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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I#S~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 cCh0?g7nV  
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, iVKbGgA  
QypiF*fSU  
*{.&R9#7U'  
loeLj4""  
  class filler _)#=>$k\  
  { W"-EC`nP  
public : (I7&8$Zl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A&|Wvb=  
} ; K/wiL69  
r,3Ww2X-  
Fp5NRM*-!  
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: @cu}3>  
\za5:?[xB  
?Rt 1CDu  
mo|PrLV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7~kpRa@\P  
4>$ ;gH  
^p"4)6p-W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h\=p=M  
h/1nm U]  
jMf 7J  
'HQ7 |Je  
二. 战前分析 +q #Xy0u  
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。 GP{$v:RG  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 "rjv5*z^&  
|5O >>a()  
Et}C`vZ+Ve  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~mXZfG/D  
  /* --------------------------------------------- */ l:zU_J6  
vector < int *> vp( 10 ); (:.Q\!aZ1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 23}BW_m  
/* --------------------------------------------- */ @ate49W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <+? Y   
/* --------------------------------------------- */ 2fkIdy#n@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z"6ZDC6  
  /* --------------------------------------------- */ (#j2P0B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4f4 i1i:  
/* --------------------------------------------- */ O1x0[sy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); aCU7w5  
']d!?>C@o  
T6h;Y  
4Vu'r?  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3 x"@**(Q  
1._1, _2是什么? fa!3/X+  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 lFp!XZ!  
2._1 = 1是在做什么? 1u"R=D9p,=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ).0V%}>  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 *? K4!q'  
/S7+B ]  
1<LC8?wt  
三. 动工 %_B:EMPd  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: , @%C8Z  
vp\PYg;x  
! Q|J']|  
JqI6k6~Q^  
template < typename T > c }<*~w;  
class assignment ~vW)1XnK  
  { S|K |rDr0n  
T value; 6}VUD -}B  
public : oupJJDpP  
assignment( const T & v) : value(v) {} B>~k).M&,  
template < typename T2 > awj+#^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "n{9- VEmN  
} ; ./"mn3U  
*Rz{44LP&  
]j& FbP)3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +M44XhT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment eaV3) uP  
cT/3yf  
:D"@6PC]  
Ms.PO{wb  
  class holder P['X<Xt8  
  { IXGW2z;  
public : [ 3$.*   
template < typename T > =E;=+eqt  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \e?.h m q  
  { w) =eMdj\o  
  return assignment < T > (t); uew0R;+oa  
} ;EK(b  
} ; -L@]I$Yo  
+VSZhg,Np8  
wENzlXeOP  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: yJnPD/i  
]UK`?J=t2g  
  static holder _1; :&Qb>PH[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^Vag1 (hdq  
f"Ost;7zg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %lXbCE:[  
而不用手动写一个函数对象。 7< ^'DO s  
n`P`yb\f$  
Y{,2X~ 7  
?V#Gx>\  
四. 问题分析 'eqiYY|  
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。 i4hJE  
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。 fucUwf\_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {UP'tXah  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aQ&uC )w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `koOp  
Xa4GqV9M/-  
五. 问题1:一致性 FI\IY R  
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?| '4$lL 6ly>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 R"NGJu9  
>OT \~C  
struct holder LRWOBD  
  { 5!<o-{J[(=  
  // #-,g&)`]  
  template < typename T > %>i@F=O2<  
T &   operator ()( const T & r) const zCBplb  
  { >W'j9+Va  
  return (T & )r; GOGt?iw*<  
} >&BrCu[u  
} ; !~kEtC  
?RDO] I>  
这样的话assignment也必须相应改动: Ru:n~77{  
KL "Y!PN:  
template < typename Left, typename Right > 1:_=g#WH  
class assignment USprsaj  
  { ~u! gUJ:  
Left l; j5zFDh1(  
Right r; Z)NrhJC  
public : +i+tp8T+7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k,T_e6(  
template < typename T2 > |H:<:*=6c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s,w YlVYf!  
