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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (u'/tNGS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b5)>h  
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, T8m%_U#b  
AT9SD vJ  
kXjpCtCu  
r2Z`4tN:  
  class filler ^X;>?_Bk  
  { x)U;  
public : 87>Qw,r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5g5pzww  
} ; ut,"[+ J  
'{u#:TTj  
AdYQhF##  
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: iLI]aZ   
O0l;Qi  
2bC%P})m  
Z)&HqqT3p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r 1a{Y8?  
|V7a26h  
Cwh;+3?C|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >k jJq]A2  
7U7 i2 4  
ujh4cp  
g!8lW   
二. 战前分析 xr2:bu  
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。 O:x%!-w  
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 %G SSy_c  
qprOxP r  
]mh+4k?b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K!~ ](_W!  
  /* --------------------------------------------- */ q<8HG_  
vector < int *> vp( 10 ); [<;2C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m>!#}EJ|  
/* --------------------------------------------- */ t*#&y:RG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =R"tnjR  
/* --------------------------------------------- */ 5S? yj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k}.nH"AQ  
  /* --------------------------------------------- */ `y#C%9#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4\3t5n  
/* --------------------------------------------- */ n58jB:XR(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); PsnU5f)`  
~-%A@Lt  
7A6sSfPUy  
y|se^dn  
看了之后,我们可以思考一些问题: xTZ5q*Hqx  
1._1, _2是什么? U8KY/!XZ  
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。 A'8K^,<  
2._1 = 1是在做什么? 3lN+fQ>)S  
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。 bYc qscW  
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。 "-?Y UY`  
gEsR-A!m  
PgAfR:Y!  
三. 动工 J.l%H U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: EYG E#C; d  
a)Ek~{9  
Z(M)2  
PEIr-qs%D  
template < typename T > .*blM1+6i/  
class assignment '=.Uz3D'0  
  { E;H(jVZ  
T value; $"{3i8$3mT  
public : fZ fiiE~7J  
assignment( const T & v) : value(v) {} *,*qv^  
template < typename T2 > s= fKAxH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;hJ*u  
} ; VH6|(=8  
#>B1$(@  
vq7%SEkES  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @F^L4 N':  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gDNW~?/  
s.)w A`&&  
qXGLv4c`Q  
0 _}89:-  
  class holder ,z )NKt#  
  { 9z/_`Xd_  
public : jgw'MpQm{  
template < typename T > Aq'E:/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Qmx~_  
  {  89=JC[c  
  return assignment < T > (t); K0=E4>z,`q  
} rxp9B>~  
} ; 4(GgaQFO?  
RyWOiQk;  
RmV/wY  
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: Y'0?<_ fj  
fZ:rz;tM  
  static holder _1; p Y>-N  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [<a%\:c m4  
bvS\P!m\c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %]$p ^m  
而不用手动写一个函数对象。 c$:=d4t5$  
R bc2g"]  
FXEfD"  
D K_v{R  
四. 问题分析 Ny7=-]N4{"  
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。 nL 07^6(  
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。 OVSq8?L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &\` a5[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 QN&^LaB<T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 GiO#1gA  
OrJlHMz  
五. 问题1:一致性 _m?(O/BTx  
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?| tF g'RV{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B5H&DqWzr  
1\{U<Oli  
struct holder -JhjTA  
  { =&:f+!1$  
  // B%:9P  
  template < typename T > YGV#.  
T &   operator ()( const T & r) const m&~Dj#%(w  
  { @mRrA#E#{  
  return (T & )r; aa%&&  
} n9fA!Wic  
} ; fy>And*  
bok 74U]  
这样的话assignment也必须相应改动: yP9wYF^A\  
z/&a\`DsU  
template < typename Left, typename Right > f3>6:(  
class assignment v:Z4z6M-  
  { g74z]Uj.B  
Left l; }%FuL5Tx  
Right r; 4|41^B5Y  
public : 1 u_2 4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .C;_4jE  
template < typename T2 > n ,:.]3v%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bd P,Zqd  
} ; {!eANm'  
X<}o> 6|d  
同时,holder的operator=也需要改动: agU!D[M_G  
:8-gm"awL5  
template < typename T > KW7? : x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ZMMo6;  
  { .A!0.M|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ZWhmO=b!  
