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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B4 bB`r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >{AE@@PB^  
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,  $H*8H`  
Sr+hB>{  
\p:)Cdn  
c{^1`(#?  
  class filler G 1{m"1M  
  { -axKnfj  
public : fAh|43Y*a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Aa-5k3:x]=  
} ; (ot,CpI(I  
(o{Y;E@/y  
F=5+JjrX  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: X$xf@|<a  
kNP-+o  
x~k3kj  
{~&]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 23|JgKuA  
U_jW5mgsG  
ll}_EUF|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 } ew{WD  
$c*fbBM(&n  
zMepF]V  
]prw=rD  
二. 战前分析 HFB>0<$  
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。 F=&,=r' Q8  
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 8K^#$,.."  
0~<?*{~  
HM(X8iNt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XN-1`5:4I  
  /* --------------------------------------------- */ ^WU[+H ;  
vector < int *> vp( 10 ); 0aq{Y7sYU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _I)TO_L;  
/* --------------------------------------------- */ 8-gl$h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &pY$\  
/* --------------------------------------------- */ "[/W+&z[~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T6SYXQd>.  
  /* --------------------------------------------- */ ^?|4<Rm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); f2tCB1[D+  
/* --------------------------------------------- */ zM8 jjB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); nls$ wE  
AW;xlY= g  
}2Ge??!  
7E* 0;sA#  
看了之后,我们可以思考一些问题: <=!t!_  
1._1, _2是什么? /0`Eux\  
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。 lhQMR(w^  
2._1 = 1是在做什么? Rhlm  
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=^MGV  
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。 p  Dg!Cs  
1z; !)pG.  
5T"h7^}e  
三. 动工 O*2{V]Y @  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c.Izm+9k  
jn]l!nm  
N f?\O@  
ui"`c%2n  
template < typename T > f% 8n?f3;u  
class assignment zWN]#W`  
  { \{(cz/]G/  
T value; ld%#.~Q  
public : xhCNiYJ|  
assignment( const T & v) : value(v) {} g}?39?o4  
template < typename T2 > dXWG`G_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 'mv|6Y  
} ; :3se/4y}  
}WR@%)7ay  
?!tO'}?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e*<pO@Uy  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0m4#{^Y  
2#R0Bd  
EE9eG31|r  
t|&hXh{  
  class holder 3"HEXJMc  
  { .^- I<4.  
public : FIJ]`  
template < typename T > SbtZhg=S_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const SQ/}K8uZ  
  { V+u0J"/8  
  return assignment < T > (t); %~dn5t ;  
} s2tNQtq 0W  
} ; %@I= $8j  
Rs'mk6+  
HT_nxe`E  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7*+tG7I @  
5M%)*.Y 3[  
  static holder _1; 6m9\0)R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 pfMmDl5|  
xM&`>`;^e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <P5 7s+JK  
而不用手动写一个函数对象。 Z4k'c+  
Z1\=d=  
B .?@VF  
Q2gz\N  
四. 问题分析 [L2N[vy;  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 EP{ji"/7[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 }o=s"0a  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C61E=$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;0dl  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 fHF*#  
SG)|4$"  
五. 问题1:一致性 JGlp7wro  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| >Qf`xUZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 O2~Q(q'   
7MX5hZF"  
struct holder wem hP8!gc  
  { ATD4 %|a9h  
  // 69Q#UJ  
  template < typename T > _y9NDLRs8  
T &   operator ()( const T & r) const a^)@ }4  
  { Zu ![v0  
  return (T & )r; Q/l388'  
} 8J0#lu  
} ; E7U.>8C  
kybDw{(}gc  
这样的话assignment也必须相应改动: :W[d&e  
Tu=~iQ  
template < typename Left, typename Right > LV]F?O[K=  
class assignment Y-v6M3$  
  { FQB6` M  
Left l; P\2x9T  
Right r; xtd1>|  
public : VBg M7d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K^[Dz\ov5  
template < typename T2 > 7;ddzxR4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _^NL{R/  
} ; <)$JA  
O<+x=>_  
同时,holder的operator=也需要改动: $_u)~O4$  
5J*h7  
template < typename T > ga|-~~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :w26d-QR(  
  { kO' NT:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u [LsH  
} z?g\w6  
?[hkh8|  
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。 6z1>(Za7>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xY`$j'u  
IUwMIHq&sW  
return l(rhs) = r; \aGTi pB  
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。 MY z\ R \  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: DZU} p  
?`=r@  
template < typename Tp > { VFr8F0*H  
class constant_t XjJ[7"hs*  
  { *l8:%t\  
  const Tp t; <):= mr7  
public : %8! }" Xa  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l#!6 tw+e?  
