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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda OCCEL9d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 MRQZIi  
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, tWm>j  
J' W}7r  
n!a<:]b<  
kl" ]Nw'C  
  class filler -Q#o)o  
  { HOfF"QAR$  
public : qNpu}\L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N[pZIH5ho=  
} ; jZRhKT  
KxY$PgcC  
e#.\^   
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: E#8_hT]5  
gI)u}JX  
R2l[Q){!  
rJ DnuR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [[w2p  
eK'wVg#  
NCi>S%pD`<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _?.\Xc  
Pey//U  
]u+MTW;  
m4@MxQm  
二. 战前分析 /}=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。 Ox^:)ii  
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 2JVxzj<~`  
%nWe,_PjD  
atyu/+U'}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &'s^nn]  
  /* --------------------------------------------- */ e2c1pgs&+  
vector < int *> vp( 10 ); i}B;+0<drx  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^_68]l=  
/* --------------------------------------------- */ hT'=VN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q[uAIyv0  
/* --------------------------------------------- */ ]*3:DU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4O(@'#LLz  
  /* --------------------------------------------- */ %hc'dZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ra[>P _  
/* --------------------------------------------- */ dv , C6t2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rgqQxe=  
k9mi5Oc  
78 d_io}w  
^/dS>_gtHv  
看了之后,我们可以思考一些问题: $w)~xE5;  
1._1, _2是什么? h0Ee?=  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 *"cD.)]#2  
2._1 = 1是在做什么? i)8N(HN  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Z19m@vMsIP  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,."b3wR[w  
]CX[7Q+'  
',{7% G9  
三. 动工 blahi]{Y9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J-V49X#  
\G>ZkgU  
iY~rne"l  
O4L#jBa+  
template < typename T > {U"^UuU]  
class assignment Qf xH9_  
  { d"ZU y!a  
T value;  )\ZzTS  
public : HI`q1m.  
assignment( const T & v) : value(v) {} dlDki.  
template < typename T2 > ufrqsv]=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Bu3T/m  
} ; KKEN'-3  
>o~Z>lr  
=P`~t<ajB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \:v$ZEDJ>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7NL% $Vf  
%}&(h/= e  
S&(^<gwl  
 ^$-Ye]<  
  class holder r?A|d.Tl  
  { G[h(xp?,l  
public : :!Ig- +W  
template < typename T > l-Nly>~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ECcZz.  
  { l&W;b6L  
  return assignment < T > (t); y3eHF^K+$  
} >MG(qi  
} ; 2(M6(xH>  
B=X,7  
V&ot3- Rf  
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: C$9z  
fD4ICO@  
  static holder _1; 0Fw6Dq<8-!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `f9gC3Hk  
&aG*k*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BqH]-'1G  
而不用手动写一个函数对象。  c</1  
qAY%nA>jO  
/nZ;v4  
vq!uD!lr  
四. 问题分析 7dOyxr"H-  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 zt=0o| k  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 z42F,4Gk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7&B$HZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LL*mgTQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bAwl:l\`  
Q_p[k KH  
五. 问题1:一致性 ?_g1*@pA  
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?| .*YD&(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?okx<'"[  
jS<_ )  
struct holder tPfFqqT  
  { ]zfG~^.  
  // 7~1IO|4t  
  template < typename T > Vj?DA5W`'  
T &   operator ()( const T & r) const +&|S'7&{  
  { xV\5<7qk5g  
  return (T & )r; $uDqqG(^  
} TDtAmk  
} ; ]N{0:Va@D  
Anm=*;*M`  
这样的话assignment也必须相应改动: beXNrf=bG  
sJG5/w  
template < typename Left, typename Right > NbRn*nb/T  
class assignment *G5c|Y  
  { 1.U`D\7mb  
Left l; c#/H:?q?a  
Right r; E=]4ctK  
public : ut2~rRiK  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M@Q3M(z  
template < typename T2 > Vz=auM1xZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eH%RNtP`  
} ; OJAIaC\  
EZDy+6b  
同时,holder的operator=也需要改动: S9| a$3K'  
6Jz^  
template < typename T > 9uk<&nqx  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \]4v_!  