} tvH\iS#V  
D<3V#Opw  
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。 ie~fQ!rf  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hk!,  
QT= ,En  
return l(rhs) = r; sqpOS!]  
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。 hB}h-i(u  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R~5* #r@f  
SM#S/|.]  
template < typename Tp > ]\ 2RV DC  
class constant_t (p.3'j(  
  { i$^B-  
  const Tp t; $K_YC~  
public : 2 ssj(Qo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fxoi<!|iGY  
template < typename T > Ag4Ga?&8ec  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -6~y$c&c  
  { Z'*Z@u3  
  return t; 7kX$wQZ_  
} YaNH.$.:  
} ; #W%)$k c  
L}jF#*Q%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vG<pc_ak  
下面就可以修改holder的operator=了 ?9gTk \s?R  
%V(N U_o  
template < typename T > s\C8t0C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const H&=n:'k^  
  { ~@4ZV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (YYj3#|  
} >'}=.3\  
M9s43XL(&  
同时也要修改assignment的operator() Ed^uA+D  
pPyvR;NJ  
template < typename T2 > LZc$:<J<6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } QSF"8Uk  
现在代码看起来就很一致了。 I!@s6tG  
"\/^/vn?  
六. 问题2:链式操作 _))I.c=v  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QOV}5 0  
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。 jkF+g$B  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 5Z9~ &U  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Z<ajET`)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F?8BS*r_  
@ 2!C^}d3F  
template < typename T > *j /S4qG  
struct result_1 J}(6>iuQY?  
  { :/v,r=Y9p  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cZgMA8 F  
} ; n|x$vgb  
AUxM)H  
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: (/SGT$#8  
jWXR__>.  
template < typename T > %0yS98']g  
struct   ref  k6O. H  
  { I%9bPQ  
typedef T & reference; 3T|Y}  
} ; Ts(t:^  
template < typename T > j1puB  
struct   ref < T &> -Aa]aDAz68  
  { /Fe:h >6  
typedef T & reference; e2k4[V  
} ; 79SqYe=&uy  
@n7t?9Bx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L\}Pzxn  
s !#HZK  
template < typename T > zb5N,!%r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Xb]=:x(  
  { I(]BMMj  
  return l(t) = r(t); T~%H%O(F  
} sn-)(XU!  
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。 $T?*0"Mj[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g/8.W  
)RwBg8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ?0rOcaTY  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v<;: 0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hojHbmm4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |e*GzD  
最后的布局是: OE'K5oIM  
                Add }xDB ~k  
              /   \ g .x=pt  
            Divide   5 2yN%~C?$  
            /   \ a-]hW=[  
          _1     3 K1T1@ j  
似乎一切都解决了?不。 e(yQKwVD  
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。 60GFVF]'2  
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。 {~"7vkc+  
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: {r={#mO;p  
E@w[&#  
template < typename Right > 'h-3V8m^e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J=UZ){c>:.  
Right & rt) const d5DP^u  
  { GS\%mPZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RT% x&j  
} V: ^JC>6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 aje^Z=]  
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。 -uWKY6 :5  
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。 T8n-u b<  
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。 24|  
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。 HWqLcQ d:P  
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? [tUv*jw%  
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: *FV0Vy  
Bvz62?  
