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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !a9/8U_>XF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Np R&`]  
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, IVSd,AR7yY  
YRJw,xl  
b`DPf@p^kc  
x=VLRh%Gvl  
  class filler R8fB 8 )  
  { 7cZ(gdQ/  
public : 3[iHe+U(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~_"/\; 1  
} ; UoKXo*W2  
xtRHb''FX  
Z66q0wR7  
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: P}mn2Hs  
g2GHsVS  
c=~FXV!  
F]^ZdJ2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A\~tr   
<5l!xzvw  
R]Pv=fn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M`.v/UQn  
G^_fbrZjN  
;bes#|^F  
x<[W9Z'~?9  
二. 战前分析 0]`%i G|  
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。 Y` tB5P  
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 WhN~R[LE_  
BFMINq>  
CqbPUcK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bupDnTF  
  /* --------------------------------------------- */ :LBRyBV  
vector < int *> vp( 10 ); i?CXDuL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^`oyf{w@  
/* --------------------------------------------- */ .wz.Jr`{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nn6&`$(Q~  
/* --------------------------------------------- */ Cw&U*H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0?8{q{ o+  
  /* --------------------------------------------- */ p>GxSE)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =aE!y5  
/* --------------------------------------------- */ j_HwR9^fd,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8K0@*0  
/|2 hW`G  
cSs??i D"q  
h;2n2.Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: <GRrw  
1._1, _2是什么? MLn\ b0  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Y+UM>  
2._1 = 1是在做什么? SFx|9$hXm  
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。 xdd;!HK,  
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。 XKepk? E  
Dg2=;)"L  
khtYn.eaL  
三. 动工 WEFvJ0]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: lq\/E`fc`  
b)Dzau  
7>>6c7e  
zeG_H}[2&  
template < typename T > %(y0,?*  
class assignment .3yxg}E>{  
  { kA%"-$3  
T value; CP!>V:w%9!  
public : c @~j}(A  
assignment( const T & v) : value(v) {} *FrlzIAom  
template < typename T2 > yUzpl[*e^o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1lLL9l{UVw  
} ; 0413K_  
U k*HRudt  
Z 7s (g]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y]gb`z$?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ffqz :6  
.,5N/p"aV  
a+Z95~*sZ"  
W_ hckq.  
  class holder # ^~[\8v>  
  { |T@\ -8Ok  
public : (:2,Rr1"  
template < typename T > `cBV+00YS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q]d3a+dK  
  { J}UG{RttI  
  return assignment < T > (t); ,/>hWAx  
} WYklS<B[  
} ; b 5X~^L  
46cd5SLK  
_mJnhT3  
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: DHlCus=ic  
1hn4YcHb  
  static holder _1; amY\1quD|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O>j_xW]V  
kLw07&H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WfDpeXdO  
而不用手动写一个函数对象。 J` J^C  
kt*""&R  
 8DsXw@o  
1IRlFC  
四. 问题分析 aOH$}QnS  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 #A '|O\RGP  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 U ,wJ8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s]z-d!G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {q-<1|xj/J  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "Wz#<! .r  
. w_oWmD  
五. 问题1:一致性 F qW[L>M'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -0/5 !  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }t^N|I  
k[p7)ec  
struct holder 5 UQbd8  
  { r- ];@  
  // ub0uxvz  
  template < typename T > gI SP .  
T &   operator ()( const T & r) const >5Rcj(-&l  
  { XJG "Zr9  
  return (T & )r; RN3-:Zd_X  
} XH?}0D(  
} ; :7w^2/ZGo  
VdZmrq;?/  
这样的话assignment也必须相应改动: vxRy7:G"  
^6E+l#  
template < typename Left, typename Right > q{?ku!cL  
class assignment V{j>09u  
  { ?!:$Z4G  
Left l; i]@QxzCSF  
Right r; D~i m1h;>  
public : H8g1SMT  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EGZ F@#N  
template < typename T2 > 5D32d1A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K5fL{2V?  
