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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda cij]&$;Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 N>W;0u!  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 7C,<iY  
 r{; VTQ  
~*,Ddwr0a  
uD0(aqAZ  
  class filler DctX9U(  
  { x9FLr}e  
public : ?0 KiR?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E7d~#  
} ; 48*Oh2BA  
y@2vY[)3s  
_RA{SO  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ^?sSsH z  
=H.<"7  
[="g|/M)  
Qd&d\w/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  :V5!C$QV  
k'WS"<-  
PU]7c2.y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qY*%p  
T_5*iwI  
mM\!4Yi`7  
>uP{9kDm  
二. 战前分析 V{ a}#J  
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。 !.tL"U~4  
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 &"~,V6,q  
[FeJ8P>z  
mlsvP%[f.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gavQb3EP  
  /* --------------------------------------------- */ p3,(*eZ  
vector < int *> vp( 10 ); n;S0fg  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L:k@BCQM  
/* --------------------------------------------- */ 7>W+Uq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x0AqhT5}  
/* --------------------------------------------- */ O|^6UH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); FEm1^X#]  
  /* --------------------------------------------- */ >h/)r6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h^[pp c{Z  
/* --------------------------------------------- */ <.?^LT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z Et6  
F| ,Vw{  
;ZE<6;#3IP  
O;&yA<  
看了之后,我们可以思考一些问题: Rpa A)R,  
1._1, _2是什么? $@ T6g  
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。 qw Kh,[]  
2._1 = 1是在做什么? gOES2 4$2  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ATXx? b8h  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ?=|) n%  
fxtYo,;$  
m\}\RnZu  
三. 动工 =oKPMmpCZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Bcd0   
Hm8EYPr J  
;k63RNT,M&  
] fwTi(4y  
template < typename T > pO7{3%  
class assignment 4/mj"PBKL  
  { f4aD0.K.g|  
T value; F_M~!]<na  
public : Xx9~  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~YT>:Np  
template < typename T2 > (`uC"MLk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o<Rxt *B  
} ; c-3YSrY  
-V<=`e  
4%c7#AX[T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 B9;,A;E};  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y+PvL|`O  
?Ss RN jeL  
ek0;8Ds9  
x/jN& ;"/  
  class holder AIRVvW~($  
  { :'^dy%&UB  
public : +2k|g2  
template < typename T > D.oS8'   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?XTg%U  
  { |]2eGrGj4  
  return assignment < T > (t); /S=;DxZ,r  
} 2}xFv2X  
} ; |Z^c #R  
s_Ge22BZ  
1+PNy d  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: E#HU?<q8  
_>:=<xyOq  
  static holder _1; T$8$9D_u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :BZx ) HxQ  
 qzU2H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;Cp/2A}Xx  
而不用手动写一个函数对象。 M@LaD 5  
N- ?|]4e/  
:0TSOT9.  
x x`8>2T#e  
四. 问题分析 3K'o&>}L  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 me}Gb a  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 dO4U9{+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c_8mQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iHG:W wM&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BoiIr[ (  
kvO`]>#;$?  
五. 问题1:一致性 %N_S/V0`  
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?| (=&bo p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J/P@m_Yx  
Iz$W3#hi  
struct holder J'Mgj$T $  
  { 5)zh@aJ@  
  // .]P;fCQmM  
  template < typename T > |EEz>ci  
T &   operator ()( const T & r) const S bqM=I+  
  { '>WuukC  
  return (T & )r; YvP"W/5  
} Qmc;s{-r;  
} ; .Mft+,"  
`\u),$  
这样的话assignment也必须相应改动: m=y,_Pz>U  
z1KC$~{O  
template < typename Left, typename Right > u{lDof>  
class assignment z?) RF[  
  { v.^ 'x  
Left l; $X\` 7`v  
Right r; &u`rE""  
public : #?|1~HC  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'hHX"\|RA  
template < typename T2 > 2Q_{2(nQb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } GHsdLe=t0#  
} ; !vo'8r?&  
; dHOH\,:  
同时,holder的operator=也需要改动: g #<?OFl  
= ]HJa  
template < typename T > ZzaW@6LJF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -0J<R;cVs  
  { j]F3[gpc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); E?5B>Jer#  
} Q_|S^hx Q  
uM!r|X)8  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Va[dZeoy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <Phr`/  
{^O/MMB\\%  
return l(rhs) = r; cM'[;u  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 }PD(kk6fX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w0%ex#lkm  
J<:D~@qq  
template < typename Tp > :bF2b..XOu  
class constant_t ,xM*hN3A  
  { 3'@jRK  
  const Tp t; @KRn3$U  
public : ^0?cyv\>LA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )^2jsy -/  
template < typename T > QR"O)lP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const n_ NG~ /x  
  { 27i<6PAC[A  
  return t; NTX+7<  
} ]be2jQx3  
} ; \c^jaK5  
O NzdCgY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (V%vFD1)  
下面就可以修改holder的operator=了 X!HSS/'  
k)t8J\  
template < typename T > 2 ]6u B e  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2X |jq4  
  { .B-,GD}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0+`*8G)  
} !Fs) "?  