} ; 9GThyY  
0Su_#".-*  
同时,holder的operator=也需要改动: N3Z iGD  
[6_"^jgH  
template < typename T > Y:wF5pp;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !#.\QU|  
  { sv' Gt1&"Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i!L;? `F{  
} uMHRUi  
j$+gq*I&E  
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。 ovz#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +I&J7ICV0  
r]0(qg  
return l(rhs) = r; `0?^[;[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。 9<v}LeX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: sW?B7o?  
bjlkX[{}I  
template < typename Tp > or7pJy%4"  
class constant_t va^0JfQ  
  { A';n6ne%i  
  const Tp t; ' X}7]y  
public : @LcT-3u  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qp\BV#E  
template < typename T > [yC"el6PM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /tP7uVL R  
  {  qtzFg#  
  return t; ?ZaD=nh$mK  
} v`SY6;<2  
} ; C%]."R cMC  
E`tQe5K  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 p'80d:  
下面就可以修改holder的operator=了 E3f9<hm   
AVv#\JrRW  
template < typename T > TMww  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *="m3:c'J  
  { }'TTtV:Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \e|U9;Mf  
} izf~w^/  
9Eg&CZ,9$D  
同时也要修改assignment的operator() JR)/c6j  
7G"7wYc>R  
template < typename T2 > ,%Z&*n  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } SW#BZ3L  
现在代码看起来就很一致了。 XIRR Al(,  
H*rx{F?  
六. 问题2:链式操作 gD6tHg>_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H<Hrwy~  
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。 Pcdf$a"`  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 LE K/mCL  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 5z~\5x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \yG`Sfu2  
<m0{'xw  
template < typename T > ]~8v^A7u  
struct result_1 U*qNix  
  { sMm/4AY]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; TP{Gt.e  
} ; T(V8; !  
(z2Z)_6L*L  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: d=y0yq{L  
+zsZNJ(U  
template < typename T > f>z`i\1oO  
struct   ref 5oJ Dux }  
  { .LObOR 5J7  
typedef T & reference; G?/c/rG  
} ; 4uUs7T  
template < typename T > ~ezCu_  
struct   ref < T &> qm'b'!gq~  
  { sT`^ljp4  
typedef T & reference; "yW&<7u1  
} ; SX+4 HJB  
%$TEDr!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q{E"pyt36R  
` 8UWE {  
template < typename T > `hzrfum4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?PH/?QP  
  { VFSz-<L  
  return l(t) = r(t); N _G4_12(  
} e:OyjG5_  
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。 6/6Rah!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *b"CPg/\  
A,BEKjR~J  
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 -72j:nk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Yj|]Uff8O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J &{xP8uq_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Obo_YE  
最后的布局是: J>%t<xYf4  
                Add aD ESr?  
              /   \ Go <'  
            Divide   5 7F(5)Utt  
            /   \ 6Y7H|>g)  
          _1     3 :6lwO%=F  
似乎一切都解决了?不。 yU7I;]YP  
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。 sx5r(0Z  
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。 SY1GR n  
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: 0^#DNq*NQ  
p7C!G1+z  
template < typename Right > >vujZw_0>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jK3\K/ob(  
Right & rt) const /\J|Uj  
  { *vnXlV4L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xmr|'}Pt[  
} [M:S`{SbY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :c7CiP  
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。 ?2ItB`<(  
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。 ArzDI{1  
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。 @B`Md3$7  
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。 P^[/Qi}j  
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? tg85:  
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: NfwYDY  
OVR?*"N_  
template < class Action > mW4%2fD[  
class picker : public Action z(H?VfJo  
  { q4ipumy*  
public : l}}UFEA^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;S JF%@x  
  // all the operator overloaded vT7g<  
} ; _]|Qec)  
<9ifPSvJ  
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。 Np2ci~"<.  
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: )X5(#E  
EGS%C%>l/o  
template < typename Right > XP?*=Z]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const </s,pe79B  
  { v <Hb-~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z[9UQU~x?  
