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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Fwb5u!_,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D*QYKW=)  
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, FI$XSG  
4^[ /=J}  
ytiyF2Kp  
h/HH Kn  
  class filler `]jqQr97  
  { o5SQ1;`   
public : J#''q"rZ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} QjJfE<h  
} ; &pL/ @2+  
6T_K9  
W qE '(  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: pM9yOY  
RJhK$\  
a~opE!|m  
w^Ag]HZN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6WeM rWx  
aBxiK[[`  
V&%C\ns4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 lI6W$V\,  
'OD) v  
5$%XvM  
doR4nRl9  
二. 战前分析 LTXz$Z]  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 k3>YBf`fC  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Xh}&uZ`A  
w"~<h;  
<^c3}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aCl A{  
  /* --------------------------------------------- */ JYJU&u  
vector < int *> vp( 10 ); &I/qG`W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); OhFW*v  
/* --------------------------------------------- */ !),t"Ae?>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s$ z2 c  
/* --------------------------------------------- */ {$33B'wk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^_W40/c3  
  /* --------------------------------------------- */ "%@v++4y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?:uNN  
/* --------------------------------------------- */ n Q-mmY>#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R,,Qt TGB  
,[l`zp  
e<"/'Ql!k  
59lj7  
看了之后,我们可以思考一些问题: .Y\EE;8%  
1._1, _2是什么? ?aWx(dVQ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 :o8MUXH$  
2._1 = 1是在做什么? S-c ^eLzQ  
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。 'SV7$,mK@  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 R\O.e  
>{nH v)  
p$XKlg&  
三. 动工 -[heV|$;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ? JXa~.dA  
|<c WllN  
"HK/u(z)  
B(,:haAr  
template < typename T > # yN*',I&  
class assignment `q_<Im%I  
  { B<,YPS8w  
T value; N'?u1P4G  
public : NBOCt)C;H  
assignment( const T & v) : value(v) {} =;ICa~`C;  
template < typename T2 > L;/n!k.A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f<=Fe:1.  
} ; ppN} k)m  
KY.ZT2k  
Bp_wnd  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D*2\{W/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /tj$luls5  
z9 ($.  
"#4dW7E  
@ D[`Oj)  
  class holder {HrZ4xQnpV  
  { DNP@A4~  
public : G%{0i20_  
template < typename T > '*T]fND4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const K{=PQ XSU  
  { RUo9eQIPD  
  return assignment < T > (t); 1@qgF  
} [Qj;/  
} ; lr3mE  
r:g9Z_  
Ed-M7#wY  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: tSHFm-q`  
Jp~zX lu  
  static holder _1; $/Ov2z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VW<0Lt3  
eUBrzoCO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qTmD '2  
而不用手动写一个函数对象。 fZ{[]dn[  
|FNCXlgZ  
bw S*]!*  
$B .Qc!m  
四. 问题分析 |J>WC}g@n  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 2`bdrRD0  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 r>t1 _b+nu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8@\7&C(g17  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;_+uSalt  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m_7 nz!h  
~Xv=9@,h  
五. 问题1:一致性 EL D!{bMT  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| K5 KyG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bGmx7qt#  
zm#nV Y`  
struct holder WAPhv-6  
  { h~} .G{"  
  // l#qv 5f  
  template < typename T > BmBz}:xMez  
T &   operator ()( const T & r) const )!W45"l-3M  
  { Xm!-~n@-m7  
  return (T & )r; `/IKdO*!S  
} cgT  
} ; s0"e'  
p,W_'?,9  
这样的话assignment也必须相应改动: '%;\YD9  
zfI}Q}p  
template < typename Left, typename Right > N#z~  
class assignment ~)]} 91p  
  { 1vevEa$  
Left l; 04@cLDX8uB  
Right r; l*=aMjd?  