template < class Action > Wk@ eV\H71  
class picker : public Action q0&Wk"X%rr  
  { <rNtY,  
public : ht?CH Uu  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I-xwJi9?,  
  // all the operator overloaded Kw)K A^KF  
} ; ~&1KrUu&  
*^'wFbaBO  
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。 ezp<@'0ZT  
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: !#q{Z>H`  
hM~eJv  
template < typename Right > ><[| G9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const U.: sK*  
  { Aj,]n>{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ],n%Xp  
} i 'qMi~{  
8QV t, 'I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > < CDA"  
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。 z^r |3;  
|K%}}g[<e;  
template < typename T >   struct picker_maker (@ "=F6P  
  { v"rl5x  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vF"c  
} ; 5^yG2&>#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OR]T`meO  
  { `h?LVD'l  
typedef picker < T > result; o,CBA;{P  
} ; L?!$EPr  
*ksb?|<Ot  
下面总的结构就有了: &.zj5*J  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Q:mZ" i5  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 =yo{[&Jz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 VBM/x|'  
至此链式操作完美实现。 J{d(1gSZ  
U R}kB&t  
K"L_`.&Q  
七. 问题3 U IfH*6X  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 W6vf=I@f  
lWbZ=x_0  
template < typename T1, typename T2 > G]4OFz+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,+se  
  { d/S+(<g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +semfZ)  
} rj3YTu`  
4.8nY\_WF  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: {7qA&c=  
>8|+%pK8<  
template < typename T1, typename T2 > `fz,Lh*v  
struct result_2 =`-|&  
  { =+<d1W`>0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u, eZ6  
} ; #4><r.v3  
Nsn~@.UuSW  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? b$Ln} <  
这个差事就留给了holder自己。 fD{II+T  
    tjj^O%SV<  
& 1_U1  
template < int Order > FPF6H puV  
class holder; g`n;R  
template <> M'q'$)e  
class holder < 1 > G+VD8]!K1  
  { ]*3:DU  
public : sK&,):"]R  
template < typename T > X"j>=DEX  
  struct result_1 kh3<V'k]  
  { !2$ z *C2;  
  typedef T & result; %k2FPmA6  
} ; dCeX}Z  
template < typename T1, typename T2 > /Wu|)tx  
  struct result_2 U'y,YtF@  
  { :I \9YzSs@  
  typedef T1 & result; @DuK#W"E u  
} ; 03([@d6<E  
template < typename T > mRwT_(;t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^P?vkO"pB?  
  { WS:5MI,OL  
  return (T & )r; -f?Ah  
} ^,TTwLy- t  
template < typename T1, typename T2 > ;wR 'z$8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +{$QAjW(/  
  { \3zp)J  
  return (T1 & )r1; *P!s{i  
} ]CX[7Q+'  
} ; |CIC$2u  
j)by}}  
template <> J R$r!hX  
class holder < 2 > %ucjMa>t  
  { M4KWN'  
public : \G>ZkgU  
template < typename T > iY~rne"l  
  struct result_1 O4L#jBa+  
  { {U"^UuU]  
  typedef T & result; Qf xH9_  
} ; d"ZU y!a  
template < typename T1, typename T2 > W%o|0j\1GU  
  struct result_2 cSK&[>i)4  
  { 0y~<%`~  
  typedef T2 & result; ,O]l~)sr|  
} ; 4Po)xo  
template < typename T >  9S1)U$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I%"'*7 U  
  { eEl.. y  
  return (T & )r; T5|c$doQ  
} a}gk T]  
template < typename T1, typename T2 > 8;8c"'Mn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const he$XLTmr:  
  { X}cZxlqc  
  return (T2 & )r2; uLk]LT  
} Qx)Jtb0`V  
} ; fP[& a9l  
h2w}wsb0l  
C4\,z\Q  
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> >。 9o0!m Cq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j U[ O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ys'T~Cs  
@hif$  
return l(i, j) = r(i, j); LA%bq_> f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) VK:8 Nk_y  
AIRr{Y  
  return ( int & )i; syPWs57pH  
  return ( int & )j; .lNs4e  
最后执行i = j; ! bU\zH  
可见,参数被正确的选择了。 Xsuwa-G!5~  
z0bJ?~w,  
qAY%nA>jO  
/nZ;v4  
vq!uD!lr  
八. 中期总结 7dOyxr"H-  
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: zt=0o| k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,v9f~qh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7N=-Y>$X  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ROc`BH=  
