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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda RpHlq  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 RgE`Hr  
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, U@lc 1#  
NR{wq|"  
&1xCPKIr  
aER|5!7(2\  
  class filler 9(CvGzco <  
  { |y\Km  
public : OZ,kz2SF#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /HC:H,"i  
} ; [m t.2.  
f^WTsh]  
--$o$EP`  
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: 1^p/#jt  
'=\}dav!  
h~MV=7 lE  
Y Y:Bw W:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Zo9<96I&  
JE?p'77C  
V|7YRa@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L+%"e w  
vh9* >[i  
=P- &dN  
)*|/5wW1  
二. 战前分析 P:qmg"i@3  
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。 !*IMWm>  
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 ~}/Dl#9R!  
G7-BeA8  
I$Nh|eM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o_b[*  
  /* --------------------------------------------- */ c PGlT"  
vector < int *> vp( 10 ); kmuksT\)a  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "cH RGJG#  
/* --------------------------------------------- */ TBhM^\z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "q4tvcK.  
/* --------------------------------------------- */ B{-7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "}]`64?  
  /* --------------------------------------------- */ # kI>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R#(0C(FI^  
/* --------------------------------------------- */ dn6B43w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); KWwtL"3  
W+XWS,(  
xS18t="  
3:%k pnO  
看了之后,我们可以思考一些问题: t<%0eu|  
1._1, _2是什么? 8OfQ :   
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。 '[F:uA  
2._1 = 1是在做什么? +)Te)^&v%  
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。 Z5{a7U4z_  
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。 :NzJvI<  
Ycm)PU["  
R+sT &d  
三. 动工 FB=oGgwwq  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R{hX--|j  
bIKg>U'5d  
]m]`J|%i  
JuRoeq.  
template < typename T > Vs>Pv$kW  
class assignment w7nt $L5  
  { #XV=,81w  
T value; C \ Cc[v  
public : yev!Nw  
assignment( const T & v) : value(v) {} Vla,avON  
template < typename T2 > IS C.~q2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B.<SC  
} ; BT_]=\zi  
]]xKc5CT  
~/:vr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^-;S&=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E(qYCafC  
iP/v "g"g  
+,Dc0VC?  
G#iQX`  
  class holder 7AG|'s['=  
  { ,RP-)j"Wff  
public : gfk)`>E  
template < typename T > wAMg"ImJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (su,= Z  
  { " T(hcI   
  return assignment < T > (t); >nSsbhAe  
} ~KK 9aV{  
} ; -luQbGcT3  
ia6 jiW x  
,,3lH-C  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: PN}+LOD<t  
S"Al [{  
  static holder _1; vwR_2u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5<?Ah+1  
337.' |ZE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ROO*/OOd  
而不用手动写一个函数对象。 ?7{U=1gb$  
5Z=4%P*I  
f^%3zWp|-  
PSrx !  
四. 问题分析 &\zYbGU  
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。 F<4rn  
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。 ;w{<1NH2+.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `CK~x =  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %cNN<x8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;5a$ OM  
mrGV{{.  
五. 问题1:一致性 -15e  
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?| s8j |>R|k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5zuwqOD*  
sYTz6-  
struct holder lR(9;3  
  { MB}nn&u#  
  // M!mL/*G@YE  
  template < typename T > Q G) s  
T &   operator ()( const T & r) const j:9M${~  
  { HKN|pO3v  
  return (T & )r; %V_ XY+o  
} dQX-s=XJ  
} ; D{9a'0J  
egmUUuO  
这样的话assignment也必须相应改动: zcpL[@B  
dg D-"-O  
template < typename Left, typename Right > mY|c7}>V;  
class assignment sA0 Ho6  
  { zI88IM7/  
Left l; !E7gI qo  
Right r; l9p  6I  
public : o<g?*"TRh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /%$Zm^8c  
template < typename T2 > LUbhTc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W 4{ T<  
} ; ET*A0rt  
.[={Yx0!I  
同时,holder的operator=也需要改动: Po>6I0y  
SA, ~q&  
template < typename T > t@KTiJI ]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const q|5WHB  
  { a=S &r1s>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z'o0::k  
}  31n"w;  
vE]ge  
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。 ~Nh6po{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 F`}'^>  
)! [B(  
return l(rhs) = r; #83   
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。 @kXuC<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =dm9+ff  
=fSTncq  
template < typename Tp > ^} j~:EZb  
class constant_t P0N/bp2Uy  
  { pEB3 qGA  
  const Tp t; &+9 ;  
public : N2h5@*1Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3}L3n*Ft#.  