zSufU2  
同时也要修改assignment的operator() +A3\Hj&W  
szs3x-g  
template < typename T2 > :qKY@-t7H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 00x^zu?N  
现在代码看起来就很一致了。 Q2WrB+/  
8}b[Q/h!  
六. 问题2:链式操作 ~=]@], {  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b6M)qt9R  
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。 mztq7[&-  
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。 iK0J{'  
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。 >bP7}T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a_MnQ@  
(zODV4,5k`  
template < typename T > |y=F ( 6Z  
struct result_1 ba:^zO^  
  { %SFR.U0}yK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wq`Kyhk  
} ; s|`)'  
Y-k~ 7{7  
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: `%:(IGxz  
W 9MZ  
template < typename T > m&c(N  
struct   ref zC;lfy{f=  
  { e[o ;l  
typedef T & reference; ,+evP=(cX  
} ; p%_ :(  
template < typename T > 3Ya6yz  
struct   ref < T &> 'U Cx^-  
  { Gf.o{  
typedef T & reference; JU+'UK630  
} ; KftM4SFbK  
Pu*UZcXY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |VF"Cjw?  
X,CF Y  
template < typename T > f=Y9a$.:M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Pt;Ahmi  
  { RIx6& 7$  
  return l(t) = r(t); !9OgA  
} ()JDjzQT  
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。 k}qiIMdI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hvZR4|k>  
HaUo+,=  
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 % E_{L  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n:] 1^wX#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =x]dP.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rs+37   
最后的布局是: IcA~f@  
                Add eZ$1|Sj]j  
              /   \ m(]IxI  
            Divide   5 \,t<{p_Q  
            /   \ xGk4KcxKs  
          _1     3 Lwk-  
似乎一切都解决了?不。 S3wH M  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 EOC"a}Cq-  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 >*CK@"o  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: #C}(7{Vt  
7?#32B Gr  
template < typename Right > 54%}JA][  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const JFdzA  
Right & rt) const [)u{-  
  { :E*U*#h/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NWj@iyi<  
} C =U4|h~W  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 KHiJOeLc  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 OO>2oH  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 pBLO  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 5,Zn$zosJC  
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。 Wno5B/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? %Ski5q  
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: H:6$) #  
0k [6  
template < class Action > nsk 6a  
class picker : public Action h65j,v6B  
  { 8?XZF[D  
public : #C mBgxg+M  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |e >-v  
  // all the operator overloaded W^f#xrq>  
} ; TVA1FD  
O6]~5&8U.  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 1O4"MeF  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 0 HmRl  
;\N*iN#K  
template < typename Right > HxaUVg0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const z^.0eP8\j  
  { y rk#)@/m  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); flqTx)xE  
} pJ[Q.QxU  
`Fj(g!`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nCU4a1rZ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~@lNBF  
F04Etf 2k  
template < typename T >   struct picker_maker R8l9i2  
  { xJCpWU3wM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xTT>3Fj  
} ; xFZq6si?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s?Kn,6Y  
  { }T,uw8?f!  