public : n1v5Q2xw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g@ith&*=h  
template < typename T2 > 9pSUIl9|j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } c j$6  
} ; CA s>AXbs  
Ym8}ZW-  
同时,holder的operator=也需要改动: qUJ aeQ  
p( LZ)7/  
template < typename T > BlC<`2S  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +[-i%b3q  
  { 8y2+&#$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 19U]2D/z  
} !{%:qQiA  
`BXS)xj  
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。 6W2hr2Zy9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4'>1HW  
_lxco=qd=%  
return l(rhs) = r; jLVl4h&  
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。 2I'~2o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zGo|JF  
K\?]$dK5  
template < typename Tp > Bi%x`4Lf  
class constant_t n6Z|Q@F  
  { 8p^B hd  
  const Tp t; {]N3f[w  
public : :#t*K6dz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ctu?o+^;z  
template < typename T > ~qP[eWe  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Dl\`  
  { 5FeFN)  
  return t; tT%/r,  
} o^p  
} ; M[]A2'fS  
qSU| =  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3lxc4@Zmd  
下面就可以修改holder的operator=了 YA]5~ ZE\  
KLWDo%%u  
template < typename T > _8?o'<!8?^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @mQ:7-,~  
  { P ,mN >  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %VNlXHO.  
} 3`.P'Fh(k  
4@  3[  
同时也要修改assignment的operator() `)$_YZq|SR  
VR? ^HA9  
template < typename T2 > 2 @j";+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X@A1#z+s0]  
现在代码看起来就很一致了。 &:#h$`4  
=6nD sibf  
六. 问题2:链式操作 xyh.N)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W7No ls{  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 V*[b} Xew  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 \3YO<E!t  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @* ust>7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e /K#>,  
1 jb/o5n;  
template < typename T > tOl e>]  
struct result_1 u{H?4|'(  
  { uZjC c M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; io2)1cE&f  
} ; 4Ft1@  
:;]Oc  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ,El!fgL  
2\D8.nQr  
template < typename T > @ EuFJ=h  
struct   ref mu]as: ~  
  { eDKxn8+(H  
typedef T & reference; /B3R1kNf|  
} ; ^C)n$L>C0  
template < typename T > ' I}: !Z  
struct   ref < T &> QCOo  
  { ,T,:-E  
typedef T & reference; j{++6<tr  
} ; S56]?M|[  
~`MS~,,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k"UO c=   
NPnHH:\;  
template < typename T > &]6) LFm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hf6f.Z  
  { Kb ;dKQ  
  return l(t) = r(t); Y$>-%KcKeI  
} }GwVKAjP  
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。 3Hi+Z}8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JAc_kl{4O  
6=_~ 0PcY  
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 n||A" @b\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N3BL3:@O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8,T4lb<<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s54nF\3V  
最后的布局是: v5}X+'  
                Add h!@,8y[B  
              /   \ b&) 5:&MI  
            Divide   5 KxGX\   
            /   \ \ gwXH  
          _1     3 Njc%_&r  
似乎一切都解决了?不。 Z3KO90O!8  
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\(p|e  
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。 NcS.49  
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: 9' 1B/{  
)KSoq/  
template < typename Right > )}v 3q6?_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const '_s}o<  
Right & rt) const imB#Eo4eY  
  { X?r48l??  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cV K7  
} l(W[_ D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !\ND(  
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。 E`\8TqO  
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。 q-$`k  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 -F/st  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 b]Kk2S/  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Ue:z1p;g  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: -!M,75nU  
9;t]Hp_+K  
template < class Action > \5 pu|2u  
class picker : public Action Fe&qwq"  
  {  }alj[)  
public :  cc=gCE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [onqNp  
  // all the operator overloaded J:dof:q  
} ; 0X|_^"!  
Et2JxbD  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 kTIYD o  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Fqq6^um  
OWjJxORB  
template < typename Right > . v)mZp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I+ l%Sn#\  
  { i%Z2wP.o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;^u*hZN[Up  
} k8nLo.O  
qem(s</:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,<,:8B  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 \YJy#2K  
tq50fq'  
template < typename T >   struct picker_maker 8OhDjWVJ  
  { 7k%T<;V  
typedef picker < constant_t < T >   > result; LE^G&<!  