  { *QGm/ /b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *^%*o?M~  
} zj{r^D$  
{eS|j=  
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。 %?Y[Bk3p  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 PU<PhuMd  
Z{6kWA3Kk  
return l(rhs) = r; % ps$qB'  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 WjSc/3Qy  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "Z=5gj  
6NWn(pZ]p  
template < typename Tp > _~u2: yl (  
class constant_t ZraT3  
  { rjx6Djo>  
  const Tp t; a>O9pX  
public : J%lgR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} e4>"92hX  
template < typename T > *hLQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nC1zzFFJ  
  { Y?J"wdWJNB  
  return t; /4\wn?f  
} 4NN$( S-W  
} ; 7nq3S  
<S75($  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ikD1N  
下面就可以修改holder的operator=了 [BBEEI=|r  
8I;XS14Q  
template < typename T > u"1rF^j6k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s*/bi W  
  { yS(}:'`r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !~]<$WZV  
} }Ew hj>w  
|*/[`|*G  
同时也要修改assignment的operator() 3DgsI7-F  
sZ,Y60s8a  
template < typename T2 > L"jY+{oLIJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } B.r4$:+jb2  
现在代码看起来就很一致了。 Ian[LbCWB  
QqNW}: #  
六. 问题2:链式操作 c9qR'2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j]|U  
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。 \s"U{N-  
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。 4(6b(]G'#  
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。 P O :"B6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct x<Vm5j  
2d%}- nw  
template < typename T > ZF7IL  
struct result_1 mE`kjmX{E  
  { RlT3Iz;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ML;*e"$  
} ; OU5*9_7.  
,)PiP/3B  
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: ;9o;r)9~  
[/s&K{+c  
template < typename T > g_5QA)4x  
struct   ref gz2\H}  
  { o8e?J\?  
typedef T & reference; n1 6 `y}  
} ; n Ox4<Wk&  
template < typename T > nJ4pTOc  
struct   ref < T &> .itw04Uru  
  { \^I>Q _LU  
typedef T & reference; vAY,E=&XvM  
} ; 8k q5ud  
!Z VU,b>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <)+y=m\eJ  
+)zOer,  
template < typename T > `.s({/|[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t!Sq A(-V  
  { V%$/#sza  
  return l(t) = r(t); v8AS=sY4r  
} .920{G?l5  
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。 bR@p<;G|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =X.LA%Sf=u  
qC F5~;7  
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 [Nn`l,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }neY<{z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c'/l,k  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C8FB:JNJV  
最后的布局是: __mF ?m  
                Add (/35p g6\  
              /   \ @gY)8xMbA  
            Divide   5  V#VN %{  
            /   \ UAoh`6vFF8  
          _1     3 )K &(  
似乎一切都解决了?不。 MSf;ZB  
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。 df7wN#kO+  
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。 N F)~W#  
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: dOa%9[  
jKt7M>P  
template < typename Right > Eke5Nb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |:8bNm5[  
Right & rt) const 2-Y<4'>  
  { ;b-XWK=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A}eOFu`  
} mI74x3 [  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .^B*e6DAD  
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。 oudxm[/U  
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。 lNSLs"x^  
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。 ,VO2a mI  
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。 8WnwQ%;m?  
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? |sJSN.8  
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: E>l~-PaZY  
sQkhwMg  
template < class Action > oJN#C%r7  
class picker : public Action 7uzk p&+:  
  { kc0E%odF.v  
public : |i++0BU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6}r`/?"A1  
  // all the operator overloaded iLSr*` o  
} ; (o`{uj{!  
A~-b!Grf  
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。 2}8v(%s p  
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: GSH>7!.#  
SL5Ai/X0N  
template < typename Right > !qG7V:6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j]`PSl+w  
  { 1I:+MBGin  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O%bEB g  
} ](hE^\SC  
KCs[/]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > R17?eucZ  
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。 h $2</J"  
0Vx.nUQ  
template < typename T >   struct picker_maker a\r\PBi  
  { !r<pmr3f@7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =E.wv  
} ; 4<BjC[@~Z{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E>K!Vrh-L  
  { V:joFRH9  
typedef picker < T > result; {;2PL^i  
} ; 3W N@J6?  