typedef picker < T > result; CggEAi~  
} ; O;2 u1p'iP  
b3+PC$z2h  
下面总的结构就有了: S6]':  
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。 1oPT8)[U  
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。 >q`X%&l_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "dOzQz*E  
至此链式操作完美实现。 eAMT72_  
zKNk(/y  
`Nj|}^A  
七. 问题3 $$a"A(Y  
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。 s><co]  
AM>:At Y  
template < typename T1, typename T2 > JFZ p^{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P*>V6SK>b  
  { - g0>>{M'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {\B!Rjt[T  
} %[J( ,rm  
|{ k B`  
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: q`P:PRgM  
`f'P  
template < typename T1, typename T2 > <mN3:G  
struct result_2 iX=*qiVX  
  { Qxwe,:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5WUrRQ?E  
} ; C7{wI`~  
x+pFu5,  
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? y_6HQ:  
这个差事就留给了holder自己。 Y*Pr  
    nFqMS|EN  
LdOB[W  
template < int Order > Dng^4VRd  
class holder; >qE$:V "_5  
template <> t`  Sh!e  
class holder < 1 > U&6f}=v C  
  { [# :k3aFz  
public : Ev%\YI!MaY  
template < typename T > <$ 5\^y,V  
  struct result_1 3r\QLIr L8  
  { ZU`"^FQ3A  
  typedef T & result; W>~V?%F&'  
} ; X\;y;pmRH  
template < typename T1, typename T2 > P.o W#Je  
  struct result_2 .eE5pyw+C  
  { $)U RY~;i  
  typedef T1 & result; @9-qqU@  
} ; STI8[e7{  
template < typename T > 1 !sYd@iD@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yr+&|;DB  
  { n#*cVB81  
  return (T & )r; f =Nm2(e  
} MYjCxy-;A  
template < typename T1, typename T2 > O%Mh g\#B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PJ'l:IU  
  { CV k8MA  
  return (T1 & )r1; B4hR3%  
} 0^+W"O  
} ; 1W U-gQki!  
y3x_B@}BY  
template <> w^~,M3(+)1  
class holder < 2 > iY="M_kQ_  
  { e*tOXXY1  
public : r <U }lK  
template < typename T > %\A~w3E  
  struct result_1 ?1YK-T@  
  { Q8_d]V=X:  
  typedef T & result; ^#nAS2w7U  
} ; '>Z Ou3>  
template < typename T1, typename T2 > u URf  
  struct result_2 Pu=YQ #F'  
  { J? C"be=  
  typedef T2 & result; E:2Or~  
} ; NunT1ved  
template < typename T > Af;$}P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ="V6z$N  
  { LVSJK.B  
  return (T & )r; {'/8{dS  
} >1YJETysO  
template < typename T1, typename T2 > JH 8^ZP:d'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r;-\z(h  
  { @ Fu|et  
  return (T2 & )r2; #(%6urd  
} QgP UP[  
} ; Lr`yl$6  
w0pH|$"/P  
B{44|aq1|  
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> >。 [ACa<U/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: um/iK}O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8"+Kz  
L!\I>a5C0G  
return l(i, j) = r(i, j); cG.4%Va@s_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) sPut@4[S  
z;T?2~g!  
  return ( int & )i; Gd!y,n&s  
  return ( int & )j; @>:r'Fmu-  
最后执行i = j; O %OeYO69  
可见,参数被正确的选择了。 "bJWyUb  
./u3z|q1  
 0y?bwxkc  
9Z} -%Z[,)  
D ,nF0p  
八. 中期总结 LVX.stN#p  
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: cf96z|^C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J=  T!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kEi!q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2QdqVwm  
{<V{0 s%  
U<zOR=_  
m}rUc29cS,  
XOU 9r(  
4h-tR  
九. 简化 {D$+~ lO  
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。 8RB\P:6h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Bx)4BPaN  
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: opd^|xx0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zpJQ7hym  
  +-*/&|^等 Zv-#v  
2. 返回引用。 q.*k J/L  
  =,各种复合赋值等 _G@)Bj^*  
3. 返回固定类型。 [:Sl^ Z&6M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -GH>12YP  
4. 原样返回。 :U=*@p4?  
