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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r roI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kc-=5l  
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, ,K 8R%B  
h'jc4mu0  
"m4. _4U  
F2QFQX(j  
  class filler g]vo."}5E  
  { _Dr9 w&;<  
public : 8BE] A_X  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %|AebxB'o  
} ; m}hEi  
^CO{86V  
xhK8Q  
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: XXPn)kmWR  
+saXN6  
;-#2p^  
%PM&`c98z7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d<K2 \:P{}  
( RO-~-  
Bs)'Gk`1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jVi> 9[rz  
oq${}n<  
GZH{"_$  
4PjC[A*  
二. 战前分析 lonV_Xx  
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。 : e1kpQ  
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 V^Y'!w\LGI  
,.9k)\/V  
B X\/Am11  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~I6N6T Z  
  /* --------------------------------------------- */ 6~c#G{kc  
vector < int *> vp( 10 ); ,_iq$I;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); iR?}^|]  
/* --------------------------------------------- */ !6!Gx:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Co>e<be%S  
/* --------------------------------------------- */ }D>#AFs6#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o3]Lrzh  
  /* --------------------------------------------- */ f7YBhF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P9`R~HO'`  
/* --------------------------------------------- */ s@Dln Du .  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); L"bZ~'y  
>3ax `8  
V6Mt;e)C  
@`$'sU  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6_,JW{#"  
1._1, _2是什么? 0civXZgj  
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。 Z<^;Ybw{`Z  
2._1 = 1是在做什么? w=pr?jt1:  
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。 'X<4";$mU  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m8@&-,T   
] # VHx  
@A4$k dJ2  
三. 动工 @}=(4%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hw$!LTB2  
u 3^pQ6Q  
b9-IrR4h  
XNgcBSD  
template < typename T > i.k7qclL`  
class assignment 8EI9&L>  
  { 8~tX>q<@q  
T value; K!]a+M]>  
public : k&2=-qgVR  
assignment( const T & v) : value(v) {} Kci. ,I  
template < typename T2 > G54J'*Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `78Bv>[A  
} ; ~)^'5^  
8N%nG( 0  
|BbzRis  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )adV`V%=>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `^52I kM)  
AtewC Yo  
Y{D%v  
x-"8V(  
  class holder Z:dp/M}  
  { 0z'GN#mT5  
public : S=(<m%f  
template < typename T > ia7<AwV  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m8ts!6C  
  { DmpT<SI+!  
  return assignment < T > (t); s3HVX'   
} -8xf}v~u  
} ; |GtvgvO,  
y{S8?$dU$:  
B*N1)J\5  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: y(o)} m*0  
lDTHK2f  
  static holder _1; -QroT`gy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,Cb3R|L8  
12a`,~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /TyGZ@S>m  
而不用手动写一个函数对象。 gs5(~YiT6  
]I[~0PCSX  
@(Y!$><Is  
TjyL])$  
四. 问题分析 8 q@Z  
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。 - 8p!,+Dk  
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。 <%HRs>4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4b:|>Z-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [ n7>g   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7 p{Pmq[  
< cvh1~>(  
五. 问题1:一致性 0V4B Q:v  
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?| n:,mo}?X  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &^r>Q`u  
OvtE)u l@  
struct holder z Fo11;*D  
  { f<NR6],}  
  //  .qgUD  
  template < typename T > Zz0e4C  
T &   operator ()( const T & r) const VG);om7`PD  
  { N-gYamlQ  
  return (T & )r; u.|Z3=?VG  
} !R=@Nr>  
} ; M2O_kO eZ  
unLhI0XW  
这样的话assignment也必须相应改动: TIWR[r1!  