template < typename T > UMcM&yu-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3s\UU2yr  
  { ] 0i[=  
  return t; L03I:IJ  
} K^{j$  
} ; Aez2n(yac  
vuQA-w7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hB?#b`i^  
下面就可以修改holder的operator=了 ;NP-tA)  
0jp].''RK\  
template < typename T > AArLNXzVW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const LP3#f{U  
  { "jZZ>\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a-5UG#o  
} at>_EiS  
&Vj @){  
同时也要修改assignment的operator() $.,PteYK  
j;$f[@0o  
template < typename T2 > >iyNZ]."\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ``xm##K  
现在代码看起来就很一致了。 ?[Yn<|  
5{H)r   
六. 问题2:链式操作 wXNng(M7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )St0}?I~  
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。 p{?duq=  
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。 k_g@4x1y*  
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。 <?7CwW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z@Rqm:e  
/X8a3Eqp9  
template < typename T > mtUiO p  
struct result_1 COi15( G2  
  { LM<*VhX  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V7$ m.P#uM  
} ; Yjg$o:M  
?MDo. z3  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: %/eG{ oh-  
f:j:L79}  
template < typename T > yf{\^^ i(  
struct   ref a- *sm~u  
  { su0K#*P&I  
typedef T & reference; \:'GAByy  
} ; "t2T*'j{  
template < typename T > zkt~[-jm}  
struct   ref < T &> CW`^fI9H  
  { Dw=L]i :0v  
typedef T & reference; #kQ! GMZH  
} ; TjpyU:R,&|  
/{R ^J#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: DzC`yWstP  
q~>!_q]FE  
template < typename T > .J.}}"+U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :7@[=n  
  { 8hV]t'/;  
  return l(t) = r(t); hn.(pI1  
} *gmc6xY  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 TJ)Nr*U3_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ->#wDL!6  
u`EK^\R  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 azZ|T{S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Md X4Rp'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 eg~ Dm>Es  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 y0O(n/  
最后的布局是: UAjN  
                Add dC<%D'L*  
              /   \ h5{//0 y  
            Divide   5 s?<FS@k  
            /   \ 58?WO}  
          _1     3 28JVW3&)  
似乎一切都解决了?不。 *b;)7lj0h  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 2?(/$F9X,  
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。 $d1ow#ROgy  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: xpZ@DK;  
l>jrY1u  
template < typename Right > %n]jsdE^|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J^t0M\  
Right & rt) const Qfeu3AT  
  { [,&g46x22  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aT/2rMKPF  
} QAI=nrlp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 S|d /?}C|e  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 d% @0xsU1  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 VK4UhN2  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 l=" (Hp%b  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 uWGp>;meO  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? E?f*Z{~,  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: -aMwC5iR@  
K[|d7e  
template < class Action > M#>f:_`<  
class picker : public Action Xp3cYS*u  
  { dv \ oVD  
public : KWV{wW=-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t #g6rh&  
  // all the operator overloaded 4fzM%ku  
} ; z[, `  
(3G]-  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 K>$od^f%c  
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: `Tf<w+H  
D&)gcO`\  
template < typename Right > ^coJ"[D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const iNs  
  { hAZ"M:f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tU7eW#"w  
} I1(, J  
SY2B\TV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8:A6Ew&\]O  
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。 mY1$N}8fm  
-r82'3]  
template < typename T >   struct picker_maker ~ #~Kxh  
  { dkf?lmC+M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K`1\3J)  
} ; WaWx5Fx+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9X{aU)"omQ  
  { t UW'E  
typedef picker < T > result; }%rz"kB  
} ; P8s'e_t  
h^0!I TL^  
下面总的结构就有了: 0)qLW& w  