[/ M`  
DmqSQA  
. +  
PftxqJz  
(Yb[)m>fQ}  
九. 简化 LF*&(NC  
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。 0;.<~;@h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Dyg?F )6  
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: 831JwS R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v jT( Q  
  +-*/&|^等 3c3OG.H$8  
2. 返回引用。 wJ+Aw  
  =,各种复合赋值等 Ysi  g T  
3. 返回固定类型。 -JT/ 9IQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 'h1b1,b~  
4. 原样返回。 A,gEM4  
  operator, beXNrf=bG  
5. 返回解引用的类型。 sJG5/w  
  operator*(单目) NbRn*nb/T  
6. 返回地址。 *G5c|Y  
  operator&(单目) 1.U`D\7mb  
7. 下表访问返回类型。 c#/H:?q?a  
  operator[] V5`^Y=X(%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &M />tE Z)  
  operator<<和operator>> I+(/TP  
"xJ0 vlw  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 %9v@0}5V  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <Fz~7WVd  
(C;I*cv  
template < typename Left > HQP}w%8x  
struct value_return  vZj`|  
  { [ ho (z30k  
template < typename T > xiblPF_n3  
  struct result_1 . T JEUK  
  { ,u9M<B<F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &>g'$a<[  
} ; qJ4T]FVN  
,XkGe   
template < typename T1, typename T2 > 5ETip'<KT6  
  struct result_2 @`36ku  
  { 4qi[r)G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; XFVV},V  
} ; lj=l4 &.i  
} ; *l&S-=]  
eYX5(`c[  
ufV!+$C)is  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bi4f]^hQz  
A]0:8@k5  
下面我们来剥离functor中的operator() *J|(jdu7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {LHR!~d}5f  
(~~w7L s  
return l(t) op r(t) "es?=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4NN$( S-W  
return op l(t) 7nq3S  
return op l(t1, t2) 4QOEw-~w&s  
return l(t) op An*~-u9m  
return l(t1, t2) op `Z"Q^  
return l(t)[r(t)] ~@ jY[_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \b=Pj!^gwb  
$Xm6N@  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: q$(5Vd:  
单目: return f(l(t), r(t)); bg,9@ }"F  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }Ew hj>w  
双目: return f(l(t)); j^tW Iz  
return f(l(t1, t2)); 39wa|:I  
下面就是f的实现,以operator/为例 Vwk#qgnX  
%UUH"  
struct meta_divide 9^FziM  
  { 5irwz4.4  
template < typename T1, typename T2 > FGWN}&K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 94sk kEj  
  { CI U1R;  
  return t1 / t2; (" ~ DJ=  
} 8K(Z0  
} ; F!zP<A "  
Q\ /uKQ  
这个工作可以让宏来做: M-)R Q-h  
X$%4$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2*"Fu:a"`I  
template < typename T1, typename T2 > \ b45|vX+j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {@! Kx`(:  
以后可以直接用 D8&`R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) wNFz*|n  
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 5DOBs f8Jo  
(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。。。) p G1WXbqW  
~qe%Yq  
QrO\jAZ{Ag  
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 fb8%~3i>  
^7zu<lX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HbP!KVHyk1  
class unary_op : public Rettype su*Pk|6%  
  { T91moRv  
    Left l; t!Sq A(-V  
public :  w 4[{2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} f&v9Q97=  
=X.LA%Sf=u  
template < typename T > ()&~@1U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X7k.zlH7T  
      { gbVdOm  
      return FuncType::execute(l(t)); rZ8`sIWQt  
    } \%UkSO\nO3  
q6YXM  
    template < typename T1, typename T2 > ca+5=+X7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ft}@ 1w5  
      { (o3 Iy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); LL:_L<  
    } Ua!aaq&  
} ; [0[i5'K:  
A*R^n}sh  
| y# Jx  
同样还可以申明一个binary_op y8Z_Itlf  
}wjw:M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "3"V3w  
class binary_op : public Rettype N1S{suic  
  { {G0T$,'DR  
    Left l; Oo8VeRZ  
Right r; &yTqZ*Yuk  
public : p* (JjH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Lpz>>}  
S6M}WR^,  
template < typename T > ?.-wnz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n;Q7X>-f8`  
      { K?Nhi^f"L  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :&rt)/I  
    } H8zK$!  