  operator, dW6sA65<Y  
5. 返回解引用的类型。 04o(05K  
  operator*(单目) *4]}_ .rG#  
6. 返回地址。 I=0`xF|4K-  
  operator&(单目) D/v?nW  
7. 下表访问返回类型。 NSZ9M%7  
  operator[] W;Ct[Y 8m  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $/K<hT_  
  operator<<和operator>> ?g}G#j  
,VI2dNst\  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 6YNd;,it>p  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #mFIZMTRd  
J.$N<.  
template < typename Left > EjrK.|I0  
struct value_return ^8OK.iC  
  { \Cx2$<8  
template < typename T > 3v\}4)A[  
  struct result_1 0 *2^joUv  
  { /@ m]@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qx|~H'UuBN  
} ; }"Clv /3_  
lxf+$Z`~:  
template < typename T1, typename T2 > vhvFBx0  
  struct result_2 yvv]iRk<  
  { 7_HFQT1.N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {OIB/  
} ; =bgWUu\F  
} ; kntYj}F(  
W[/Txc0$  
WUrE1%u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E6XDn`:  
\xG_q>1_  
下面我们来剥离functor中的operator() LGB}:;$AL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c^3,e/H  
-!q^/ux  
return l(t) op r(t) - ({h @  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !y+uQ_IS@  
return op l(t) w{mw?0  
return op l(t1, t2) xu\s2x$  
return l(t) op s5h}MXIXw  
return l(t1, t2) op MroN=%|t  
return l(t)[r(t)] tTOBKA89  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] pmRm&VgE.  
KrdEB0qh  
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: fYSH]!  
单目: return f(l(t), r(t)); [4w*<({*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); agt/;>q\~  
双目: return f(l(t)); zG{P5@:.R  
return f(l(t1, t2)); z^vfha  
下面就是f的实现,以operator/为例 rtNYX=P  
iYD5~pK8  
struct meta_divide sKCYGt$  
  { <p/zm}?')  
template < typename T1, typename T2 > DG?g~{Y~b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -U*J5Q  
  { Qo32oT[DM  
  return t1 / t2; ,.Lwtp,n  
} ;.'?(iEB  
} ; ulE5lG0c  
 LAkBf  
这个工作可以让宏来做: PriLV4?  
F Y<Q|Ov  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4M#i_.`z  
template < typename T1, typename T2 > \ ]"}BqS0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hjyM xg;Q?  
以后可以直接用 By waD?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {xx}xib3  
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 "}MP{/  
(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。。。) v*[UG^+)  
47N,jVt4  
O uNPDq%  
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 ?r 0rY?  
4%2APvLW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 63'm @oZ  
class unary_op : public Rettype Idb*,l|<  
  { M287Z[  
    Left l; DQ(0:r  
public : 7Xx3s@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `;Ho<26  
yts@cd`$  
template < typename T > R2v9gz;W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3~{I/ft  
      { 2xf #@`U  
      return FuncType::execute(l(t)); )9^)t   
    } Z#.1p'3qm1  
Mgr?D  
    template < typename T1, typename T2 > "\i H/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U0t|i'Hx  
      { d(|q&b:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q8_(P&  
    } q>Di|5<y  
} ; 3m= _a  
1Y87_o'd  
u?" ="-^  
同样还可以申明一个binary_op "MU-&**  
<pfl>Uf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d\uN  
class binary_op : public Rettype k:I,$"y4  
  { OHi.5 (  
    Left l; Xf_#O'z  
Right r; Kf1J;*i|\  
public : {;DAKWm@T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gu3iaM$W  
Mh*r)B~%[  
template < typename T > ||JUP}eP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4XNheP;b  
      { VE-l6@`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); h~7#$i  
    } pd:7K'yaw  
I<O$);DV'  
    template < typename T1, typename T2 > YZ5,K6u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ][wb4$2  
      { y QClq{A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "aOs#4N  
    } BbI%tmA7  
} ; K_;vqi^1^&  
(oi:lC@h*  
h{gFqkDoTI  
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 \rF S^#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W w,\s5Uw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }9+;-*m/  
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。 uR ?W|a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K f/[Edn  
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。。。 ~.aR=m\#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4T31<wk  
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) gom!dB0J  
下面是修改过的unary_op X>8,C^~$1  
g3z/yj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y6nP=g|')>  
class unary_op . :Skc  
  { j:h}ka/!p  
Left l; sq!$+=1-X  
  mY.v:  
public : 1Z) Et,  
8cG?p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @ j^R+F  
Z1eT> 6|]r  
template < typename T > rZKfb}ANQ  
  struct result_1 h+}BtKA  
  { /~Y\KOH|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r,Uk)xa/^  
} ; O;H6`JQ  
j{%;n40$  
template < typename T1, typename T2 > %rylmioW>  
  struct result_2 ]xQv\u  
  { _ocCt XI9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 23wztEp{a  
} ; j(=w4Sd_W  
h m,{C  
template < typename T1, typename T2 > I/`"lAFe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8@t8P5(vL  
  { UGSZg|&6#*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {V6&((E8  
} #7i*Diqf9  
)i~AXBt}  
template < typename T > S@/{34,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WO_Uc_R  
  { /W/e%.  