(k?H T'3)  
template < typename Left, typename Right > Mf1(4F  
class assignment d ~Z\%4  
  { j,.\QwpU  
Left l; %up?70  
Right r; Ax;=Zh<DAv  
public : 1z? }'&:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l4>^79**  
template < typename T2 > m1l6QcT1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U[@y 8yN6M  
} ; CIjc5^Y2  
m^k0j/  
同时,holder的operator=也需要改动: !y= R)k  
T$I_nxh[)L  
template < typename T > Mfj82rHg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6qWUo3  
  { zxbf h/=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); VPe0\?!d  
} FEaT}/h;  
?, S/>SP  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 DN*5q9.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l3>S{  
CMXF[X)%  
return l(rhs) = r; AcC &Q:g  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 aQCu3T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ieFl4hh[G  
8]ZzO(=@{  
template < typename Tp > .T| }rB<c  
class constant_t 0zaK&]oY0  
  { =dmr ,WE  
  const Tp t; #c^V %  
public : *m~-8_ >;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +$h  
template < typename T > [_,as  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~HZdIPcC  
  { [9 W@<p  
  return t; FSIiw#xzH  
} 5(3O/C{?~  
} ; "& ,ov#  
IS2cU'   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E TT46%Y  
下面就可以修改holder的operator=了 Ld4U  
UB/> Ro  
template < typename T > M+)a6ge  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1( pHC  
  { WYw#mSp  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); lW+mH=  
} tt"<1 z@  
NRi5 Vp2=  
同时也要修改assignment的operator() &X=7b@r  
CXa[%{[n  
template < typename T2 > 2KlQ[z4Ir  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f"Zl JVa  
现在代码看起来就很一致了。 $x0SWJ \G  
p3I"LY  
六. 问题2:链式操作 3JCo!n0   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]&cnc8tC  
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。 i5'&u:  
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。 j~CnMKN  
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。 (|gQ i{8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )@PnpC%H  
$></%S2g  
template < typename T > ?'a8QJo  
struct result_1 H_+n_r*  
  { dftBD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; s]arNaaA  
} ; x:Y9z_)O  
;G[V:.o-  
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: 22gh!F%)  
j[>cv;h ;  
template < typename T > {/'T:n#  
struct   ref y0zMK4b  
  { +P/kfY"  
typedef T & reference; wP!X)p\  
} ; p3Sh%=HE'  
template < typename T > A# {63_H  
struct   ref < T &> bsIG1&n'T  
  { K\Ea\b[  
typedef T & reference; p_FM 2K7!  
} ; nhV"V`|d  
$ [gN#QW%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: IGlR,tw_/  
k]b*&.EY1  
template < typename T > TdtV (  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 18X@0e  
  { zM'eqo>!c>  
  return l(t) = r(t); ^Q6J$"Tj  
} Gw M:f/eV  
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。 vQAFgG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5KCB^`|b>t  
nxLuzf4U5  
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 !X>u.}?g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e+ xQ\LH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 V Z(/g"9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 YOCEEh?  
最后的布局是: qQ@| Cj  
                Add 9U8M|W|d  
              /   \ hW^,' m  
            Divide   5 x 7j#@C  
            /   \ %)ho<z:7U  
          _1     3 .tBlGMcN  
似乎一切都解决了?不。 0-. d{P  
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。 r*X,]\V0x  
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。  Z>[7#;;  
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@i:O  
}X(&QZ7i`  
template < typename Right > +mQ5\14#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \2SbW7"/;P  
Right & rt) const m'4f'tbN  
  { )^2eC<t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qd`e:s*%  
} >lI7]hbIs  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &w@]\7L,:  
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。 DaQ"Df_X  
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。 UKS5{"=T[  
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。 v2T2/y%  
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。 lCi{v.  