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。 vi>V6IC4v  
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。 >!YI7)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #6JCm!s  
至此链式操作完美实现。 N1!|nS3w  
A]vQ1*pnk  
V9m1n=r  
七. 问题3 |v{ a5|<E  
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。 r,b-c  
(#. )~poZ  
template < typename T1, typename T2 > )P.|Xk:r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B|~\m ~  
  { D`.CXFI+U  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NLF{W|X  
} |^@TA=_  
o0Hh&:6!M  
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: L+QEFQ:r5  
EY!aiH6P  
template < typename T1, typename T2 > 8DLMxG  
struct result_2 @,sg^KB  
  { ? B^*YCo7(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4 ITSDx  
} ; &e% y|{Y  
Wm.SLr,o0  
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? rq6(^I  
这个差事就留给了holder自己。 p2 y h  
    I)O-i_}L&K  
cEw/F0  
template < int Order > ]0dp^%  
class holder; R m *"SG  
template <> `h Y:F(  
class holder < 1 > D1lHq/  
  { bd<zn*H Z*  
public : Oy[t}*Ik  
template < typename T > Xf9VW}`*8  
  struct result_1 8c3 X9;a  
  { 3!CI=(^IY  
  typedef T & result; GI7CZ  
} ; A HKS [ N  
template < typename T1, typename T2 > B69NL  
  struct result_2 t/S~CIA  
  { mnXaf)"  
  typedef T1 & result; $- #M~eZv  
} ; "$:nz}  
template < typename T > W?R$+~G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F1|4([-<]  
  { P[ KJuc  
  return (T & )r; 8N8B${X  
}  Jb {m  
template < typename T1, typename T2 > r0j:ll d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3QS"n.d  
  { ;Fuxj!gF  
  return (T1 & )r1; "v~w#\pz7  
} E<&VK*{zcO  
} ; 1rEhL  
?^IM2}(p  
template <> g[@]OsX   
class holder < 2 > hlkf|H  
  { I[<C)IG  
public : 35jP</  
template < typename T > WFN5&7$W  
  struct result_1 FQ(=Fnqn  
  { ]b<k%  
  typedef T & result; 7,jh44(\=  
} ; |TEf? <"c  
template < typename T1, typename T2 > \kWceu}H,  
  struct result_2 )Hlr 09t=]  
  { iAWPE`u4  
  typedef T2 & result; &g@?{5FP  
} ; UwdcU^xt9  
template < typename T >  D[]vJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oOe5IczS(  
  { {My/+{eS!?  
  return (T & )r; r"U$udwjg  
} b9w9M&?fT  
template < typename T1, typename T2 > D 7H$!(F>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ty#L%k}-t  
  { g4j?E{M?  
  return (T2 & )r2; -@L*i|A  
} d:=5y)  
} ;  i)8,u  
O-bC+vB]M  
UTmX"Li  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。  nKkI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u& :-&gva  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y@^M U->+  
"o}3i!2Qr  
return l(i, j) = r(i, j); U4O F{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gnB%/g[_  
0$/wH#f  
  return ( int & )i; Alp9] 0(  
  return ( int & )j; |7UR_(}KC  
最后执行i = j; \nPa>2r  
可见,参数被正确的选择了。 OYNs1yB  
~XQN4Tv-  
a{69JY5  
(? YTQ8QR  
i+T$&$b  
八. 中期总结 nvsuF)%9hZ  
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: Kv!CL9^LX7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )MW.Y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 oXV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~n|*-rca  
eH=lX9  
3MiNJi#=2  
f#/v^Ql*  
+vBq,'k`  
m/%sBw\rx  
九. 简化 07# ~cVI  
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。 !1)lGjMW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =R?NOWrDY  
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: +@AN+!(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Bk>Ch#`Bw  
  +-*/&|^等 N~g'Z `  
2. 返回引用。 z)yxz:E  
  =,各种复合赋值等 @+:S'mAQC  
3. 返回固定类型。 vXRfsv y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !2tZ@ p|  
4. 原样返回。 nXk<DlTws  
  operator, Iz!Blk  
5. 返回解引用的类型。 B {f&'1pp/  
  operator*(单目) 4vW:xK  
6. 返回地址。 u0#q) L8  
  operator&(单目) 2|kx:^D p  
7. 下表访问返回类型。 qA#!3<  
  operator[] kOx2P(UAEx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 eB<R@a|?S  
  operator<<和operator>> /)MzF6  
=MRg  
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。 W!2(Ph*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9]Uvy|  
Bj;Fy9[yb  
template < typename Left > AnfJyltS  
struct value_return W(1p0|WQ:  
  { Fla,#uB  
template < typename T > %#yCp2  
  struct result_1 O:q 0-  
  { = %\;7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2r,K/'  