  return OpClass::execute(lt(t)); jVQy{8{G  
} IMkE~0x4</  
}|.<EkA  
} ; |-Uh3WUE6  
J#I RbO)  
cLV*5?gVO  
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 <E2 IU~e  
好啦,现在才真正完美了。 e$Ksn_wEq  
现在在picker里面就可以这么添加了: BS9VwG <Z  
7%y$^B7{  
template < typename Right > 4yyw:"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const JT?u[p Q^  
  { d=D-s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  k,:W]KD  
} =Kd'(ct  
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。 )0VL$A  
'z ?Hv  
4>d4g\Z0L  
$G".PWc  
Vu3DP+u|i  
十. bind UzxL" `^7  
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。 YzESV Th  
先来分析一下一段例子 GbSCk}>  
P8eCaZg?(3  
C[L 5H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} NoiB9 8g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 EhxpMTS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?9`j1[0  
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。 1Gsh%0r3  
我们来写个简单的。 2_q/<8t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %e~xO x  
对于函数对象类的版本: {<42PJtPY  
d4| )=  
template < typename Func > YnEyL2SuU  
struct functor_trait NiZfaC6V  
  { |0n )U(  
typedef typename Func::result_type result_type; 6 9>@0P  
} ; g(@F`W[  
对于无参数函数的版本: W'C>Fn}lO?  
7hHID>,o9%  
template < typename Ret > 0V:H/qu8>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > TxJk.c  
  { OG5{oH#K  
typedef Ret result_type; t#^Cem<  
} ; 1SExl U  
对于单参数函数的版本: 7kLu rv  
)ros-d p`  
template < typename Ret, typename V1 > LCivZ0?|X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > g88k@<Y  
  { jZA1fV  
typedef Ret result_type; tm~9XFQ<  
} ; 0>28o.  
对于双参数函数的版本: ;/Hr ZhOE  
$gl|^c\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zG9FO/@av  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > cXq9k!I%  
  { L^JU{\C  
typedef Ret result_type; QLJ\>  
} ; `=(<!nXJx  
等等。。。 C m:AU;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy bBi>BP =  
%p 6Ms  
template < typename Func > s~Eo]e  
struct func_return k=s^-Eiu  
  { t/[2{'R4  
template < typename T > k8s)PN  
  struct result_1 Cog}a  
  { o<nM-"yWb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o@)Fy51DD  
} ; Ue}1(2.v  
1S?~ c25=h  
template < typename T1, typename T2 > *y4DK6OFe  
  struct result_2 xm{?h,U,  
  { u`XRgtI{g?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9K$ x2U  
} ; zqA>eDx  
} ; HhynU/36  
^(q .f=I!a  
QD-\'Bp/X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /nO_ e  
TzKM~a#  
template < typename Func, typename aPicker > && ]ix3  
class binder_1 HM% +Y47a  
  { U^_\V BAk  
Func fn; bc(MN8b]j  
aPicker pk; :W)lt28_  
public : Zf$mwRS[_  
|>ztx}\  
template < typename T > )<QX2~m<  
  struct result_1 ~>@~U]  
  { Yi9Y`~J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fM.#FT??  