} ; IP 9{vk  
eKq`t.*Ft  
同时,holder的operator=也需要改动: _ xAL0 (  
k9ThWo/#u  
template < typename T > K38A;=t9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T7!"gJ  
  { EN =oA P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0 =2D 90  
} v;q<h  
8Q%rBl.  
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。 J4-64t nZ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;;9W/m~]  
xsPE UK&g  
return l(rhs) = r; oP$l(k  
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。 LyRU2A  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $cxulcay=  
ecoi4f  
template < typename Tp > pa6.Tp>  
class constant_t j}2,|9ne  
  { =X0"!y"  
  const Tp t; }CiB+  
public : me+F0:L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} y3]7^+k  
template < typename T > )L*6xTa~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {PXN$p:'  
  { GtCbzNY  
  return t; QeK@ ++EVc  
} 1q])"l"<  
} ; <F=U(WWn9  
3=reN6Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 thYG1Cs  
下面就可以修改holder的operator=了 E0miX)AG  
-gWqq7O  
template < typename T > | Vtd !9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const m@r+M"!R  
  { ]pZxbs&Vb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^=H. .pr  
} SxHj3,`#C  
[/s^(2%  
同时也要修改assignment的operator() CMm:Vea  
kIb)I(n  
template < typename T2 > 8Rgvb3u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (o!v,=# 6{  
现在代码看起来就很一致了。 ],lrT0_cT  
t(O{IUYM  
六. 问题2:链式操作 `kn 'RZR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 oJcDs-!  
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。 .o(XnY)cgJ  
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。 C6=P(%y  
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。 _Ra$"j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \,-t]$9  
e;y\v/A  
template < typename T > yEnurq%J  
struct result_1 lzQmD/i*  
  { . C g2Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1ke H1[  
} ; FCC9Ht8U?  
}/ p>DMN  
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: \"]vSx>  
QBg~b{h  
template < typename T > nhfHY-l} 7  
struct   ref ZeUA  e  
  { y~.k-b<{[  
typedef T & reference; 6;02_C]\o  
} ; $*035f  
template < typename T > bZ-"R 6a$  
struct   ref < T &> #}/YnVk  
  { ?R7>xrp5  
typedef T & reference; xQ[~ c1  
} ; ZfPWH'P  
U>bmCK2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Sn I-dXNF  
i@=0fHiZQ  
template < typename T > i`]-rM%J#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y;)j  
  { wUGSM"~ |  
  return l(t) = r(t); %SG**7  
} r#ISIgJXG  
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。 p;[">["  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xWwQm'I2}  
Hm>M}MF3  
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 Z /#&c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v99gI%TA'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P}] xz Vy  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Uxla,CCp-  
最后的布局是: ~ .}  
                Add PSOW}Y|q  
              /   \ SLzxF uV  
            Divide   5 8 JOfx  
            /   \ 'y(;:Kc  
          _1     3 ea"!:cL(g  
似乎一切都解决了?不。 o"^+i#H!  
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。 b51{sL  
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。  V Ae@P  
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: G~SgI>Q  
[^rT: %Z  
template < typename Right > %\5 wHT+)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3#{{+5G  
Right & rt) const 83 O+`f  
  { {u3eel  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lzJ[`i.  