AIZ]jq  
下面总的结构就有了: .[_L=_.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 &q9T9A OS  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 v/_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 X(NLtO w  
至此链式操作完美实现。 6Yln, rC  
?` ?)QE8  
nR*ryv  
七. 问题3 m;,N)<~  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 mHRiugb!  
PpzP7  
template < typename T1, typename T2 > 7<*yS310  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :=Nz }mUV  
  { ,y#Kv|R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o2F)%TDY  
} NCDvo bYJ  
{z{bY\  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: A6thXs2  
tS6qWtE  
template < typename T1, typename T2 > vw9@v`k  
struct result_2 M!o##* *`  
  { a^I\ /&aw'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; aht[4(XH5  
} ; #"G]ke1l$  
lgk  .CC  
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? e~=;c  
这个差事就留给了holder自己。 GB=X5<;  
    LU!a'H'Q  
vQ 6^xvk]  
template < int Order > xA$XT[D  
class holder; 4\iOeZRf  
template <> ]Gsv0Xk1  
class holder < 1 > s*.hl.k.  
  { T{-CkHf9Q  
public : ~UP[A'9jJ  
template < typename T > A PEE ~  
  struct result_1 \XZ/v*d0  
  { "~|6tQLc  
  typedef T & result; gi1^3R[  
} ; .[ICx  
template < typename T1, typename T2 > RMdk:YvBg  
  struct result_2 .(cw>7e3D  
  { `r9!zffyS  
  typedef T1 & result; m+]K;}.}R  
} ; X aMJDa|M  
template < typename T > W_"sM0 w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g,!L$,/F  
  { ?Lk)gO^C  
  return (T & )r; \"P%`  C  
} V2wb%;q  
template < typename T1, typename T2 > M/"I2m   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s Z].8.  
  { r7%I n^k  
  return (T1 & )r1; "ut39si  
} z7fp#>uw  
} ; VA#"r!1  
I&x=;   
template <> 9y"@(  
class holder < 2 > i9,ge Q7d  
  { p8Qk 'F=h  
public : SE1=>S%p  
template < typename T > '-Vt|O_Q  
  struct result_1 I 5^!y  
  { )vE~'W  
  typedef T & result; t.i 8 2Q  
} ; EM(gmWHij  
template < typename T1, typename T2 > tEvut=k'  
  struct result_2 u04kF^  
  { 'c9]&B  
  typedef T2 & result; G[uK-U  
} ; (x;@%:3j$  
template < typename T > nFHUy9q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "R;U/+  
  { 8;RUf~q?  
  return (T & )r; K0|FY=#2y  
} W}@c|d $`  
template < typename T1, typename T2 > aC8} d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 65JF`]  
  { U:0mp"  
  return (T2 & )r2; V^bwXr4f  
} 6 ob@[ @  
} ; p>v$FiV2N  
3M[! N  
ZbW17@b  
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> >。 Y!w`YYKP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z!ZtzD]cb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h+g_rvIG*  
N/"{.3{W  
return l(i, j) = r(i, j); 84& $^lNV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |4;Fd9q^m  
"^})zf~_  
  return ( int & )i; FrGgga$  
  return ( int & )j; m$>H u@Va  
最后执行i = j; Rq'S>#e  
可见,参数被正确的选择了。 PR#exm&  
+>6iYUa  
gwuI-d^  
o,\$ZxSlm  
:+^lJ&{U  
八. 中期总结 *K8$eDNZ  
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: hd%F nykq  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 '}53f2%gKa  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J?"B%B5c  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {4<C_52t  
aFX=C >M  
7W Ly:E"  
uP)'FI  
BUDi& |,  
*5C7d*'  
九. 简化 e5ZX   
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。 [.7d<oY  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 X:"i4i[}{9  
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: l`lk-nb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4 #MtF'J  
  +-*/&|^等 )0]'QLH  
2. 返回引用。 M6 "PX *K  
  =,各种复合赋值等 %D{6[8  
3. 返回固定类型。 i &nSh ]KK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]g3JZF-  
4. 原样返回。 BO?%'\  
  operator, zZPO&akB"  
5. 返回解引用的类型。 {H>gtpVy  
  operator*(单目) mp1@|*Sn  
6. 返回地址。 F]O`3 e=!  