template < typename T > 8i?:aN[.1b  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const R}0!F 2  
  { s)V<dm;T  
  return t; {h}e 9  
} L%0G >2x  
} ; HpR(DG) ?  
*ta?7uSiT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;Km74!.e7  
下面就可以修改holder的operator=了 gwv s  
OVU+V 0w1a  
template < typename T > N&-J,p~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "tg?V  
  { NekPl/4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  ^#&:-4/  
} #'oGtFCd`  
5YnTGf&  
同时也要修改assignment的operator() 05/'qf7P,U  
|lVoL.Z,0  
template < typename T2 > I?Ct@yxhF'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +|TFxaVz  
现在代码看起来就很一致了。 /}#@uC  
eaCh;IpIf  
六. 问题2:链式操作 2H2Yxe7?-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 I&|J +B?#  
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。 >}6V=r3[+  
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。 >m4Q*a4M  
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。 zpBkP-%}E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [}Pi $at  
l"1at eM3  
template < typename T > MtKM#@  
struct result_1 rJ)8KY>  
  { a?ux  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pkT26)aW  
} ; RG V}c#  
yZw5?{g@  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Z@ QJ5F1y  
CH+mzy  
template < typename T > *^Xtorqo  
struct   ref Ue2%w/Yo  
  { U)iq  
typedef T & reference; ?5jq)xd2  
} ; :*dfP/GO  
template < typename T > uo[W|Q  
struct   ref < T &> #f-pkeaeq  
  { :XaBCF*  
typedef T & reference; r%UsUj  
} ; w-wap  
d}--}&r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e]q(fPK  
vj hh4$k  
template < typename T > &$8YW]1M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const W~qVZ(G*U  
  { m*H' Cb  
  return l(t) = r(t); \_8.\o"@*#  
} $BUm,  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 SKeX~uLz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -0f ,qNF  
"#G`F  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 R8C#D B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^g N/5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gOLN7K-)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !@4 i:,p@  
最后的布局是: fF]w[lLDv  
                Add Y=\:fa  
              /   \ C q)Cwc[H  
            Divide   5 +Hk r\  
            /   \ U\GuCw  
          _1     3 s|\\"3  
似乎一切都解决了?不。 br%l>Y\"  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 9>T5~C'*  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 o9]i {e>L  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: fprP$MbI  
CRs@x` 5ue  
template < typename Right > DVz_;m6)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )18C(V-x  
Right & rt) const |qz&d=>  
  { Y1R?, 5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TXo`P_SE  
} `lA_knS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 kwUy^"O  
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。 <rxtdI"3  
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。 qT~a`ou:  
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。 m^gxEPJK  
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。 qNi`OVh&  
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? =z[$ o9  
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: vEw8<<cgg  
y}1Pc*  
template < class Action > -car>hQq  
class picker : public Action mx5#K\  
  { :}z `4S@b  
public : eY[kUMo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 89Ir}bCr  
  // all the operator overloaded X& mD/1  
} ; A DVUx}  
9,[A fI  
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。 }0,dG4Oo=  
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: 3~1Gts  
J`[gE`d  
template < typename Right > iDWM-Ytx  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {krBAz&  
  { V1haAP[#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^.9Df A0  
} =Cd{bj.8  
C5g9Gg  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zx5#eMD  
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。 \FIM'EKzu!  
