表访问返回类型。 GCX?W`  
  operator[] 9sd}Z,l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (d (>0YMv  
  operator<<和operator>> x5Fo?E  
]mUt[Yy:z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 C5$?Y8B3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R,=8)OI2  
='_3qn.  
template < typename Left > qDz[=6BF  
struct value_return 9zrTf%m F  
  { +DR{aX/ll  
template < typename T > \Sv|yQUT  
  struct result_1 t)g %9 k^  
  { moh,aB#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3bjCa\ "  
} ; m\bmBK"I  
?4Fev_5m  
template < typename T1, typename T2 > ]=I2:Rb  
  struct result_2 51H6 W/$  
  { r KdsVW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; bn5O2  
} ; lA;^c)  
} ; %g3QE:(2@q  
~ Fl\c-  
ITi#p%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4mEJu  
ko'V8r `V  
下面我们来剥离functor中的operator() =MD)F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e^\#DDm  
UX.rzYM&T  
return l(t) op r(t) $ndBT+ i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z7)$m0',?  
return op l(t) !W0JT#0  
return op l(t1, t2) WX_g  
return l(t) op fb^R3wd$ff  
return l(t1, t2) op ,H mGp  
return l(t)[r(t)] K V?+9qa,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h^`@%g9 S  
$#W^JWN1  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ]VtP7 Y  
单目: return f(l(t), r(t)); -49I3&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I3T;|;P7  
双目: return f(l(t)); [eTEK W]  
return f(l(t1, t2)); !bnnUCTb\  
下面就是f的实现,以operator/为例 5INw#1~  
)"M;7W?R0  
struct meta_divide R"CF xo  
  { mL'A$BR`  
template < typename T1, typename T2 > XH/!A`ZK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Jcs /i  
  { .RmoO\ ,Gm  
  return t1 / t2; |o(te  
} m6 xbO  
} ; 9:Bn-3)  
N}{V*H^0QU  
这个工作可以让宏来做: `Jj b4]  
hg'eSU$J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "e>9R'y  
template < typename T1, typename T2 > \ d0zp89BEn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]2iIk=r$  
以后可以直接用 $`0,N_C<}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~=oCou`XF  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 9O^~l2`  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) wXBd"]G)C  
[kgCB7.V  
o4z|XhLr  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 \lDh"  
I,& gKgh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b#t5Dve  
class unary_op : public Rettype < mFU T  
  { !Ow M-t  
    Left l; 7W&XcF  
public : 20J-VN:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l6IT o@&J  
{\LLiU}MJC  
template < typename T > L` rrT   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ySsv  
      { g(Oor6Pp  
      return FuncType::execute(l(t)); /&c>*4)  
    } 0+e 0<'  
dWhqu68_  
    template < typename T1, typename T2 > ,k9.1kjO*)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n2[h`zm1{B  
      { >.XXB 5a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ou f\%E<  
    } .I^Y[_.G  
} ; y4&x`|tv  
r,L`@A=v  
d9T:0A`M  
同样还可以申明一个binary_op plNw>rFa  
`sd H q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,1v FX$  
class binary_op : public Rettype /}CAd  
  { XuU>.T$]c  
    Left l; Fa#5a'}I  
Right r; 8CvNcO;H0  
public : 'RV wxd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JX{rum  
 (8 /&  
template < typename T > f67pvyy -  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gxt6]+r  
      { N)KN!!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [Qqss8a  
    } /-=h|A#Kh  
KHeeB`V>J  
    template < typename T1, typename T2 > koj*3@\p/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T[J8zL O  
      { nD=N MqQ &  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); b~TTz`HZ  
    } -"bC[WN  
} ; 5 <7sVd.  