} \[#t<dD  
6>DLp}d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2 9#]Vr  
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。 ?QpNjsF  
;%zC@a~{  
template < typename T >   struct picker_maker ZHkw6@|  
  { `Ko[r R+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %fhNxR  
} ; K]fpGo  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > SDBt @=Nl  
  { zn)yFnB!TH  
typedef picker < T > result; `;F2n2@  
} ; Fr5 Xp  
7=k^M, a  
下面总的结构就有了: 2z\;Q8g){r  
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。 p=gX !4,9<  
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。 S " pI  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B?6QMC;  
至此链式操作完美实现。 iiNSDc  
`.^ |]|u  
u) *Kws  
七. 问题3 WRpyr  
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。 .y):Rh^  
AK2WN#u@Z  
template < typename T1, typename T2 > yn~P{}68  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j*zD0I]  
  { q;A;H)?g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lTz6"/  
} vV^dm)?  
nPA@h  
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: ]b}B2F'n  
 >eS$  
template < typename T1, typename T2 > }htPTOy5  
struct result_2 MFwO9"<A  
  { 7SS07$B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; YD&_^3-XM  
} ; KQmZ#W%2m  
#jS[  
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? _H\<[-l  
这个差事就留给了holder自己。 ebM{OI  
    3?E}t*/  
dGkg aC+  
template < int Order > &Lt@} 7$8  
class holder; C2/}d? bki  
template <> >Ko[Xb-8^_  
class holder < 1 > \ =nrt?  
  { 36$[   
public : J(iV0LAZb  
template < typename T > "2hh-L7ql  
  struct result_1 |4C^$  
  { LE;g 0s  
  typedef T & result; '6S%9ahE  
} ; +>YfRqz:KB  
template < typename T1, typename T2 > ~&g a1r2v?  
  struct result_2 urZ8j?}c  
  { )2.)3w1_4  
  typedef T1 & result; PC/!9s 0W  
} ; ~UPZ<  
template < typename T > g.C5r]=+&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }5bM1h#z  
  { +nU.p/cK+\  
  return (T & )r; u#jC#u^M  
} &u8z5pls8  
template < typename T1, typename T2 > {#hVD4$b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E%3TP_B3  
  { wahZK~,EaY  
  return (T1 & )r1; rFu ez$  
} -s"0/)HD  
} ; !7 _\P7M  
}5n  
template <> /[pqI0sf<A  
class holder < 2 > x$B&L`QV  
  { AHd-  
public : WS,7dz  
template < typename T > A 's-'8m  
  struct result_1 nSS=%,?  
  { X")|Uw8Kl/  
  typedef T & result; Y25uU%6t_  
} ; J8Z0D:5  
template < typename T1, typename T2 > D>kD1B1  
  struct result_2 (tCib 4  
  { hbfq]v*X  
  typedef T2 & result; M_1;$fWq  
} ; xRxy|x[  
template < typename T > Lj 8<' "U#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ISNcswN#  
  { ^v :Zo  
  return (T & )r; :.nRN`e  
} EzT`,#b  
template < typename T1, typename T2 > Ly #_?\bn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AsxD}Nw[Z*  
  { ' [p)N,  
  return (T2 & )r2; 2wlKBSON  
} K&_Uk548  
} ; k<Sl1v K  
xJhU<q~?  
`;%ZN  
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> >。 8<dOMp;}r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f_\_9o"l  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: GP,<`l&  
I1=(. *B}  
return l(i, j) = r(i, j); ;=~Xr"(/z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k1}hIAk3u  
2<r\/-#pU  
  return ( int & )i; #R5U   
  return ( int & )j; ,=PKd&  
最后执行i = j; 6"QEJ  
可见,参数被正确的选择了。 j1U 5~%^  
u, kU$  
erFv(eaDK  
tP(h9|[N  
bcz-$?]  
八. 中期总结 ]?<n#=eW  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Y83GKh,*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 s&tE_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0A[esWmP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #kcSQ'  
>k(MUmhX  
H^AE|U*-G  
S4A q'  
WES#ZYtT  
= r4!V>  
九. 简化 8q^o.+9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Uems\I0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 sqO< J$tz  
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: 7"2b H  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?M}S| dsmE  
  +-*/&|^等 l-)B ivoi  
2. 返回引用。 Q*ju sm  
  =,各种复合赋值等 _8fA?q=  
3. 返回固定类型。 JK)qZ=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) b{cU<;G)y.  