\*y-g@-{W$  
    template < typename T1, typename T2 > V-2(?auZd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |t&>5HM  
      { _LUhZlw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \0I_<  
    } (sTpmQx,b  
} ; Y>T-af49  
$}q23  
GPv1fearl  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 LTCb@L{^i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YnS#H"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wn, KY$/  
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。 DE8n+Rm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #PW9:_BE  
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。。。  #ut  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]e^&aR5f"  
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) Jk11fn;\>  
下面是修改过的unary_op rjAn@!|:+  
vY}g<*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,vawzq[oSy  
class unary_op 9dLV96  
  { KVaiugQ   
Left l; VG#EdIiI  
  vjCu4+w($Z  
public : 3E]plj7$  
^4hO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1~`fVg  
HTS0s\R$  
template < typename T > uc\Kg1{  
  struct result_1 \<>ih)J@tt  
  { 7wqK>Y1a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [`[|l  
} ; #&k5 d:  
JPUW6e07o  
template < typename T1, typename T2 > ,0Hr2*p  
  struct result_2 mh #a#<  
  { 4G0m\[Du  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nYSiS}?S .  
} ; |O+H[;TB6  
7#a-u<HF"  
template < typename T1, typename T2 > .bg~>T+<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \fd v]f  
  { EwT"uL*V;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); eA?RK.e  
} fu ,}1Mq#  
, WYPU  
template < typename T > $G+@_'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~P,lz!he_  
  { ,HV(l+k {|  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0<@KG8@hI;  
} Yn Mvl  
RJ&RTo  
} ; XJ\DVZ  
ncdKj}  
(OL4Ex']  
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 MK~8}x2K  
好啦,现在才真正完美了。 $6 9&O  
现在在picker里面就可以这么添加了:  . iI  
XFpjYwn  
template < typename Right > {9pZ)tB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c_pr  
  { UHkMn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ! E5HN :#  
} Vwf$JdK%&l  
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。 3M7/?TMw{6  
H@>` F  
i$#;Kpb`^  
5H9z4-i x?  
gPO}d  
十. bind KYI/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 TDjm2R~9FS  
先来分析一下一段例子 "m8^zg hL  
@n /nH?L  
~jk|4`I?T  
int foo( int x, int y) { return x - y;} tw/dD +  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9:|{6_Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #q$HQ&k  
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?II  
我们来写个简单的。 n;_sG>N  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v{N`.~,^  
对于函数对象类的版本: u4?L 67x  
2MIi=c:oqK  
template < typename Func > ^ VyKd  
struct functor_trait AeM^73t  
  { BwpqNQN  
typedef typename Func::result_type result_type; MKk\ u9  
} ; B dfwa  
对于无参数函数的版本: xm~`7~nFR  
An0|[uWH  
template < typename Ret > |SSSH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4k1xy##  
  { J!(<y(l  
typedef Ret result_type; G>}255qY  
} ; .2t4tb(SUw  
对于单参数函数的版本: L`TLgH&?R  
:eCwY  
template < typename Ret, typename V1 > & J'idYD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3;9^  
  { Mfuv0P~  
typedef Ret result_type; 4F:\-O  
} ; f'RX6$}\1X  
对于双参数函数的版本: eM6<%?b  
Dml;#'IF3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v;{#Q&(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _;y9$"A  
  { ebhXak[w  
typedef Ret result_type; <'Eme  
} ;  K5h  
等等。。。 t =iIY`Md%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H%td hu\e  
(%6P0*  
template < typename Func > g$-PR37(  
struct func_return 9.-S(ZO  
  { rs[T=CQ  
template < typename T > ;[DU%f  
  struct result_1 zC!t;*8a  
  { `U_)98  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6d}lw6L  
} ; /{_:{G!Q0  
9TC,!0U{_.  
template < typename T1, typename T2 > cuI TY^6  
  struct result_2 K69'6?#  
  { /,yd+wcW#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  mq.`X:e  
} ; ZMlm)?m  
} ; bAqA1y3=  
p]TAELy  
2%m BK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &p@O _0nF  
DyQy^G'%l  
template < typename Func, typename aPicker > C,r;VyW6BI  
class binder_1 <%eG:n,#  
  { U8?mc  
Func fn; d7upz]K9g  
aPicker pk; U iW>J  
public : g! |kp?  