  operator&(单目) Cw3 a0u  
7. 下表访问返回类型。 ?=sDM& '  
  operator[] Tv,[DI +  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 O3,jg |,  
  operator<<和operator>> TQF| a\M'  
EeE7#$l  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 D0-3eV -  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  ~^:A{/  
T4Uev*A  
template < typename Left > I{ C SH  
struct value_return DMr\ TN  
  { oWT3apGO  
template < typename T > y'.p&QH'`  
  struct result_1 sUO`uqZV  
  { z\W64^'"Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; S&wMrQ  
} ; W aRw05r  
03X1d-  
template < typename T1, typename T2 > i>`%TW:g  
  struct result_2 X 'Xx"M  
  { (=AWOU+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W:2( .?  
} ; kiaw4_  
} ; Ty?cC**  
z2~ til  
/{ g>nzP  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait kS);xA8s]  
L~OvY  
下面我们来剥离functor中的operator() b{&)6M)zo  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Dcgo%F-W  
d7;um<%zn  
return l(t) op r(t) k1~&x$G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cOJo3p;&  
return op l(t) jvL[ JI,b  
return op l(t1, t2) NH4#  
return l(t) op IHac:=*Q  
return l(t1, t2) op rglXs  
return l(t)[r(t)] ~q.F<6O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p8O2Z? \  
$7ZX]%<s  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: x|Bf-kc[#Q  
单目: return f(l(t), r(t)); 1.GQau~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;A'mB6?%H  
双目: return f(l(t)); `*R:gE=  
return f(l(t1, t2)); Ee! 4xg  
下面就是f的实现,以operator/为例 {%H'z$|{  
BX7kO0j  
struct meta_divide D/&o& G96  
  { T.BW H2gRP  
template < typename T1, typename T2 > zTSTEOP}%Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XNkn|q2  
  { !*N@ZL&X  
  return t1 / t2; Bnxm HGP#&  
} F^;ez/Gl  
} ; gR;i(81U  
r`d4e,(  
这个工作可以让宏来做: \~$#1D1f  
:4/3q|cn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &j"?\f?  
template < typename T1, typename T2 > \ db7B^|Di  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; g8% &RG  
以后可以直接用 #q=Efn'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 583|blL  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 '-~~-}= sJ  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 1>h]{%I  
u&7[n_  
z Rr*7G  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 #)O6 5GI  
aX'*pK/-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _Y;W0Z  
class unary_op : public Rettype S2&4g/  
  { 2fd{hJDq;5  
    Left l; YNF k  
public : \_f(M|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `M8i92V\qY  
m;QMQeGz  
template < typename T > 9WyhZoPD*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rjYJs*#  
      { z<?)Rq"  
      return FuncType::execute(l(t)); q@8*Xa>  
    } 2c*GuF9(0  
/82b S|  
    template < typename T1, typename T2 > /a4{?? #e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b8 likP"T  
      { 2P0*NQ   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); eeB{c.#  
    } tG a8W  
} ; zK@@p+n_#.  
(*iHf"=\  
U>N1Od4vTO  
同样还可以申明一个binary_op VMWf>ZU  
XwaXdvmK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0 kW,I  
class binary_op : public Rettype Lp9E:D->  
  { pv|G^,>#  
    Left l; 4.t-i5  
Right r; ]c'A%:f<  
public : 'D1xh~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >z@0.pN]7  
Y}wyw8g/  
template < typename T > `;egv*!P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SvF<p3  
      { F:S}w   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); TM%%O :3  
    } 0o&5 ]lEe  
VI *$em O0  
    template < typename T1, typename T2 > *s3/!K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DN6Mo<H  
      { vnuN6M{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3=oDQ&UFt  
    } Lr pM\}t  
} ; c7H^$_^=  
ZbKg~jdF  
)vlhN2iv  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 4#Jg9o   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &$H!@@09|w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _lq`a\7e  
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。 2GG2jky{/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R=\IEqqsi  
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。。。 ]6j{@z?{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 f _:A0  
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) <1TAw.  