4. 原样返回。 0b-?q&*_  
  operator, (q;bg1\UK  
5. 返回解引用的类型。 ;hDa@3|]34  
  operator*(单目) <+U|dX  
6. 返回地址。 _D;@v?n6!O  
  operator&(单目) *@S@x{{s  
7. 下表访问返回类型。 ^v ni&sJ  
  operator[] }DjYGMrTB  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0^l%j8/  
  operator<<和operator>> L^0v\  
+t!S'|C  
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。 0kDBE3i#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QU5Sy oL[  
>fs2kha  
template < typename Left > iEHh{H(  
struct value_return f~h~5  
  { (-^bj  
template < typename T > gS9>N/b|  
  struct result_1 WZewPn>#q  
  { f`$Gz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ZI13  
} ; P,z:Z| }8  
VLvS$0(}Z  
template < typename T1, typename T2 > \ v2H^j/  
  struct result_2 {6,|IGAq V  
  { +RDJY(Y$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tw K^I6@  
} ; ^twivNB  
} ; +wfVL|.Wq  
/b[2lTC-e  
!{UTD+|=N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *b|NjwmB  
Te-Amu  
下面我们来剥离functor中的operator() uofr8oL~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0!GAk   
Jfhk@27T  
return l(t) op r(t) b>=_*nw9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~^US/"  
return op l(t) &"E lm  
return op l(t1, t2) DSyXr~p8  
return l(t) op X_TiqV  
return l(t1, t2) op >FF5x#^&c  
return l(t)[r(t)] i'HQQWd  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] QWO]`q`|  
w4};q%OBj  
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: 1,t)3;o$  
单目: return f(l(t), r(t)); _M5%V>HO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); R= 5 **  
双目: return f(l(t)); J7$_VP  
return f(l(t1, t2)); n! h7   
下面就是f的实现,以operator/为例 [xlIG}e9  
1y"3  
struct meta_divide h0|}TV^UJ  
  { @4GA^h  
template < typename T1, typename T2 > ][@F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5er@)p_  
  { bud&R4+  
  return t1 / t2; vfc[p ^  
} @w9{5D4  
} ; FQsUm?ac:  
v zo4g,Bj  
这个工作可以让宏来做: &Z^(y}jPr  
-*ELLY[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #%,RJMv  
template < typename T1, typename T2 > \ G=/k>@Di  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gwB\<rzG  
以后可以直接用 msx-O=4g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +Ic ~ f1zh  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 k5BXirB  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 3'I^lc  
PGn);Baq  
lU4}B`#"v  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 PS>x,T  
[AzO:A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > > 0>  
class unary_op : public Rettype W<b-r^9?s  
  { ]ya; v '  
    Left l; RrV>r<Z"Q  
public : 'S4)?Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} '0aG N<c  
}d Ad$^  
template < typename T > K?.e|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hvV_xD8|  
      { c-1q2y  
      return FuncType::execute(l(t)); Xq#Y*lKVD  
    } 2)0b2QbQ  
|`rJJFA  
    template < typename T1, typename T2 > M4f;/`w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U.0kR/>Z=  
      { MN8H;0g-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); S/A1RUt  
    } k[|~NLB8  
} ; >4i>C  
1} m3 ;  
IVvtX}  
同样还可以申明一个binary_op l&(l$@t  
3c'#6virz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8 ;gXg  
class binary_op : public Rettype 8F5|EpB9M  
  { B{6<;u)[  
    Left l; Q(7ob}+jQ  
Right r; @E9" Zv-$  
public : PO-"M)M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5p"BD'^:  
B|=|.qp$)  
template < typename T > 0"WDH)7hJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7 h=QW5  
      { #(;<-7M2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); v1G"3fy9  
    } $9!D\N,}]C  
rfcN/:k  
    template < typename T1, typename T2 > k-LEI}h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const | }&RXD  
      { K7TzF&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); j f~wBm d7  
    } lTRl"`@S  
} ; ,I.WX,OR  
?,knit2x  
e)^j+ l  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 }%!tT\8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^V*-1r1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w|Cx>8P8@  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 "?}uQ5f  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _ Y2 U7W  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 `u'bRp  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]c)_&{:V  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) MHj,<|8Q  
下面是修改过的unary_op |pZUlQbb  
m"2d$vro"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (K..k-o`.  