} ; [s1pM1x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *4Fr&^M\  
  { -4#2/GXNO  
typedef picker < T > result; kYwb -;  
} ; 1$lh"fHU  
iTo k[uJ}  
下面总的结构就有了: `s#Hq\C  
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。 a~LC+8|JW  
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。 @DAF 6ygs  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u`:hMFTID  
至此链式操作完美实现。 Gi6T["  
XkmQBV"  
;$j7H&UNQj  
七. 问题3 #C*8X+._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。 ^nK7i[yF.k  
a T  l c  
template < typename T1, typename T2 > Y$8JM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `\Ku]6J]5  
  { .ae O}^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q/>L_S  
} 2GmpCy`L"  
,3DXFV'uxb  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Fig&&b a  
)u ?' ;  
template < typename T1, typename T2 > O%!5<8Xrb  
struct result_2 1t[j"CG(o  
  { ~:Uw g+]j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hPhZUL%  
} ; f3*?MXxb16  
K!AAGj`  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 7cg*|E@  
这个差事就留给了holder自己。 -ZOBAG*  
    th5g\h%j*  
Wo$%9!W  
template < int Order > 8euZTfK9e  
class holder; "I- w  
template <> #!J(4tXny  
class holder < 1 > HG >j5  
  { wmr-}Y!9u%  
public : u0`o A  
template < typename T > N6oq90G  
  struct result_1 _A_ A$N~9  
  { p\v Mc\  
  typedef T & result; w2(guL($  
} ; 6$Q,Y}j  
template < typename T1, typename T2 > L *[K>iW  
  struct result_2 wRNroQ  
  { CDy^UQb  
  typedef T1 & result; $WQq? 1.9  
} ; Eu<1Bse;  
template < typename T > Mq%,lJA\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -]G(ms;}/Y  
  { (LAXM x  
  return (T & )r; XkKC!  
} QvPD8B  
template < typename T1, typename T2 > wt }9B[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eEc4bVQa  
  { 1[nG}  
  return (T1 & )r1; \Xrw"\")j  
} w*j$uW6{  
} ;  0IM8  
:q##fG 'm/  
template <> Pj#'}ru!  
class holder < 2 > {y kYW%3s  
  { or ;f&![w  
public : JHn*->m  
template < typename T > t6N*6ld2b  
  struct result_1 :bU(S<%M  
  { Ac k}QzXO  
  typedef T & result; RWq{Ff}Hk  
} ; jZfx Jm  
template < typename T1, typename T2 > pe0x""K  
  struct result_2 Ft{[ae?4  
  { jD,Baz<  
  typedef T2 & result; 9$K;Raz%  
} ; -7>)i  
template < typename T > "L"150Ih  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {43yb_B(  
  { `rY2up#%  
  return (T & )r; j|.} I  
} T>>YNaUL  
template < typename T1, typename T2 > ;a"q'5+Ne  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const omZO+=8Q  
  { 0O!cN_l|  
  return (T2 & )r2; V% TH7@y  
} %n0;[sD0A  
} ; ?^Hf Np9  
#>;FUZuJr  
]J1S#Q5'  
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> >。 lEL78l.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Tq<2`*Qs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ihL/n  
9W*+SlH@ !  