下面是修改过的unary_op #KvlYZ+1  
JW&gJASGC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > RxQ*  
class unary_op |Y.?_lC  
  { .e-#yET  
Left l; 8eRLy/`gd  
  x4O~q0>:Le  
public : `WS&rmq&'  
DHRlWQox  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #\ErY3k6&  
%a7$QF]  
template < typename T > _Z\G5x  
  struct result_1 % ] U  
  { N$tGQ@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  ~$J2g  
} ; B)UZ`?>c  
6L~n.5B~o  
template < typename T1, typename T2 > 0*v2y*2V  
  struct result_2 $:^td/p J  
  { zT{ VE+=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =EsavN  
} ; |':{lH6+1  
l+b~KU7~l  
template < typename T1, typename T2 > #0<XNLM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z(~_AN M4,  
  { `GLx#=Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); GtHivC  
} R@2X3s:  
6dYMwMH  
template < typename T > !`r$"}g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]_$[8#kg  
  { Tsx>&WC  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'hf8ZEW9'  
} Yr|4Fl~U  
WY]s |2a  
} ; i-&yH  
8b=_Y;  
*lb<$E]="!  
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 LIrb6g&xj_  
好啦,现在才真正完美了。 .G\7cZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: A%-6`>  
?h2}#wg  
template < typename Right > j+YJbL v  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #fM'>$N  
  { B/C,.?Or  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I}Q2Vu<  
} 3uMy]HUQ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \`"ht  
w*Ihk)  
.|=\z9_7S8  
C7?/%7{  
mA}"a<0  
十. bind h7@6T+#WoT  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。  S[QrS 7  
先来分析一下一段例子 8>%hz$no=  
v8D C21pb  
.sA.C] f  
int foo( int x, int y) { return x - y;} BORA(,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Rva$IX ^]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 jqkqZF  
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。 @|)Z"m7  
我们来写个简单的。 5(8@%6>ruj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k_R"CKd  
对于函数对象类的版本: tI{_y  
IM+ o.@f-  
template < typename Func > Sx\]!B@DSu  
struct functor_trait Qei" '~1a  
  { +^<](z  
typedef typename Func::result_type result_type; *owU)  
} ; P }uOJVQ_  
对于无参数函数的版本: rN{ c7/|  
i@CxI<1'  
template < typename Ret > 4`R(?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %%wNZ{  
  { G#1GXFDO{  
typedef Ret result_type; =rK+eG#,  
} ; uwBi W  
对于单参数函数的版本: :j`s r  
]+$?u&0?w  
template < typename Ret, typename V1 > Y4(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {zFMmPid  
  { i 3SHg\~Z  
typedef Ret result_type; m#F`] {  
} ; k$7Jj-+~  
对于双参数函数的版本: VD\=`r)nT  
4H<lm*!^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > OUXR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n-OL0$Xu  
  { j8`BdKg  
typedef Ret result_type; @OHm#`~  
} ; :/Qq@]O>  
等等。。。 1!gbTeVlY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ` ~`k_7t.  