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? mU'<:gL+  
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: m[hL GD'Fi  
%!aU{E|@_  
template < class Action > oA1_W).wJ  
class picker : public Action rfXxg^  
  { ys_2?uv  
public : >)><u4}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _)A|JC!jId  
  // all the operator overloaded .@1+}0  
} ; &|v)   
d2\ !tJm  
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。 Z6!Up1  
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: B#sCB&(  
)6|L]'dsZ  
template < typename Right > qi-XNB`b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m|*B0GW  
  { !avol/*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +WX/4_STV  
} bO~y=Pa \  
mHD_cgKN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WT *"V<Z  
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。 J-W9Bamx  
^-o{3Q(w  
template < typename T >   struct picker_maker /:dLqyQ_V  
  { l|5 h  
typedef picker < constant_t < T >   > result; m</m9h8  
} ; b@CB +8 $  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]#/nn),Z  
  { t,/ G  
typedef picker < T > result; W4^L_p>Tm^  
} ; ;vn0%g  
kY0HP a  
下面总的结构就有了: $|4@Zx4vf  
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。 $vn6%M[  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 3JazQU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2e48L677-  
至此链式操作完美实现。 d;i|s[6ds`  
A5l Cc b  
ts]e M1;  
七. 问题3 s%[F,hQRk  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 |/.J{=E0K  
]a3$hAcj6"  
template < typename T1, typename T2 > AFLtgoXn:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?K1B^M=8  
  { dFg>uo  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  tV}!_  
} JK,MK|  
#w$Y1bjn  
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: ,H7X_KbFD4  
2.qPMqH  
template < typename T1, typename T2 > K#"=*p,  
struct result_2 ,p2UshOmd  
  { u6iW1,#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #^FM~5KK  
} ; +qi& ?}  
!R{IEray  
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? JsaXI:%1  
这个差事就留给了holder自己。 \!KE_7HRu  
    ?Y=aO(}=h  
1]xk:u4LA  
template < int Order > X><C#G  
class holder; 8 $FH;=  
template <>  _"DC )  
class holder < 1 > IsXNAYj  
  { [9E~=A#  
public : z8=THz2f  
template < typename T > jkeerU6  
  struct result_1 X$};K \I  
  { W'G|sk  
  typedef T & result; d_[H|H9i6  
} ; gC7!cn  
template < typename T1, typename T2 > `Fqth^RK?p  
  struct result_2 G':3U  
  { Ou[K7-m%&  
  typedef T1 & result; p.8bX  
} ; $<*) 5|6  
template < typename T > B4s$| i{D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n,T &n  
  { !$)reaS  
  return (T & )r; HZrA}|:h  
} )@]%:m!ER  
template < typename T1, typename T2 > 7w )?s@CD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "O$bq::(]e  
  { G?4@[m  
  return (T1 & )r1; |mT%IR  
} =4TQ*;V:  
} ; hY}Q|-|  
M1jT+  
template <> GrF4*I`q  
class holder < 2 > aZZ0eH  
  { ^sv|m"  
public : &X4anH>O  
template < typename T > @52#ZWy  
  struct result_1 w4 yrAj 2  
  { S2X@t>u-  
  typedef T & result; cXXZ'y>FP  
} ; -"-.Z&#  
template < typename T1, typename T2 > ,fjY|ip  
  struct result_2 Qt u;_  
  { rrIyZ@_d9  
  typedef T2 & result; =OufafZb  
} ; 7cc^n\c?Y  
template < typename T > <Bo\a3Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b'4a;k!rS  
  { @&T' h}|:  
  return (T & )r; {7y;s  
} lpi"@3  
template < typename T1, typename T2 > _hnsH I!oD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #H$lBC WI  
  { e;i 6C%DB  
  return (T2 & )r2; v^A+LZ*d  
} QQ?t^ptv  
} ; z+Xr2B  
fY]"_P  
$S>'0mL  
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> >。 V|Bwle  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b'wy{~l@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: . 0dGS  
Bzz|2/1y  
return l(i, j) = r(i, j); e'b*_Ps'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~+.=  
z ]f(lwo{  
  return ( int & )i; #-|fdcb  
  return ( int & )j; 1dvP2E  
最后执行i = j; o Mz{j:  
可见,参数被正确的选择了。 Ry95a%&/s  
Zk`y"[J  
izSX  
~vTwuc\(H  
eEXNEgbn  
八. 中期总结 cB&_':F  
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: S(@kdL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 = #-zK:4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >5O~SF.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aOvqk ^  
gk%01&_>4  
V u")%(ix  
)\yK61aX  
6UCF w>  
0"7+;(\1Rk  
九. 简化 2hV -h  
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。 ?|,:;^2l1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H+*3e&  
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: :E}y Pcw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F'MX9P  
  +-*/&|^等 4prJ!k  
2. 返回引用。 (uX?XX^  
  =,各种复合赋值等 {.Qv1oOa  
3. 返回固定类型。 4T@+gy^.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) a~Dk@>+P>  
4. 原样返回。 @QTw9,pS  
  operator, 1G]D:9-?  