`t g=__D  
]BmnE#n&  
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 [Z!oVSCZD%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0}g~69Z1=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) RXO5p d  
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。 zN\C  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7<X!Xok  
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。。。 o9OCgP`Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C!Fi &~  
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) WkPT6d  
下面是修改过的unary_op GB)< 5I  
/9?yw!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ghar hJ>v  
class unary_op e&NJj:Ph*  
  { ?&VKZSo  
Left l; )C rsm&  
  SES-a Mi3  
public : ?5j~"  
s&\krW &  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qp>Z&LvC5  
Y6(= cm  
template < typename T > J.c yb  
  struct result_1 XS.*CB_m_  
  { lA4TWU (]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; iMQ0Sq-%1  
} ; Hv%$6,/*v  
;f} ']2  
template < typename T1, typename T2 > B_XX)y%V  
  struct result_2 z A/Fh(uX  
  { F#.ph?W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Jw{ duM;]  
} ; f{P?|8u  
e -b>   
template < typename T1, typename T2 > (D{J|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K@ a#^lmd  
  { 1Afy$It/{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); V~do6[(  
} {$ v^2K'C  
>=.3Vydi1  
template < typename T > [.&n,.k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h67{qY[J[  
  { :@-.whj  
  return OpClass::execute(lt(t)); $xjfW/k?M  
} =r3g:j/>q  
z";(0%  
} ; k(_OhV_  
<5}j(jxz}  
aX Ie  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug |I{3~+E h  
好啦,现在才真正完美了。 m c{W\H  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;<"V}, C  
~ H/ZiBL@  
template < typename Right > ukRmjHbLf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y,w_x,m  
  { c;zk{dP   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hTmJ ~m'J  
} {dn:1IcN  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 u6| IKZ  
W=OryEV?  
R~fk/T?  
C%CgWO`Xj  
Ge7B%p8  
十. bind '?g&);4)k-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 o wb+,Gk(  
先来分析一下一段例子 @u: `  
5(E&jKn&  
{FS)f  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .k +>T*c{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Upcx@zJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sg49a9`8  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 &\b(  
我们来写个简单的。 o=K9\l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F w t  
对于函数对象类的版本: foL4s;2  
OE Xa}K#  
template < typename Func > `%"x'B`mM  
struct functor_trait pU'>!<zGr  
  {  7Z<GlNv  
typedef typename Func::result_type result_type; x$D^Bh,  
} ; %lGOExV%  
对于无参数函数的版本: >VQLC&u(  
~TeOl|!lE+  
template < typename Ret > OLm@-I*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yWE\)]9  
  { /!A"[Tyt  
typedef Ret result_type; kv,!"<  
} ; 1#Hr{&2  
对于单参数函数的版本: }Nwp{["}]L  
ccPWfy_  
template < typename Ret, typename V1 > |yzv o"3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A'b$X1h  
  { MSeg7/MF  
typedef Ret result_type; " zD9R4\X.  
} ; .=t:Uy  
对于双参数函数的版本: \[.qN  
(xVx|:R[<H  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !Ko>   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x=Oy 6"  
  { J5HK1  
typedef Ret result_type; CI$z+ zN  
} ; #OM)71kB8  
等等。。。 Y)1J8kq_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]&q<O0^'  
"-dA\,G  
template < typename Func > CM++:Y vJ  
struct func_return j 4=iHnE;  
  { ]H}2|~c  
template < typename T > eL(<p]  
  struct result_1 7(h@5  
  { 3Wv^{|^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Hv^Bw{"/R  
} ; 0;">ETh=  
V,d\Wkk/  
template < typename T1, typename T2 > k_wcol,W  
  struct result_2 Q*PcO\Y!y  
  { 6?KUS}nRS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,f:K)^yD  
} ; ]j6pd*H  
} ; TaHcvjhR  
j<0 ;JAL  
nYZ6'Iwi'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qAH^BrJ  
\OFmd!Cz  
template < typename Func, typename aPicker > ppvlU H5;  
class binder_1 tm=,x~  
  { !<=zFy[J.9  
Func fn; UhS:tT]7  
aPicker pk; md'wre3  
public : 2v4K3O60G  
87l*Y|osP  
template < typename T > cw 2!V@  
  struct result_1 } (-9d  
  { <af# C2`B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; h?SRX_  
} ; 8o%Vn'^t  
w$f_z*/  
template < typename T1, typename T2 > *m<[ sS  
  struct result_2 =&UE67eK,  
  { #9DJk,SP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ky[Cx!81C  
} ; #1'q'f:7 &  
_yN5sLLyb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} HLPRTta.  