} ; 'h.{fKG]ME  
5L"{J5R}  
template < typename T1, typename T2 > g(>;Z@Y  
  struct result_2 /H^=`[Mr  
  { j{0_K +B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8 POrD8B  
} ; J,_I$* _0  
} ; ~:D}L   
e$45OL  
Ma: xxsH.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait S`5^H~  
IO/2iSbW  
下面我们来剥离functor中的operator() ABSA le  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 88$G14aXEk  
1K"``EvNB  
return l(t) op r(t) KFkKr>S :  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "$;=8O5O  
return op l(t) N9r02c  
return op l(t1, t2) kZBIXW,G  
return l(t) op =oV8 !d%]  
return l(t1, t2) op iL)q':xz  
return l(t)[r(t)] >w9fFm!Q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~2beVQ(U  
bBW(# Q_a  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: '{@hBB+ D  
单目: return f(l(t), r(t)); iKu[j)F  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hT>h  
双目: return f(l(t)); 5- 0  
return f(l(t1, t2));  2(YZTaY  
下面就是f的实现,以operator/为例 <bDjAVq  
tMad 2,:  
struct meta_divide KIps {_J[<  
  { G0^WQQ4  
template < typename T1, typename T2 > u 3wF)B{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E tWpBg  
  { p)(mF"\8=  
  return t1 / t2; .[? E1we  
} FZ6.<wN  
} ; :=UiEDN@  
WOZf4X`[  
这个工作可以让宏来做: n6ETWjP  
^VR1whCrx  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8*;G\$+  
template < typename T1, typename T2 > \ ?<YtlqL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; i44UqEb  
以后可以直接用 L~cswG'K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2fT't"gw  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 S)p{4`p%  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) :W_S  
IvTtQq  
/tikLJ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |xG|HJm,  
a.v$+}+.[,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =3?t%l;n  
class unary_op : public Rettype t48(,  
  { i,NN"  
    Left l; N'+d1  
public : L[)+J2_<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $NJ]2P9L  
iOm~  
template < typename T > .7ESPr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2-ev7:  
      { mHE4Es0  
      return FuncType::execute(l(t)); Z~F% K~(  
    } hun L V8z  
a5{CkM&,(  
    template < typename T1, typename T2 > #m1e_[   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UB@>i3  
      { Jvw~b\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %L+/GtxK  
    } e,>L&9] ZI  
} ; #\"8sY,j  
Y.sf^}  
Unc;@=c  
同样还可以申明一个binary_op L`cc2.F  
7=N=J<]pl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sTU]ntoQqR  
class binary_op : public Rettype 6cp x1y]~6  
  { +j_Vs+0  
    Left l; EB)j&y_  
Right r; k2sb#]-/}  
public : H6 ( ~6Bp5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ' jR83A*  
XA5gosq  
template < typename T > F'lG=c3N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HdGAE1eU]}  
      { P1]ucu_y,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -q[T0^e S  
    } Ne,7[k  
i)Vqvb0Q  
    template < typename T1, typename T2 > b{)9 ?%_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^ ]SS\=7  
      { D"j =|4S#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %}j.6'`{  
    } di]z  
} ; 8K*X]Z h  
[Maon.t!l  
"\Jq2vM  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ndT:,"s  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JXUnhjB,B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Qf0$Z.-  
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。 Gy.<gyK9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S;M'qwN  
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。。。 N*$<Kjw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 38b%km#  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 2/sD#vC  
下面是修改过的unary_op .+]e9mV  
*E+2E^B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }OJ*o  
class unary_op `sQ\j Nu  
  { @4^5C-  
Left l; L^yQb4$&M  
  quN7'5ZC[  
public : .21%~"dxJ  
>Bq;Z}EV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 90|p]I%  
JQYIvo1,Q  
template < typename T > K~z*P 0g*  
  struct result_1 iaQ[}'6!$  
  { Z^`&Z3s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :k6|-A2  
} ; M(HU^?B{'  
yBE1mA:x7:  
template < typename T1, typename T2 > f)H6 n l7r  
  struct result_2 ~mOGNf?f  
  { ( t#w@<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9m0`;~!  