5. 返回解引用的类型。 l%}q&_  
  operator*(单目) bci]"uzB  
6. 返回地址。 <M\&zHv  
  operator&(单目) he(K   
7. 下表访问返回类型。 E5i5gE"\  
  operator[] N]F RL\K  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *AV%=   
  operator<<和operator>> Uha.8  
+TbAtkEF*  
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。 )l9KDObis  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ECt<\h7}  
OPN\{<`*d  
template < typename Left > ^EiU>   
struct value_return U!uPf:p2  
  { Ma!  
template < typename T > (F^R9G|  
  struct result_1 dC,C[7\  
  { 5r)8MklZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \v&zsv\B@  
} ; U[MeK)*  
xO_>%F^?  
template < typename T1, typename T2 > HW]?%9a  
  struct result_2 rf H1Zl  
  { (zFqb,P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tN<X3$aN  
} ; /=YNkw5   
} ; "gy&eR>  
hDi~{rbmc  
56 JQ h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6 D Xja_lp  
S'5)K  
下面我们来剥离functor中的operator() /e"iY F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WzstO}?P(  
inh:b .,B  
return l(t) op r(t) TC-Vzk G|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) qkKl;Z?Y:  
return op l(t) * EGzFXa  
return op l(t1, t2) ~*bfS}F8I  
return l(t) op fV4rVy8  
return l(t1, t2) op w:lj4Z_  
return l(t)[r(t)] A:Wr5`FJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _cvX$(Sg  
MrzD ah9UG  
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: T^Ia^B-%}g  
单目: return f(l(t), r(t)); T/E=?kBR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); T#Q7L~?zY  
双目: return f(l(t)); <oJ?J^  
return f(l(t1, t2)); t$du|q(  
下面就是f的实现,以operator/为例 rO>'QZ%  
/69yR   
struct meta_divide RWv4/=}(G  
  { cW>=/  
template < typename T1, typename T2 > ef^GJTv&k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;[;WEA  
  { t@R[:n;+  
  return t1 / t2; wxqX42v  
} mDK*LL5]W  
} ; -&D=4,#  
K@*+;6y@  
这个工作可以让宏来做: Yw#fQFm  
CPZ,sWg5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >=97~a+.  
template < typename T1, typename T2 > \ ;&<N1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; la<.B^  
以后可以直接用 _^Q!cB'~/`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) S[!6Lw  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Dx1(}D  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) x)=l4A\  
Eo2`Vr9g  
)M dddz4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 #1U>  
3v\P6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %JrZMs>  
class unary_op : public Rettype }| MX=:@*  
  { f|VCibI  
    Left l; N#Rb8&G)b  
public : EA(4xj&:U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rl 7up  
7P2n{zd,  
template < typename T > f$QkzWvr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i[9yu-  
      { ;Tr,BfV|Bf  
      return FuncType::execute(l(t)); xgMh@@e  
    } l#enbQ`-~  
peu9B gs  
    template < typename T1, typename T2 > UBuh '?j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lXTE#,XVf  
      { i<F7/p "-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); MrB#=3pT  
    }  "x9yb0  
} ; z |llf7:  
4 9N.P;b  
Lo'pNJH;$  
同样还可以申明一个binary_op Oe1WnS 7(]  
z(A[xN@/W<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1W'Ai"DLw  
class binary_op : public Rettype oaqH@`  
  { m|W17LhW{  
    Left l; ]UUa/ep-  
Right r; T+nID@"36  
public : =tD*,2]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y]L4,V  
avq$aq(3&  
template < typename T > `sqr>QD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0#OyT'~V%  
      { <~5O-.G]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F:q4cfL6  
    } D%]S>g5k  
'Z~ZSu  
    template < typename T1, typename T2 > is8i_FoD,n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f2x!cL|Kx?  
      { Ht;Rz*}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5h/,*p6Nje  
    } OUUV8K  
} ; )9"^ D  
^'E^*R  
6}-No  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 W"Y)a|rG%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y@7fR9hp<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I9 zs  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 A]!0Z:{h%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N\*oL*[j  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 <b H *f w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nC p/.]Y*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) k!x|oC0  
下面是修改过的unary_op =KHb0d |.  