wQy~5+LE  
template < typename T > ms}o[Z@n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .cs x"JC  
  { b; C}=gg  
  return fn(pk(t)); #!O)-dyF  
} pI K:$eN!/  
template < typename T1, typename T2 > BE@(| U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A8mc+ Bf(  
  { +0%r@hTv&>  
  return fn(pk(t1, t2)); )YEAk@h@  
} PV~D;  
} ; KQ]sUNH  
M 1 m]1<  
BXdk0  
一目了然不是么? 1ds4C:M+<  
最后实现bind MFa/%O_*  
(,o@/ -o  
D )`(b  
template < typename Func, typename aPicker > T:{&e WH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]}b  
  { |X>'W"Mn  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b?`2LAgn  
} 7$%G3Q|)L  
em,1Yn?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fNAW4I I}  
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。 Yn [ F:Z  
/Q7q2Ne^*  
十一. phoenix H:hM(m0?q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -V4{tIQY  
HM)D/CO,?  
for_each(v.begin(), v.end(), @R`6j S_gK  
( <?KgzIq2  
do_ 8d'/w}GV  
[ ~2hzyEh  
  cout << _1 <<   " , " J|U~W kW  
] 9HN&M*}  
.while_( -- _1), -}T7F+  
cout << var( " \n " ) 2Q(ZW@0  
) 7ZAxhFC  
); w-)JCdS6Tb  
Yy/,I]F  
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: r`FTiPD.C  
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 g8Y)90 G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D8w.r"ne  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;dZZOocV1  
&-NGVPk81`  
R=R]0  
template < typename Cond, typename Actor > 7!`1K_v6  
class do_while E 8W*^^z(  
  { ^oDs*F  
Cond cd; TGG=9a]m  
Actor act; j4@6`[n:  
public : 23=wz%tF  
template < typename T > vfc5M6Vm)<  
  struct result_1 j1Sjw6}GCH  
  { h }&dvd  
  typedef int result_type; H<^3H  
} ; ^Bw"+6d  
gQhYM7NP{5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x`wUi*G  
Q-s5-&h(  
template < typename T > `tHF}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J~ @W":v  
  { i[33u p  
  do 0 >(hiT y<  
    { VD,g3B p  
  act(t); ==KDr 0|G  
  } 8*VQw?{Uee  
  while (cd(t)); [8DPZU@  
  return   0 ; (S=CxK  
} #'#@H  
} ; ?v+el,  
'|%\QWuZ  
z+_d*\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). dt=M#+g  
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。 .q 4FGPWz  
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。 loyhNT=  
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。 tOQnxKzu  
下面就是产生这个functor的类: 6%c]{eTd9  
i|!R*"  
y]k{u\2A  
template < typename Actor > (3m^@2i  
class do_while_actor tg2+Z\0)4g  
  { 5cr\ JR  
Actor act; eN  TKX  
public : N71%l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A22'qgKm@  
%wq;<'W  
template < typename Cond > :{#w-oC>6P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7x$VH5jie#  
} ; Hq <!&  
NF*Z<$'%  
Cj6$W5I m  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2B=BRVtSs  
最后,是那个do_  OJ# d  
)3!z2f:e  
(;nh?"5  
class do_while_invoker J}VG4}L  
  { MF5o\-&dN  
public : Ij7[2V]c  
template < typename Actor > T^nOv2@,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /V>yF&p  
  { IKeO&]k  
  return do_while_actor < Actor > (act); U!524"@%U`  
} U;Q?Rh- W  
} do_; G9 ra;.  
!='L`.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m+dJ3   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5wm(gF_t  
最后来说说怎么处理break和continue /baSAoh/e  
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。 sK|+&BC  
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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