8u%,5GV>Xr  
template < typename T >   struct picker_maker C_Z/7x*>d  
  { C1>zwU_zo  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &\%\"Zh  
} ; jZD)c_'U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O?ODfO+>  
  { b gxk:$E  
typedef picker < T > result; }Ogb|8  
} ; />N#PF  
<4n"LJ9  
下面总的结构就有了: l(W?]{C[%  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 e_"m\e#N  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 1tLEKSo+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bB>.dC  
至此链式操作完美实现。 TOhWfl;  
,}O33BwJp  
r.lHlHl  
七. 问题3 5KP\#Y  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 pKno~jja  
ik #Wlz`4  
template < typename T1, typename T2 > OE}FZCX F  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p8 Ao{  
  { RL$%Vy0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); cg o  
} $s4.Aj  
 "iR:KW@  
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: o2'Wu:Y"  
=H3tkMoi2  
template < typename T1, typename T2 > <nb%$2r1  
struct result_2 k~gOL#$  
  { k'k}/Hxub  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; PXqG;o*Q*?  
} ; _9JFlBx  
5\= y9Z- x  
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? !l=)$RJKdD  
这个差事就留给了holder自己。 !/!ga)Y  
    ];lZ:gT  
m[KmXPFht1  
template < int Order > .6T0d 4,1  
class holder; IxS%V31  
template <> 6M. |W;  
class holder < 1 > &x[7?Y L  
  { IRwtM'%0  
public : X9NP,6  
template < typename T > k_!e5c  
  struct result_1 vg5_@7  
  { _Z!@#y@j  
  typedef T & result; pu+Q3NfR  
} ; k@un}}0r  
template < typename T1, typename T2 > \xbUr`WBY  
  struct result_2 n=bdV(?4  
  { C l,vBjl h  
  typedef T1 & result; ! xG*W6IT  
} ; vXRY/Zzj1  
template < typename T > -F[@)$L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e).;;0  
  { FOk;=+  
  return (T & )r; 2jC`'8  
} Qj;{Z*l%+  
template < typename T1, typename T2 >  u\L}B!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )t"-#$,@  
  { &=BzsBh  
  return (T1 & )r1; DrkTM<  
} a!E22k?((z  
} ; 3,Yr%`/5'  
DegbjqZ#  
template <> cl2_"O  
class holder < 2 > } P ,"  
  { |Z<\kx  
public : D,ZLo~  
template < typename T > >*8V]{f9  
  struct result_1 ro\ oL  
  { ]FZPgO'G  
  typedef T & result; G:":CX"O(  
} ; a @2fJ}  
template < typename T1, typename T2 > wuA?t  
  struct result_2 .Mb[j1L^  
  { 1.F&gP)9  
  typedef T2 & result; JRo/ HY+  
} ; 9+^)?JUYll  
template < typename T > fk5'v   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n jWe^  
  { dHXe2rTE;&  
  return (T & )r; 'R79,)|;[  
} \X:e9~  
template < typename T1, typename T2 > )*;Tt @'y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M% \ T5  
  { su1lv#  
  return (T2 & )r2; );7 d_#  
} B#Ybdp ;  
} ; oQ<[`.s  
6M*z`B{hV  
Ig `q[o  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Nrr}) g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: KFd +7C9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pT]hPuC  
qjP~F  
return l(i, j) = r(i, j); 9{jMO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T>& q8'lD  
CUI3^;&S  
  return ( int & )i; K {' atc  
  return ( int & )j; Fvl\.  