} ; vC E$)z'"  
m~1{~'  
template < typename T1, typename T2 > LO[1xE9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eW"i'\`0  
  { {/uBZ(   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); W:O<9ZbQ_  
} gP/[=:  
%E?:9. :NJ  
template < typename T > QIQB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [6K2V:6:  
  { >/;\{IG Wn  
  return OpClass::execute(lt(t)); v:B_%-GfOA  
} $SSE\+|3  
pRx^O F(3  
} ; OOQf a#~k  
V2g,JFp&  
.3?'+KZ,  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug +L;[-]E8  
好啦,现在才真正完美了。 D%(9ot{!e  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^c83_93)R  
"h_]it};C  
template < typename Right > zwR@^ 5^6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Wv_5sPqLW  
  { 7J~6J .m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >9a%"<(2#  
} V"%2Tz  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 I+D`\OSL  
KSIH1E  
nT` NfN  
</t_<I0{  
1 iS9f~  
十. bind ehtiu!Vk  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 (M4~N)7<P5  
先来分析一下一段例子 <89@k(\ /  
(aVs p*E  
Ictc '#y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b<_*~af  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1B'i7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^%~ztn 51  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 vVc:[i  
我们来写个简单的。 Z{+h~?63  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bv9\Jp0c  
对于函数对象类的版本: jec03wH_0  
]/p0j$Tq$  
template < typename Func > M$1+,[^f  
struct functor_trait }U7>_b2  
  { ioi0^aM  
typedef typename Func::result_type result_type; VxjEKc  
} ; 1@yXVD/  
对于无参数函数的版本: h#zx^F1  
EAF<PMb  
template < typename Ret > |.=Ee+HZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ($E(^p% O  
  { FRF3V>  
typedef Ret result_type; "sz LTC]*6  
} ; Yk(OVl T  
对于单参数函数的版本: Z%Y=Lx  
L'6_~I  
template < typename Ret, typename V1 > TUJ]u2J8?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > CWE jX-  
  { }zRYT_:  
typedef Ret result_type; [A|W0  
} ; *0i   
对于双参数函数的版本: 4v3y3  
DG8$zl5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $ 8_t.~q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > LoOyqJ,  
  { l6xC'c,jg  
typedef Ret result_type; =ADAMP  
} ; I m_yY  
等等。。。  ^wb -s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy yZxgUF&`  
wz.Il-sm  
template < typename Func > ]O<Yr'  
struct func_return ]SBv3Q0D7  
  { TnL%_!V!  