} ; XpANaqH\  
oXZWg~&l^  
template < typename T1, typename T2 > PJK:LZw  
  struct result_2 ?= 7k<a~  
  { }XUL\6U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wqG#jC!5  
} ; &k'<xW?x  
,u}wW*?,sT  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l;q]z  
8=D,`wog  
template < typename T > \`y:#N<c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oaj.5hM  
  { uihH")Mo  
  return fn(pk(t)); -7!L]BcZ.  
} y{M7kYWtHV  
template < typename T1, typename T2 > r 1HG$^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kb ]}p  
  { 4rDV CXE  
  return fn(pk(t1, t2)); huZ5?'/Fg  
} Xm# +Z`|N  
} ; S:{xx`6K  
4V9BmVS|Th  
O1\4WG%  
一目了然不是么? 5@RcAQb:  
最后实现bind * K$ U[$s  
*-ys}sX  
1 V]ws}XW  
template < typename Func, typename aPicker > GG%;~4#2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) azFJ-0n@"  
  { &j~9{ C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f@`|2wG  
} @q!T,({kx  
zsuqRM "  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |[~ S&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 zHKP$k8  
p"P+8"`  
十一. phoenix ^U?Ac=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: UIU Pi gd  
m=n79]b:N  
for_each(v.begin(), v.end(), ;%0kzIvP  
( nP[Z6h  
do_ %KVmpWku  
[ ]-t>F  
  cout << _1 <<   " , " JFI*Pt;X9  
] sPc}hG+N  
.while_( -- _1), E-1u_7  
cout << var( " \n " ) |*48J1:1y  
) *04}84?:  
); ; o'>`=Y  
K bQXH!J  
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: .(/HUQn  
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 aA$\iFYA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,|z@ Dy  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7(D)U)9h  
@_t=0Rc  
n;Mk\*Cg  
template < typename Cond, typename Actor > 4"|3pMr  
class do_while X> 98`  
  { oAifM1*0  
Cond cd; A3.I|/  
Actor act; aoz+Th3  
public : Cgln@Rz  
template < typename T > j|8!gW  
  struct result_1 $S' TW3  
  { [^GBg>k  
  typedef int result_type; &3IkC(yD  
} ; sCJ|U6Q-  
;1yF[<a  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,~,q 0PA7J  
!\|  
template < typename T > 9{3_2CIL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WI&A+1CK-5  
  { (gY W iz  
  do PZru:.Mh  
    { 7Cp /{l;d  
  act(t); =p5]r:9W  
  } _"x%s  
  while (cd(t)); KC&XOI %  
  return   0 ; p*<I_QM!  
} 4r83;3WXs  
} ; /pkN=OBR  
_'mC*7+  
j=U"t\{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). EZ>(}  
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。 0t7)x8c  
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。 N"<.v6Z  
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。 E,\)tZ;,  
下面就是产生这个functor的类: Id^q!4Th9  
DZmVm['l  
x0)=jp '  
template < typename Actor > ZD]{HxGL!  
class do_while_actor U:99w  
  { Y5 ;a  
Actor act; *.eeiSi{  
public : E$z-|-{>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} cQxUEY('+  
TDZ==<C  
template < typename Cond > @"h4S*U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I@z@s}x>  
} ; Wm"q8-<<  
8.jf6   
"6IZf>N@#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1`|Z8Jpocj  
最后,是那个do_ T~$Eh6 D  
D1+1j:m  
b 1.S21  
class do_while_invoker L_9uwua.B~  
  { Fs~*-R$  
public : x>mI$K(6M  
template < typename Actor > wQhuU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,[ppETz  
  { ._>03,"  
  return do_while_actor < Actor > (act); \VEnP=*:W  
} 9W(&g)`  
} do_; x6JV@wA&  
2gklGDJD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z&n2JpLY7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;X]B0KFe7  
最后来说说怎么处理break和continue I)#8}[vK  
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。 rSt5 @f?  
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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