最后执行i = j; Cdz&'en^  
可见,参数被正确的选择了。 x|rc[e%k  
'^m.vS!/  
\%a0Lp{ I  
;{sZDjev>  
?$f.[;mh  
八. 中期总结 STW?0B'Jr  
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: <T}U 3lL^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |IcW7(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 nHdQe  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lFBpNUnzU  
1&=)Bxg4  
OTXZdAv  
%} `` :  
1!v{#w{u7  
P51M?3&=l  
九. 简化 r N$0qo  
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。 ,>a!CnK=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p3=Py7iz  
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: PAYw:/(P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z=a%)Ki?Ag  
  +-*/&|^等 ^jMrM.GY  
2. 返回引用。 yJ $6vmQ  
  =,各种复合赋值等 o9eOp3w30  
3. 返回固定类型。 xS,24{-HJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) GTP'js  
4. 原样返回。 Tx;a2:6\[  
  operator, x6UXd~ L e  
5. 返回解引用的类型。 'C'mgEl%L  
  operator*(单目) &u>dKf)5  
6. 返回地址。 [:y:_ECs6  
  operator&(单目) d0:LJ'<Q  
7. 下表访问返回类型。 Ek{QNlQ]4  
  operator[] iW` tr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 uHgq"e  
  operator<<和operator>> B0@ Tz39=  
ZxF`i>/h  
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。 p) 8S]p]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i>Q!5  
)E^S+ps  
template < typename Left > TR DQ+Z  
struct value_return hq=;ZI  
  { P.]h`4  
template < typename T > :$k*y%Z*N&  
  struct result_1 AP&//b,^M  
  { XY"b90  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ok:uTeJI  
} ; vX JPvh<  
= lo.LFV  
template < typename T1, typename T2 > 'ITq\1z  
  struct result_2 6 VEB2F  
  { sA2-3V<t8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ALMsF2H  
} ; b$_81i  
} ; 5XKTb  
,PlH|  
mwAN9<o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )~U1sW&t  
 &K/?#  
下面我们来剥离functor中的operator() J,Sa7jv[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z< %P"   
6 s=VU\  
return l(t) op r(t) f'*-<sSr  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) oZBD.s  
return op l(t) eEZgG=s  
return op l(t1, t2) K%z!#RyJ4  
return l(t) op -| .NwGh  
return l(t1, t2) op 2K}49*  
return l(t)[r(t)] (D>_O$o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :33@y%>L  
rB[J*5v  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 7e"}ojt$  
单目: return f(l(t), r(t)); N~)-\T:ap  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q#eMwM#~  
双目: return f(l(t)); v=llg ^  
return f(l(t1, t2)); xw#CwMbbi  
下面就是f的实现,以operator/为例 }5 rR^ryA  
&4?&tGi  
struct meta_divide Qq,2V  
  { B>2R-pa4~  
template < typename T1, typename T2 > 82LE9<4A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) VF?H0}YSHb  
  { ^j}C]cq{Xg  
  return t1 / t2; sfXFh  
} iH(7.?.r  
} ; \YvG+7a  
;.}L# '0j  
这个工作可以让宏来做: JxVGzb`8  
Ju+3}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :60v bO  
template < typename T1, typename T2 > \ "Z@P&jl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; CNNqS^ct  
以后可以直接用 R$&;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %-n) L  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  ~~>m  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Hx#YN*\.M  
JQQyl:=  
DGvuo 8  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ^to*ET{0  
{hS!IOM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^6W}ZLp  
class unary_op : public Rettype ^>|ZN2  
  { <9@n/  
    Left l; XM]m%I  
public : rNN>tpZ}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "c%wq 0  
%1#\LRA(  
template < typename T > 2!%)_<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SdH=1zBc  
      { !9d7wPUFr  
      return FuncType::execute(l(t)); }c,b]!:  
    } VzG|Xtco [  
MIJuJ]U}  
    template < typename T1, typename T2 > :w8{BIUN)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r5j$FwY  
      { T!jh`;D+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); kK5&?)3Y:  
    } V!:!c]8F  
} ; Jh+;+"  
3Zp<#  
KM&P5}  
同样还可以申明一个binary_op #S7oW@  
(;fJXgj.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hb3n- rO  
class binary_op : public Rettype P>_O :xD  
  { ? 2}%Rb39  
    Left l; QSaDa@OV  
Right r; c]pz&  
public : S9dx rm?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h2Q'5G  
O?vh]o  
template < typename T > rxp|[>O<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TQB) A9  
      { e;6:U85LS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +?\JQ|  
    } )WvKRp r  
NDRD PD  
    template < typename T1, typename T2 > )?{<Tt@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jxl'!8t  
      { s_ZPo6p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); CVO_F=;  
    } |5flvkid  
} ; :>!-[hfQ  
L;:|bVH  
| V(sCF  
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 'bbw0aB4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k_t|) J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V_3oAu54s{  
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。 {/noYB<;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |k~AGc  
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。。。 4`?PtRX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 LB@<Q.b,U  
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) r (m3"Xu6O  
下面是修改过的unary_op * o1US  
L\mF[Kd#+T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > KaEaJ  
class unary_op EI=~*&t  
  { X !h>13fW  
Left l;  Ht.P670  
  '$,yV f  
public : fDYTupKXH  
7bYwh8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =?|$}vDO[  
Zwq\m.h  
template < typename T > bEF2- FO  
  struct result_1 RV]#Bg*[#  
  { @Yt394gA%\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }S iR;2W  
} ; oY~q^Y  
.]E"w9~  
template < typename T1, typename T2 > & *tL)qKDc  
  struct result_2 XR]bd  
  { `Fcr`[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Uic  
} ; *& w/*h$!  