template < typename T > MgHyKn'rL  
  struct result_1 WaWT 5|A  
  { { YJ.BWr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Xu3^tH-b<  
} ; _M:)x0("  
dLD"Cx  
template < typename T1, typename T2 > a&#Z=WK4  
  struct result_2 eQcy'GA06  
  { A&$!s)8z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H b]    
} ; o4Fh`?d}  
} ; mb0${n~fz  
IL3,dad'^  
8PXleAn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 VOG DD@  
$Y$!nPO  
template < typename Func, typename aPicker > 2s-f?WetbP  
class binder_1 i= ~HXr}  
  { j V:U%  
Func fn; 8f,jC+(  
aPicker pk; 3tnYK&  
public : m f4@g05  
@ )<uQ S  
template < typename T > Zdh4CNEeFP  
  struct result_1 kC|tv{g#>  
  { xw%?R=&L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yu#Jw  
} ; .Yha(5(  
feNr!/  
template < typename T1, typename T2 > 6 Y&OG>_\  
  struct result_2 '  AeU  
  { n9bX[+#d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ji A$6dZU  
} ; 3WPMS/  
F`Q,pBl1p6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &9o @x]) @  
{nryAXK  
template < typename T > xg'0YZ\t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E'XF n'  
  { 2(\>PN-  
  return fn(pk(t)); &JfyXM[]  
} mWmDH74  
template < typename T1, typename T2 > ^Xa-)Pu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9!2KpuWji  
  { U%gP2]t%cs  
  return fn(pk(t1, t2)); y::KjB 0  
} %=#&\ldPS  
} ; =C`v+NPM)|  
r2""p  
;-*4 (3lu  
一目了然不是么? JFYeOmR+l  
最后实现bind |8+<qgQ  
@D0Ut9)  
-uv1$|  
template < typename Func, typename aPicker > @|-ydm0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^o,@9GT s  
  { /DbwqBx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {y<_S]0  
} ~e%*hZNo  
"ajZ&{Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,wX/cUyZ  
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。 .WyI.Y1  
H D=WHT&  
十一. phoenix JG/sKOlA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Z]9 )1&  
Ij=hmTl{P  
for_each(v.begin(), v.end(), tp5]n`3rD  
( c%xxsq2n  
do_ !vImmhI!I  
[ D#(A?oN  
  cout << _1 <<   " , " X+&@$v1  
] diTzolY7  
.while_( -- _1),  sGdt)  
cout << var( " \n " ) '7Te{^<FQ$  
) c (\-7*En  
); 5n(p 1OM2q  
_BR>- :Jr  
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: L0+@{GP?  
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 +pf 7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B"+Ygvxb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3l4k2  
]j1BEO!Bg  
&p=~=&g=  
template < typename Cond, typename Actor > /8Vh G|Wb  
class do_while !*CL>}-,  
  { 0CTI=<;  
Cond cd; DCw ldkdJN  
Actor act; VaX>tUW  
public : c?IIaj !  
template < typename T > c!kbHZ<Z  
  struct result_1 zlSwKd(  
  { M.|hnGX N  
  typedef int result_type; o^7NZ]m  
} ; Ui?t@.  
D.?KgOZ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} oxGOn('  
-Ep-v4}  
template < typename T > ?5/Sa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4<lZ;M"  
  { 1%1-j  
  do 3FNj~=N  
    { OsC1('4@  
  act(t); 4[Oy3.-c  
  } `0 .5aa  
  while (cd(t)); [bGdg  
  return   0 ; Q^mJ_~  
} hTg%T#m  
} ; >@rp]xx  
56TUh_  
J+z0,N[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [=LQ,e$r7  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 mg#+%v  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 2RM0ca _F  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 :SYg)|s  
下面就是产生这个functor的类: gVZ~OcB!W  
NEJ Nu_Z  
^-=,q.[7  
template < typename Actor > RQe#X6'h  
class do_while_actor vLkZC  
  { a<vCAFQ  
Actor act; -.z~u/uL  
public : V$:v~*Y9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} DoImWNLo  
L#NPt4Sz+  
template < typename Cond > '<XG@L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; n*_FC  
} ; Dk[[f<H_{  
lT$A;7[  
U)c,ZxE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 q l8CgL  
最后,是那个do_ hg\$>W~ 2  
M+nz~,![  
>TtkG|/U-T  
class do_while_invoker wt)tLMEv  
  { m\jp$  
public : meIY00   
template < typename Actor > L {\B9b2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ii~~xt1  
  { N^`F_R1Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); {){i ONd  
} 8[zP2L!-  
} do_; ]1p&*xX:Bj  
}hl# e[$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !@*Ac$J>$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]LP&v3  
最后来说说怎么处理break和continue QF\NHV  
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。 >gVR5o  
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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