=dKtV.L  
template < typename T > _B<X`L =  
  struct result_1 rb.N~  
  { $U WZDD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6bC3O4Rw  
} ; _`T_">9r  
?fSG'\h>  
template < typename T1, typename T2 > S,UDezxg  
  struct result_2 b4kgFA  
  { a1lh-2x X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T8$y[W-c  
} ; A;M'LM-M  
u6JM]kR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V)25$aKW7  
}Sv:`9=  
template < typename T > <bWG!ZG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0GeTS Fj  
  { WOap+  
  return fn(pk(t)); GD$l| |8  
} )y$(AJx$  
template < typename T1, typename T2 > #"~<HG}bR/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~c `l@:  
  { 5 7c8xk[.2  
  return fn(pk(t1, t2)); q/,O\,  
} X \/#@T  
} ; NBGH_6DROw  
e\L8oOk#r  
z Iu'[U  
一目了然不是么? )SGq[B6@I  
最后实现bind x%B/  
rx|pOz,:  
4V`G,W4^J  
template < typename Func, typename aPicker > 5.GR1kl6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'H;*W|:-]  
  { evmeqQG=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^1];S^nD  
} G 3ptx! D  
@ j/a=4o[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <LiPEo.R  
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。 +M/ %+l  
f@!.mDm]  
十一. phoenix i/Zd8+.n$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -iZ`Y?  
3Y$GsN4ln  
for_each(v.begin(), v.end(), #H~64/  
( ~t~|"u"P  
do_ ;2QP7PrSY  
[ T>W,'H  
  cout << _1 <<   " , " ]Y&VT7+Z  
] ;$g?T~v7  
.while_( -- _1), @r1_U,0e  
cout << var( " \n " ) f/?P514h  
) r~['VhI!;E  
); sW\!hW1*x  
S_H+WfIHV'  
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: v]UwJz3<  
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 /)O"l@ }U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ny/MJ#Lq  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $F.a><1rY  
[$UI8tV  
dM@1l1h/  
template < typename Cond, typename Actor > J{G?-+`  
class do_while @H8EWTZ  
  { s eJ^s@H5l  
Cond cd; {' H(g[k  
Actor act; \  Cj7k^  
public : f|g g  
template < typename T > aN3;`~{9  
  struct result_1 ?a]mDx>xh  
  { )4;`^]F  
  typedef int result_type; +=)+'q]S  
} ; jebx40TA3  
qH_Dc=~la  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1$ {SRU7l  
u*9V&>o  
template < typename T > rytyw77t(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,a? o aPH  
  { veECfR;  
  do tZo} ;|~'  
    { u ^RxD^=L  
  act(t); LDa1X2N  
  } alb.g>LNPP  
  while (cd(t)); TA~{1_l  
  return   0 ; `Q,H|hp;k;  
} X}0cCdW  
} ; k9F=8q  
wy2 D;;  
_o~ nr]zx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8q7b_Pq1U  
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。 <gBA1oRz  
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。 <OPArht  
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。 L}NSR  
下面就是产生这个functor的类: }<:}XlwT%  
/qw.p#  
,2ar7 5Va  
template < typename Actor > 1h5 Akq  
class do_while_actor C7AUsYM  
  { }(u ol  
Actor act; e96k{C`j0  
public : gQ.Sa j $  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} FVBYo%Ap  
x,Vr=FB  
template < typename Cond > hpk7 A np  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RG`1en  
} ; =g|FT  
P0b7S'a4!  
$ME)#(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0m ? )ROaJ  
最后,是那个do_ ~Cjn7  
a[TMDU;(/4  
T[j,UkgGo  
class do_while_invoker u#SWj,X  
  { 3+bt~J0  
public : D1;QC  
template < typename Actor > <9 ;!3xG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {l >hMxij  
  { jZ; =so  
  return do_while_actor < Actor > (act); E4xa[iZ  
} w%sT{(Vd`C  
} do_; LreP4dRe  
Y nZiT e@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /u+e0BHo  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4X|zmr:A  
最后来说说怎么处理break和continue xN%K^Tree  
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。 ;bhT@aB1  
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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