e <+)IW:  
template < typename T1, typename T2 > KsGW@Ho:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,|O6<u9  
  { ~5Fx[q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @@ @}FV&  
} M2V`|19Q  
?9xWTVa8  
template < typename T > 4Kt0}W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <LZ#A@]71  
  { ku/vV+&O  
  return OpClass::execute(lt(t)); `i|!wD,=\  
} LawE 3CD  
w nBvJb]4l  
} ; i~E0p ,  
gb!0%*   
 !'!\>x$  
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 #e=E  
好啦,现在才真正完美了。 #-b}QhxH  
现在在picker里面就可以这么添加了: PE;<0Cz\  
Tcv/EST  
template < typename Right > LRw-I.z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |L89yjhWBs  
  { x?rd9c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k]AL\) &W  
} },X.a@:  
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。 `_.:O,^n^  
@ o<O I  
)" Z|x  
c0l?+:0M  
^:$ShbX"P  
十. bind 6Ik v}q_j  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^[R/W VNk  
先来分析一下一段例子 N`d%4)|{  
\PZ;y=]p}  
7Ou]!AOhG  
int foo( int x, int y) { return x - y;} OW6dK #CFt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'Sgz\ =K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 E|oOd<z  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 NZG ^B/  
我们来写个简单的。 A:4&XRYZY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: i"+TKo-  
对于函数对象类的版本: g0QYBrp  
toU<InN  
template < typename Func > N/#x  
struct functor_trait *T}c{/  
  { C2b<is=H:  
typedef typename Func::result_type result_type; X]2x0  
} ; +2p}KpOsL  
对于无参数函数的版本: YADXXQ"  
eu]qgtg~U  
template < typename Ret > N_FjEZpX  
struct functor_trait < Ret ( * )() > YIIc@ )  
  { =eS?`|  
typedef Ret result_type; LEN=pqGJ.  
} ; pI.8Ip_r  
对于单参数函数的版本: X,lhVT |  
4\ElMb[]  
template < typename Ret, typename V1 > Z;tWV%F5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BhjDyB  
  { SY:ISzB}  
typedef Ret result_type; uK#2vgT  
} ; pVzr]WFx  
对于双参数函数的版本: r? }|W2^%  
2dB]Lw@s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > j4`+RS+q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <Voct  
  { +BhJske  
typedef Ret result_type; FI$ -."F  
} ; &Cm]*$?  