AzxXB  
template < typename Func > ofv)SCjd  
struct func_return tnG# IU *  
  { NN`uI6=  
template < typename T > {.\TtE  
  struct result_1 O0y_Lm\  
  { veh<R]U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m9Hit8f@Q  
} ; *D3/@S$B  
IN G@B#Cl  
template < typename T1, typename T2 > ?3xzd P  
  struct result_2 F@:'J\I}:  
  { DDH:)=;z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nj53G67y  
} ; Wiu"k%Qsh  
} ; U`m54f@U  
}AH] th  
Z)aUt Srf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _f:W?$\ho  
3Ims6I]  
template < typename Func, typename aPicker > # 4PVVu<  
class binder_1 ZJ[ ??=Gz  
  { d<N:[Y\4l  
Func fn; aAA U{EWW  
aPicker pk; o.l- 7  
public : {8%a5DiM  
\} :PLCKT  
template < typename T > *=7U4W  
  struct result_1 ,nB5/Lx  
  { tC9n k5~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; g'qa}/X  
} ; N' `A?&2ru  
3jC_AO%T  
template < typename T1, typename T2 > A$:U'ZG_  
  struct result_2 j ?(&#  
  { ^M>P:~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KMjhZap%  
} ; v oj^pzZ  
s}% M4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l2P=R)@{  
fx>4  
template < typename T > $'hEz/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OH(waKq2I  
  { +&2%+[nBZ  
  return fn(pk(t)); <<R*2b  
} b`O'1r\Y;  
template < typename T1, typename T2 > DZ PPJ2}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r? E)obE  
  { p2$P:!Y)  
  return fn(pk(t1, t2)); 8q}q{8  
} V /V9B2.$  
} ; UQ@L V~6{R  
?oHpFlj  
u($ !z^h  
一目了然不是么? R',rsGd`6j  
最后实现bind ^qD$z=z-  
|2n4QBH!  
Y\?"WGL)p  
template < typename Func, typename aPicker > FE|JHh$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @wNG{Stj  
  { 6MMOf\   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); OA"q[s  
} JB[~;nLlC  
)C]g ld;8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W+ko q*P  
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。 Y^EcQzLw  
i5Yb`Z[Y  
十一. phoenix l#Y,R 0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: X LOh7(  
D2B%0sfl~  
for_each(v.begin(), v.end(), k5.Lna  
( X))/ m[_[  
do_ <s<n  
[ [;) ,\\u,d  
  cout << _1 <<   " , " ~<F8ug #  
] 9H`XeQ.  
.while_( -- _1), |_aa&v~  
cout << var( " \n " ) GH:jH]u!V  
) ]R f[y  
); zL`iK"N`  
MC.) 2B7  
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: Doyx[zZ  
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 qm8B8&-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Cl8Cg~2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fN^8{w/O  
\B,@`dw  
iE^84l68  
template < typename Cond, typename Actor > G.a bql  
class do_while h-<81"}j1  
  { pm0{R[:T7  
Cond cd; Ata:^qI  
Actor act; UJ7*j%XQz_  
public : %oa-WmWm  
template < typename T > 3>`mI8 $t  
  struct result_1 }"%?et(  
  { E GU 0)<  
  typedef int result_type; SdxDa  
} ; hxd`OG<gF  
94.DHZqh  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DJ [#5h5  
BdblLUGK#  
template < typename T > -Xm'dwm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iYm-tsER;  
  { tKx~1-  
  do rkCx{pe9  
    { -g Sa_8R  
  act(t); /quc}"__  
  } `yXg{lk  
  while (cd(t)); }DfshZ0QM  
  return   0 ; _w+:Dv~*a  
} &LZn FR  
} ; /saIs%(fU  
?5|>@>  
Pz|>"'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). A,hJIe  
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。 cyv`B3}  
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。 4n g]\ituS  
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。 JZ*/,|1}EC  
下面就是产生这个functor的类: ju8q?Nyhs  
bj0G5dc=  
A_ N;   
template < typename Actor > 0c'<3@39k|  
class do_while_actor KNpl:g3{<Q  
  { yyRiP|hJ  
Actor act; Ln<`E|[29  
public : =eXU@B  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Yi+wC}   
`nv~NLkl  
template < typename Cond > OXSmt DvJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \lf;P?M^  
} ; #9}D4i.`}  
u#;7<.D  
lVR~Bh  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 T?soJ]A  
最后,是那个do_ E=CsIK   
E+R1 !.  
q`H_M{26!y  
class do_while_invoker mD0f<gJ1  
  { ith 3 =`3  
public : m}aB?+i  
template < typename Actor > .4M.y:F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tI TS1  
  { RJ ||}5  
  return do_while_actor < Actor > (act); x?p1 HUK  
} @qqg e'  
} do_; 6YLj^w] %  
)72+\C[*~r  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YY((V@|K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 nE&@Q  
最后来说说怎么处理break和continue >:S?Mnv6  
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。 ZaDyg"Tw+  
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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