return l(i, j) = r(i, j); &FdWFt=X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {kI#A?M  
CCijf]+  
  return ( int & )i; 6w3R'\9  
  return ( int & )j; w6|9|f/  
最后执行i = j; RH)EB<PV  
可见,参数被正确的选择了。 s3s4OAY  
D8K-K]W@  
GDaN  
<M?:  
EER`?Sa(  
八. 中期总结 S|AM9*k9  
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: _S0+;9fhY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 AtS;IRN@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :)f7A7:;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `\>.h  
+y+"Fyl  
iSRpfU  
1xyU  
W3W'oo  
$L4/I!Yf  
九. 简化 B=L&bx  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ~0"p*?^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N8cAqr  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `WEZ"5n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4 fV3Ear=j  
  +-*/&|^等 ~Z/ ^c,[:  
2. 返回引用。 }Y(]6$uS  
  =,各种复合赋值等 AZ|yX  
3. 返回固定类型。 rf+:=|/_3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y>."3*^  
4. 原样返回。 :S@1  
  operator, ewNz%_2  
5. 返回解引用的类型。 Myat{OF  
  operator*(单目) !4"sX+z9  
6. 返回地址。 fpyz'   
  operator&(单目) =`n]/L"Q  
7. 下表访问返回类型。 cNpe_LvW  
  operator[] }0 hL~i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N<|$h5isq  
  operator<<和operator>> Q~D`cc|]  
W" "*ASi  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ~`;rNnOT3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O^>jdl!TZ  
1x J TWWj-  
template < typename Left > 3q[WHwmm  
struct value_return W|k0R4K]]  
  { FxG7Pk+=  
template < typename T > 6Z?j AXGSq  
  struct result_1 31+;]W=  
  { .ujT!{>v/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; yj6@7@l>A  
} ; c47")2/yO  
Wm'QP4`  
template < typename T1, typename T2 > /76 1o\Q  
  struct result_2 D-imL;|  
  { 3 vP(S IF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F,Xo|jjj  
} ; gQSNU_o Z  
} ; Vpfp}pL  
u.pxz8  
EY`H}S!xy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3Rg}+[b  
fyz nuUl  
下面我们来剥离functor中的operator() ER2GjZa\z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =bh*[ , -  
YO{GU7  
return l(t) op r(t) m^%|ZTrwN7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ? ]sM8Bd}  
return op l(t) 7fp(R&)1  
return op l(t1, t2) ^_I} x)i*@  
return l(t) op \hO2p6  
return l(t1, t2) op ?zJpD8e  
return l(t)[r(t)] /5AW?2)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4W4kwU6D  
@Fv=u  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ){s*n=KIO  
单目: return f(l(t), r(t)); >e5 *prx+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gsar[gZ  
双目: return f(l(t)); FFhtj(hVgc  
return f(l(t1, t2)); 1 "TVRb  
下面就是f的实现,以operator/为例 {cK^,?x  
HWns.[  
struct meta_divide 31^cz*V  
  { :vx$vZb  
template < typename T1, typename T2 > A|#`k{+1-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J`M&{UP  
  { n;HHogA  
  return t1 / t2; n6WY&1ZE~  
} 3OyS8`  
} ; 6SJ"Tni8  
pi(-A  
这个工作可以让宏来做: ?B@;QjhjiJ  
js^ ,(CS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5/",<1  
template < typename T1, typename T2 > \ +@9gkPQQ-@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >$677  
以后可以直接用 4!62/df  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yn AB  
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 .%EL\2  
(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。。。) r r`;W}3  
JuRH>`  
rsn.4P=  
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 (w (  
{n3EGSP#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7T``-:`[  
class unary_op : public Rettype \e=_ 2^v!_  
  { D'<VYl"/  
    Left l; l@j.hTO<  
public : EqiFy"H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~8 H_u  
R9We/FhOY  
template < typename T > QB!~Wh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m8Vdb"0  
      { P`4]-5gE  
      return FuncType::execute(l(t)); .%BT,$1K  
    } }TRAw#h  
eO=s-]mk  
    template < typename T1, typename T2 > h+.{2^x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N(6|yZ<J3M  
      { 0X8t>#uF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yfQ5:X  
    } z@|dzvjl Q  
} ; %m,6}yt  
(;x3} ]  
<>eOC9;VY  
同样还可以申明一个binary_op MvLs%GE%  
v!3A9!.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v dbO(  
class binary_op : public Rettype a ?} .Fs  
  { zIC;7 5#  
    Left l; w1x" c>1C  
Right r; FLal}80.o:  
public :  ~fl@ 2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +=Jir1SLV  
$w)~O<_U  
template < typename T > S0h'50WteJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K`&oC8p  
      { N/YWby=H  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); U/ V  
    } <tpmUA[]  
Q'l^9Bz  
    template < typename T1, typename T2 > zepop19  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @}_WE,r  
      { *,C(\!b !?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ( m\$hX  
    } C`=p +2I]  
} ; `0H g y=  
c$ S{^IQ  
+h^jC9,m~{  
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 3P~o"a>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @Q&3L~K"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I +5)Jau^S  
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。 dF0,Y?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *D4hq=  
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。。。 84HUBud76Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]Y6cwZOe  
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) bawJ$_O_  
下面是修改过的unary_op ` 8W*  
lPH%Do>K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `.x$7!zLC  
class unary_op #Lsnr.80  
  { LZPuDf~/  
Left l; f-6vLX\Vu  
  J]W5[)L  
public : &uP~rEJl+  
M7f;Pa  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4p%A8%/q  
bn 6WjJ~Z+  
template < typename T > ERwHLA  
  struct result_1 ~DO4,  
  { tMj;s^P1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ze< K=Q%(i  
} ; rG?>ltxB  
kK 8itO  
template < typename T1, typename T2 > s?8<50s  
  struct result_2 9[!,c`pw  
  { }(a+aHH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qQ\Y/}F  
} ; tH=P6vY  
!$2Z-!  