class unary_op afEF]i  
  { 1`bl&}6l|E  
Left l; I s57F4[}  
  IND]j72  
public :  \[:/CxP  
m}j:nk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dR^"X3$  
I~* ? d  
template < typename T > ( <*e  
  struct result_1 El2e~l9  
  { M" lg%j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3.Gj4/f  
} ; F _3:bX  
?Ke eHMu  
template < typename T1, typename T2 > wEW4gz{s  
  struct result_2 csZ c|kDI  
  { Qeq5gN]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x*XH]&V  
} ; &} 6KPA;  
ksR1k vTm  
template < typename T1, typename T2 > eet Q}]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q4*-wF-P  
  { (7FW9X;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LtgXShp_!  
} ,,L2(N  
 Y k7-`  
template < typename T > tB7}|jC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d(`AXyw  
  { '])2k@o@  
  return OpClass::execute(lt(t)); O\KQl0*l\\  
} vdDludEv  
sJx+8 -  
} ; &[mZD,  
./6<r OW  
0C%W&;r0  
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 eJCjJ)  
好啦,现在才真正完美了。 6vKS".4C  
现在在picker里面就可以这么添加了: o]n!(f<(*  
g| <wyt[  
template < typename Right > Fm_y&7._  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const FCj{AD  
  { &;TJ~r#K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  u6u=2  
} w~R`D  
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。 07g':QU@  
[4&#*@  
eW'2AT?2H%  
B?rSjdY4  
qml2XJ>  
十. bind BQ</g* $;  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 D('2p8;2"7  
先来分析一下一段例子 `?(Bt|<>  
G2{O9  
SzD KByi  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s) O[t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #EGA#SKoq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,B}I?vN.  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 t>)45<PEw  
我们来写个简单的。 "L&'Fd@ZU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :wqC8&V  
对于函数对象类的版本: F|bYWYED;  
ikBYd }5  
template < typename Func > G$zL)R8GE|  
struct functor_trait f$HH:^#  
  { 2I1uX&g  
typedef typename Func::result_type result_type; NG&_?|OmV  
} ; 2Se?J)MN  
对于无参数函数的版本: 7IlOG~DC  
T^<>Xiam  
template < typename Ret > %?C8mA'w  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3Ug  
  { 6 9y;`15  
typedef Ret result_type; ZSy?T  
} ; 9Mp$8-=>7  
对于单参数函数的版本: g.JN_t5  
x"P);su  
template < typename Ret, typename V1 > ?rX]x8iP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T=a=B(  
  { d@0Kr5_  
typedef Ret result_type; H1" q  
} ; DciwQcG  
对于双参数函数的版本: _M[,! {C  
{%v-(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > OYC_;CP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > m9}AG Rj  
  { ]j~"mFAP  
typedef Ret result_type; 3l<S}k@M)  
} ; 22P$ ~ch  
等等。。。 B\*@krI@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sAJ7R(p  
spofLu.  
template < typename Func > ]&~]#vB#  
struct func_return {4aWR><  
  { l%R50aL  
template < typename T > x_!0.SU  
  struct result_1 Nr<`Z  
  { @.$Xv>Jt$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; { x0t  
} ; X;F?:Iw\  
`cQo0{xK  
template < typename T1, typename T2 > F 09DV<j  
  struct result_2 \o-&f:  
  { ZR v"h/~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RC|!+ TD  
} ; IPSF]"}~  
} ; w=h1pwY  
f~OU*P>V@  
Xb !MaNm)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 kPBV6+d~  
{K{EOB_u  
template < typename Func, typename aPicker > Xd E`d.  
class binder_1 Rd7_~.Bo  
  { d%I" /8-J  
Func fn; C9DJO:f.2y  
aPicker pk; H2xeP%;$  
public : 0n~Zz  
h0oMTiA  
template < typename T > LLWB  
  struct result_1 AB Xl  
  { x6afI<dm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; UX<Qcjm$e  
} ; +bK.NcS  
SjjIr ^  
template < typename T1, typename T2 > *{undZ?(>  
  struct result_2 `u!l3VZ/4  
  { , $Qo =  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {wF&+kH3  
} ; V~ ~=Qp+.  