@CzFzVmF"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]S4"JcM  
class unary_op I :<,9.   
  { xg/(  
Left l; N_NN0  
  [tk x84M8  
public : f;^ +q-Q  
x3cjyu<K  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r%f Q$q>  
%]}JWXo f  
template < typename T > ?pZU'5le`  
  struct result_1 5zBA]1PY  
  { LH(P<k&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  B`e/ /  
} ; l%2VA  
Kj4BVs  
template < typename T1, typename T2 > 7FoX)54"  
  struct result_2 Y:;_R=M  
  { Qw2`@P8W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )). =MTk  
} ; S'34](9n6  
ij0I!ilG4  
template < typename T1, typename T2 > ]%D!-[C%1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #aL.E(%  
  { pRV.\*:c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P^<3 Z)L  
} 3%'`^<-V  
e2 c'Wab  
template < typename T > MS;^:t1`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d]e36Dwk  
  { <8 <P,  
  return OpClass::execute(lt(t)); V.:,Q  
} )!27=R/  
2*V%S/cck  
} ; LRHod1}mS  
?\,;KNQr  
5 %\K  
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 K>+ v" x  
好啦,现在才真正完美了。 uuEvH<1  
现在在picker里面就可以这么添加了: *d C|X  
5 NYS@76o7  
template < typename Right > =F_uK7W  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s?}qia\~m  
  { 5z0Sns  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A^,u l>!  
} ,JdBVt  
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。 XA#qBxp/h  
Xw9]WJc  
]2m=lt1  
Z0Sqw  
Z~Q5<A9Jz  
十. bind 1R8tR#l  
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"2)RU1  
先来分析一下一段例子 :;Z/$M16B  
\@Cz 32wg  
0J'^<G TL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} sZ=!*tb-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 L-E &m*%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F}l3\uC]  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 _'cB<9P  
我们来写个简单的。 mH$`)i8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ppIXS(  
对于函数对象类的版本: 'Grej8  
.) tQ&2  
template < typename Func > ;U4O` pZ  
struct functor_trait uxxk&+M  
  { [,Rc&7p~R  
typedef typename Func::result_type result_type; x} =,'Ko}3  
} ; wp}Q4I  
对于无参数函数的版本: ys[xR=nbD  
k:?)0Uh%^  
template < typename Ret > QaO9-:]eN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > t+A*Ws*o  
  { ^ulgZ2BQ|  
typedef Ret result_type; $Mg O)bH  
} ; MRz f#o<H  
对于单参数函数的版本: k^d]EF  
-%J9!(  
template < typename Ret, typename V1 > Vyi.:lL _8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }5PC53q  
  { 'yH  
typedef Ret result_type; &V+_b$  
} ; $&.(7F^D  
对于双参数函数的版本: 3_wR2AU~  
g0B-<>E  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > tb?TPd-OY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @:w^j0+h  
  { -`5]%.E&8  
typedef Ret result_type; xT&/xZLT  
} ; W[I[Xg&  
等等。。。 Q3i\`-kbb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R(0[bMr3Q  
*P\lzM  
template < typename Func > mQVlE__ub  
struct func_return ,1 H|{<  
  { 1ik.|T<f0  
template < typename T > &I ~'2mpk  
  struct result_1 {=?[:5  
  { 38&K"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #7H0I8  
} ; x$jLB&+ICz  
pWE(?d_M{G  
template < typename T1, typename T2 > uG'S&8i_  
  struct result_2 h(@.bt#  
  { =4+2y '  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y`m0/SOT  
} ; ASEKP(]v  
} ; 3>3t(M |  
rhOxy Y0  
=g6~2p=H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5+{oQs_  
MjQ>& fUK  
template < typename Func, typename aPicker > PSAEW.L  
class binder_1 .I|b9$V  
  { Rm n|!C%%K  
Func fn; y)|d`qC\  
aPicker pk; /kr|}`# Z  
public : Z/ml ,4e  
u)EtEl7Wq  
template < typename T > jHT^I as  
  struct result_1 _t]Q*i0p  
  { jXmY8||w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r-S%gG}~E  
} ; v" #8^q  
Edc3YSg%;  
template < typename T1, typename T2 > g3'dkS!  