等等。。。 ={]POL\ A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  V_e  
w/PE)xA  
template < typename Func > 6f t6;*,  
struct func_return X f;R'a,$  
  { +~P_o_M  
template < typename T > tv~Y5e&8  
  struct result_1 ,_<|e\>~  
  { +!:=Mm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c/j+aj0.v  
} ; Q`;eI a6U  
}7xcHVO8-  
template < typename T1, typename T2 > %<p/s;eu  
  struct result_2 W4P+?c>'2  
  { DvLwX1(l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O'@[ f{  
} ; i{:iRUC#  
} ; s +qodb+  
19[!9ci  
SXE@\Afj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p&4n"hC  
C9""sVs  
template < typename Func, typename aPicker > ~6O~Fth  
class binder_1 .LnknjC  
  { Z.x]6  
Func fn; <Ter\o5%  
aPicker pk; %.'oY%  
public : H;q[$EUNb  
tJ8:S@E3,  
template < typename T > Nz*,m'-1e  
  struct result_1 @[f$MRp\  
  { L`w r~E2u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %~>-nqS  
} ; p-w:l*-`  
WIAukM8~  
template < typename T1, typename T2 > AGO"),  
  struct result_2 \[)SK`cwd  
  { *DZ7,$LQ~D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iTT%_-X-  
} ; |;d#k+/;  
}*C  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} R(8?9-w  
"Y4glomR[  
template < typename T > R9"}-A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c^puz2  
  { xD~r Q$6sI  
  return fn(pk(t)); 8K8jz9.s  
} cq3Z}Cp  
template < typename T1, typename T2 > c9c3o{(6Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V\]j^$  
  { o61rTj  
  return fn(pk(t1, t2)); Tow!5VAM  
} :(" @U,  
} ; ` vFDO$K  
/& c2y=/'C  
TXf60{:f  
一目了然不是么? UWK|_RT6SA  
最后实现bind xirq$sEl  
@,c` #,F/  
$d4&H/u^  
template < typename Func, typename aPicker > D`'Cnt/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) MA}}w&  
  { rl$"~/ oz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +uTl Lu;MT  
} ;_|4c7  
HD2C^V2@M  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]>*VEe}hJ  
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。 Zs-lN*u7.  
Iu5 9W >  
十一. phoenix $/@  L  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ("}C& 6)cB  
q4G$I?4  
for_each(v.begin(), v.end(), BIew\N  
( Ht/#d6cQ  
do_ G`Z<a  
[ ?~.:C'  
  cout << _1 <<   " , " [u^ fy<jdp  
] 7'Hh^0<  
.while_( -- _1), ^;9l3P{  
cout << var( " \n " ) B.;@i;7L  
) qN9 ?$\  
); jt: *Y  
z 0zB&}  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: pzUr9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Q-#<{' (  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 I|>.&nb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UUZm]G+  
?z6K/'?  
1[#sHj$Na`  
template < typename Cond, typename Actor > BafNF Pc  
class do_while 6A|XB3  
  { Li0+%ijM  
Cond cd; #CAZ}];Qx  
Actor act; v&7<f$5  
public : #w\x-i|  
template < typename T > rnp; R  
  struct result_1 pR=R{=}wV  
  { 1ah,Zth2  
  typedef int result_type; S')DAx  
} ; $sg-P|Wo  
W/WP }QM  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} + ZiYl[_|  
Iw)m9h  
template < typename T > L;L_$hu)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H"k\(SPVS  
  { x _d   
  do eT5IL(mH  
    { I@O9bxR?  
  act(t); P$N5j~*  
  } o"L8n(\  
  while (cd(t)); "rEfhzmyF  
  return   0 ; BD}%RTeWKq  
} #f_'&m  
} ; ZqpK}I  
\Ucv<S  
bj 8pqw|;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7bRfkKD  
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。 .f;@O qU  
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。 !+z^VcV  
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。 `,/5skeJ  
下面就是产生这个functor的类: #Dz"g_d  
G|-RscPe  
V*(x@pF  
template < typename Actor > c+T`X?.j  
class do_while_actor iS<1C`%>  
  { $]}K;  
Actor act; >=:mtcph  
public : >hq{:m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Q*1'k%7  
,,80nW9E  
template < typename Cond > 9m v0}I  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *<SXzJ(  
} ; 5WxNH}{  
#Yp&yi }  
S Te8*=w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V lO^0r^z  
最后,是那个do_ $3&XM  
3B,dL|q(@J  
;V?(j 3b[  
class do_while_invoker '73}{" '  
  { !Icznou\  
public : m?Cb^WgcF  
template < typename Actor > J&JZYuuf  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5=p<"*zJ  
  { mJ5%+.V  
  return do_while_actor < Actor > (act); L>E{~yh  
} b2[U3)|oO  
} do_; kjdIk9 Y  
P ecZuv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? v''J@F7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 fz|_c*&64  
最后来说说怎么处理break和continue H]wP \m)  
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。 7F~gA74h  
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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