Ogt]_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uV-'~8  
a9zw)A  
template < typename T > w:Jrmx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I]Tsz'T!9  
  { ``,k5!a66\  
  return fn(pk(t)); 3lLMu B+  
} BYW^/B Y)  
template < typename T1, typename T2 > ._wkj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]Fvm 7V  
  { H_!4>G@  
  return fn(pk(t1, t2)); <D&)OxEn\  
} =z?%;4'|  
} ; $I#q  
8;y&Pb~)  
rV({4cIe9R  
一目了然不是么? f\;65k_jq  
最后实现bind G1t\Q-|l0  
p_ Fy >j  
]Q "p\@\!  
template < typename Func, typename aPicker > wi8Yl1p]!z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }~h'FHCC+  
  { 6~#Ih)K  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); HIGq%m=-x  
} q1y/x@  
3'c\;1lhT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M@P 1,Y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 gx03xPeu  
Z=4{Vv*  
十一. phoenix k+V6,V)my  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: FLoNE>q  
/!}'t  
for_each(v.begin(), v.end(), >U1R.B7f  
( 2#X4G~>#h  
do_ n\I#CH0V  
[ "M|P+A  
  cout << _1 <<   " , " #U=X NU}k  
] }7{t^>;D  
.while_( -- _1), +6smsL~<#v  
cout << var( " \n " ) k"k J_(  
) d_S*#/k  
); bW#@OrsS  
wiOgyMdx  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: |8%m.fY`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor wn>edn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^ yh'lh/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: AeIrr*~]B  
&)i|$J 2.  
H 9 C9P17  
template < typename Cond, typename Actor > +,:^5{9{  
class do_while R j~  
  { TUT][ =.=  
Cond cd; ^1:U'jIXO  
Actor act; oIGrA-T}  
public : ~zm 7?_"@]  
template < typename T > jUj<~:Q}3o  
  struct result_1 #{r#;+  
  { e@@?AB$n(  
  typedef int result_type; ,=(Z00#(  
} ; M >:]lpRK  
x\?;=@AW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |o'Q62`%}  
KPSh#x&I  
template < typename T > oHM ]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *O:r7_ Y0  
  { &"_u}I&\  
  do ERUt'1F?]  
    { kE.x+2  
  act(t); I O%6 O  
  } 0.r4f'vk  
  while (cd(t)); #8{F9w<Rf  
  return   0 ; !>x|7   
} 7;.xc{  
} ; -Z4{;I[Q@  
+u@aJ_^  
X.ONa_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2c<&eX8"  
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。 $=sXAK9   
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 IUGz =%[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 z s Qo$p  
下面就是产生这个functor的类: i$^)UZJ&0  
[=uo1%  
DfJ2PX}q  
template < typename Actor > d#:3be{|&q  
class do_while_actor %zC[KE*~  
  { S gMrce<;  
Actor act; HQ9f ,<  
public : F Kc;W  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E}CiQUx  
bLz*A-  
template < typename Cond > kH*Pn'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3`hUo5K  
} ; >idBS  
ezhDcI_T  
KDi|(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |( (zTf  
最后,是那个do_ [#" =yzR<3  
*y`%]Hy<  
j^`X~gE  
class do_while_invoker /|{,sWf2  
  { AJt!!crs  
public : `\=Gp'&Q+  
template < typename Actor > r#WT`pav  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const va/m~k|i  
  { HLQ"?OFlz  
  return do_while_actor < Actor > (act); w&Dv8Wv+Oq  
} ?&WYjTU]H  
} do_; `T/~.`R  
LW#M@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? SEQ%'E5-'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 aRj>iQaddx  
最后来说说怎么处理break和continue ZWc+),X  
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。 s30 O@M))  
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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