  struct result_2 PfYeV/M|  
  { 21<Sfsc$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ShtV2}s|  
} ; 1M)88&  
)X*_oH=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} f[NxqNn  
G?~Yw'R^8  
template < typename T > 6&i])iH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3r^||(_u  
  { ' "%hX&]5  
  return fn(pk(t)); +#>nOn(B  
} 6Yva4Lv  
template < typename T1, typename T2 > $5ea[n c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d+h~4'ebv  
  { {LKW%G7  
  return fn(pk(t1, t2)); GRj [2I7:  
} ]n1#8T&<*z  
} ; 8:I-?z;S  
StNA(+rT  
+Y+fM  
一目了然不是么? 0%rE*h9+  
最后实现bind 9. FXbNYg  
Mf5*Wjz.Mc  
4Af7x6a;  
template < typename Func, typename aPicker > 7/]Ra  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }`0=\cKqn  
  { 6L~5qbQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b:O_PS5h  
} \qW^AD(it<  
T|$tQgY^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5 <KBMCn  
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。 b H5lLcdf  
B|^=2 >8s  
十一. phoenix P"Q6wdm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Wl&6T1A`"  
+sZY0(|K8  
for_each(v.begin(), v.end(), Y!c7P,cZ+3  
( n|.>41bJ  
do_ 9O&MsTmg$  
[ _jCu=l_  
  cout << _1 <<   " , " W`#E[g?]  
] %,8 "cM`D  
.while_( -- _1), 9QF,ynE  
cout << var( " \n " ) m=iKu(2xRq  
) W+V &  
); -:!T@rV,d  
gi_f8RP=2a  
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: Sng3B  
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 /sB,)> X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2jQ?-/Q8#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (A_H[xP  
;;^?vS  
D_z&G)  
template < typename Cond, typename Actor > |ns9ziTDI  
class do_while `ST;";7!  
  { N4yQ,tG>aa  
Cond cd; .zW.IM}Z  
Actor act; >6(e6/C-9  
public : zU|'IW&  
template < typename T > TuwSJS7  
  struct result_1 ZQ\O| n8  
  { ?[5_/0L,=  
  typedef int result_type; 1OK~*=/4  
} ; y>J6)F =  
pug;1UZ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !r*JGv=  
L_zB/(h  
template < typename T > sPX~>8}|VP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TDR#'i  
  { D0gz ((  
  do &:C(,`~  
    { !1+!;R@&H>  
  act(t); Pf<BQ*n  
  } n3hlo@gYW  
  while (cd(t)); >hotkMX `3  
  return   0 ; Oh=Kl3xs  
} c<)O#i@3/  
} ; C !Lu`y  
y 0fI7:e3  
nhq,Y0YH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eGrxS;NY  
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。 Xr|e%]!**  
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。 6bpO#&T  
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。 VpM(}QHd  
下面就是产生这个functor的类: 7I@@}A  
`v Ebm Xb  
ALR`z~1  
template < typename Actor > &nn+X%m9g  
class do_while_actor R|7_iMIZ  
  { ]<o^Q[OL  
Actor act; d+7Dy3i|g=  
public : hQJ-  ~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2\xEMec  
tjDCfJx*  
template < typename Cond > w}(Ht_6q{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }~NWOJ3;  
} ; qzE -y-9@  
J#k.!]r,Y  
^;mGOjS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rx(z::  
最后,是那个do_ Et"B8@'P  
]K>x:vMKH  
4 eP-yi  
class do_while_invoker 4d @ (>  
  { upF^k%<y:  
public : Dj{t[z]$k  
template < typename Actor > S6|L !pO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ha!]*wg#  
  { X;p4/ *U  
  return do_while_actor < Actor > (act); :P\RiaZAT  
} BxXP]od  
} do_; ]0@ J)Z09  
OD1>s6uA7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pH!8vnoA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i<uk}  
最后来说说怎么处理break和continue \kksZ4,  
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。 ~f!iz~  
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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