template < typename T1, typename T2 > $'W}aER  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f)]%.>  
  { 8eA+d5k\.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); umz;F  
} %0#1t 5g  
]# t6Jwk  
template < typename T > 8x`.26p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xI ,2LGO  
  { ys_`e  
  return OpClass::execute(lt(t)); I%|>2}-_U  
} Li*eGlId  
[dtbkQt,c  
} ; =to=8H-  
<Q|d&vDVfV  
+q6ydb,  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug L lqM c  
好啦,现在才真正完美了。 (F7(^.MG  
现在在picker里面就可以这么添加了: Vcd.mE(t%  
.4. b*5  
template < typename Right > 1[_mEtM:]B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p=/m  
  { XdH\OJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q&C""!h^  
} oYWR')8g  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 3_JCU05H}  
^Rm  
l & Dxg  
S9HwIH\m  
}68i[v9Njk  
十. bind MX>[^}n  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 5s(1[(  
先来分析一下一段例子 Em[DHfu1Q  
JNcYJ[wqv  
VDTcR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9@Cv5L?p\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ym;*Y !~[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gGfoO[B  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 8Sz})UZ  
我们来写个简单的。 w+1Gs ;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zB yqD$  
对于函数对象类的版本: -i-?.:  
(a9d/3M  
template < typename Func > IK*07h/!  
struct functor_trait ){jl a,[  
  { 8Lw B B  
typedef typename Func::result_type result_type; % `Z! 4L  
} ; h gJ[LU|>  
对于无参数函数的版本: |>@W ]CX[  
0'nikLaKy  
template < typename Ret > zbJT&@z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .s$z/Jv  
  { 9@+5LZR  
typedef Ret result_type; 8,dBl!G=  
} ; yDNOtC|  
对于单参数函数的版本: 1}~(Yj@f%  
U`hY{E;  
template < typename Ret, typename V1 > F5S@I;   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }@.|?2b +  
  { U*.0XNKp{  
typedef Ret result_type; $1ndKB8)`J  
} ; +S Jd@y@fR  
对于双参数函数的版本: a22XDes=  
uslQ*7S[^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +}jJ&Z9 )  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 86nN"!{l:  
  { n]he-NHP  
typedef Ret result_type; L5MzLE&~  
} ; sVex (X  
等等。。。 EqI(|bFwy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (5\N B0  
RejQ5'Neh  
template < typename Func > I!^O)4QRx  
struct func_return fFQ|T:vm  
  { V')0 Mr  
template < typename T > 4j)tfhwd8  
  struct result_1 _UuC,Pl3  
  { J=/5}u_gw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *2jK#9"MP  
} ; ,0LU~AGe   
%D *OO{  
template < typename T1, typename T2 > ?IpLf\n-  
  struct result_2 _YRE (YZ/  
  { y!xE<S&Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {z|;Xi::"  
} ; jlxpt)0i  
} ; 2#k5+?-c61  
.9.2Be  
.YuJJJv  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u{L!n$D7  
E lUEteZ  
template < typename Func, typename aPicker > |fo0  
class binder_1 !W?gR.0$=  
  { f5` g  
Func fn; "jw<V,,  
aPicker pk; T1H"\+  
public : fDSv?crv  
c*~]zR>s!  
template < typename T > }\C-} Q  
  struct result_1 &\_iOw8  
  { -44&#l^}_u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; c [5KG}  
} ; f7}*X|_Y  
Dl}$pN  
template < typename T1, typename T2 > a0Zv p>Ft  
  struct result_2 RD.V'`n"  
  { tor!Dl@Mo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,~._}E&9I  
} ; %;D.vKoh  
G+F: 99A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 71l%MH  
rXHv`k y  
template < typename T > VH:]@x//{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #^ ]n0!  
  { Si~vDQ7"  
  return fn(pk(t)); ~ar=PmYV7  
} CJhL)0Cs  
template < typename T1, typename T2 > t]e;;q=L.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0#MqD[U(  
  { //aF5 :Y#  
  return fn(pk(t1, t2)); {%C7EAq*  
} K^R,Iu/M  
} ; I"`M@ %  
9VbOQ{8  
e#k<d-sf6  
一目了然不是么? @/1w4'M  
最后实现bind XO'l Nb.  
.rf" (lM  
L{c q, jk  
template < typename Func, typename aPicker > T' ~!9Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )l#E}Uz  
  { [n/hkXa$\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q1z;/A$Al  
} y.q(vzg\_  
x+]\1p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 I&YSQK:b  
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。 F,'exuZ  
?y!E-&  
十一. phoenix /S lYm-uQ+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7>~5jYP  
of@#:Qs  
for_each(v.begin(), v.end(), k]I0o)+O.  
( 3@]SKfoo1  
do_ 7t*"%]o  
[ ZGd!IghL  
  cout << _1 <<   " , " OiP!vn}k  
] b?'yAXk  
.while_( -- _1), +j4"!:N}B  
cout << var( " \n " ) Tq~=TSD  
) i _%Q`i  
); s@7H1)U  
M^]cM(swK5  
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: x_dy~(*  
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 B9J&=6`)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~JH:EB:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >_LDMs[-p  
Tq4-wE+  
j.@\3'  
template < typename Cond, typename Actor > f@c`8L@g  
class do_while ~b2wBs)r  
  { \0gM o&  
Cond cd; D~\$~&_]=  
Actor act; c[ ]4n  
public : 'Un " rts  
template < typename T > @W9x$  
  struct result_1 \(vY%DL1:  
  { >HS W]"k  
  typedef int result_type; Zp# v Hs  
} ; 0/oyf]HR  
`FC(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :dqn h  
=i7`ek  
template < typename T > 2Roc|)-47  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "^]cQ"A  
  { eh5gjSqx  
  do 0p\@!Z H  
    { 1N>|yQz  
  act(t); +o51x'Ld*  
  } =%BZ9,l  
  while (cd(t)); \R;`zuv   
  return   0 ; Ez-[ )44/  
} 2]ape !(  
} ; QhK#Y{xY  
 ({=gw9f  
;/rXQe1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RSfzRnhmr  
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。 ;y2/-tL?  
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。 oTuOw|[  
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。 Bb"Bg\le,^  
下面就是产生这个functor的类: [ra_ 2R  
x HhN  
;{%\9nS  
template < typename Actor > 9^p;UA  
class do_while_actor ^:Gie  
  { n= u&uqA*  
Actor act; byfJy^8G  
public : 6<ZkJ:=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2j[&=R/.  
~7zGI\= P@  
template < typename Cond > !! ? Mw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d|yAs5@  
} ; }-6)gWe  
CtSl  
K]0JC/R6(@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5)MS~ii  
最后,是那个do_ gjAIEI  
xsMBC  
~'CE[G5  
class do_while_invoker #: [<iSk  
  { *9{Z$IA9w  
public : 7F{3*`/6  
template < typename Actor > 6gs01c,BA  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const D'Y-6W3  
  { >b{q.  
  return do_while_actor < Actor > (act); %eO0w a$a  
} LMAE)]N  
} do_; sU{NHC)5  
vsl]92xI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9^G/8<^^>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T]=r Co  
最后来说说怎么处理break和continue +lMX{es\O  
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。 Oz%>/zw[h  
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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