} "pP5;*^f  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V-#OiMWa~  
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。 _|VWf8?\  
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。 *Y4h26  
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。 J^}w,r *=  
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。 o5!"dxR  
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? Q_ zGs6  
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: {`2R<O  
X6+2~'*t  
template < class Action > I%.96V  
class picker : public Action ~hubh!d=  
  { 8Iz-YG~%3  
public : f s8nYgv|Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KC+C?]~M  
  // all the operator overloaded h5+qP"n!?q  
} ; K"p$ga{  
9}~WwmC|x  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 @x9DV{j)V  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: }( x|  
>d.o1<  
template < typename Right > ``%uq)G=D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  tCT-cs  
  { -P|EV|8=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oV4+w_rrLc  
} S >E|A %  
Y)?dq(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I6bekOvP  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 G8c 8`~t  
Irk@#,{<  
template < typename T >   struct picker_maker HPc7Vo(  
  { deD%E-Ja  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r"yA=d'c  
} ; xM ]IU <  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4vri=P 2%  
  { .C]V==z`[4  
typedef picker < T > result; ^P5+ _P  
} ; jy=dB-&  
]<9=%m  
下面总的结构就有了: \/rK0|2A  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Gp=X1 F  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 B;SN}I  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;B%NFvG  
至此链式操作完美实现。 h, |49~^@"  
s%tPGjMq  
8"!Z^_y)  
七. 问题3 l2v4SvbX  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 mL\j^q,Y  
adHZX  
template < typename T1, typename T2 > <+MNv#1:w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {@T8i ^EI  
  { =@#[@Ia  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %O 5 k+~9  
} ./_o+~\e'  
Kjbz\~  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ]X:{y&g(  
4::>Ca^{  
template < typename T1, typename T2 > @Y/PvS8!  
struct result_2 ]LFY2w<  
  { Z]$RO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [ emUyF  
} ; j, SOL9yg  
EJ$-  
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? `v*UY  
这个差事就留给了holder自己。 yNY *Fl!  
    K6#9HF'2I  
7X3<8:%  
template < int Order > N3P!<J/tc  
class holder; [4)q6N5`f  
template <> x+j5vzhG)  
class holder < 1 > W"9?D  
  { !V~`e9[rl  
public : al/3$0#U  
template < typename T > {}Y QB'}  
  struct result_1 SHw%u~[hu  
  { cswX?MN  
  typedef T & result; FhJ8}at+e  
} ; I(6k.PQ  
template < typename T1, typename T2 > !FhK<#  
  struct result_2 Cm:&n|  
  { R|PFGhi6"A  
  typedef T1 & result; p5<2tSD  
} ; |yE_M-Nc  
template < typename T > F...>%N$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (mq 7{ ;7y  
  { zz ^2/l  
  return (T & )r; Pb0+ z=L  
} *ey<R  
template < typename T1, typename T2 > >n,RBl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5#~ARk*?a  
  { SB#YV   
  return (T1 & )r1; wAHW@q9CK  
} .r9-^01mG  
} ; JTcK\t8  
Xg*IOhF6x  
template <> \tc`Aj%K  
class holder < 2 > &FrW(>2  
  { ;IhkGPpWP  
public : Fs q=u-= :  
template < typename T > QJFx/zU  
  struct result_1 6&(gp(F  
  { V1R=`  
  typedef T & result; . e2qa  
} ; Hu$]V*rAG  
template < typename T1, typename T2 > o'.6gZ gk  
  struct result_2 *&X.  
  { #4h_(Y  
  typedef T2 & result; :[gM 5G  
} ; HR'r~ #j  
template < typename T > !ndc <],  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @";z?xj  
  { cnAwoTt4  
  return (T & )r; 'U<-w$!f+^  
} {;4AdZk  
template < typename T1, typename T2 > O@U[S.IK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9wLV\>i  
  { ~__]E53F  
  return (T2 & )r2; y6KI.LWR9  
} "rz|sbj  
} ; y}jX/Ln  
Va"_.8n|+  
zn5  
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> >。 ^6v ob  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: O`e0r%SJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )i&9)_ro  
B 95}_q  
return l(i, j) = r(i, j); 9WQC\/w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E?|"?R,,,  
 5#JGNxO  
  return ( int & )i; )I<p<HQD  
  return ( int & )j; J&~nD(&TY  
最后执行i = j;  eWO^n>Y  
可见,参数被正确的选择了。 [T', ZLR|  
ocwRU0+j  
kvh}{@|-  
^.Y"<oZSS  
>LxYP7M  
八. 中期总结 }S6Sz&)  
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: 2Mx9Kd'a r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z(AI]wk3<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 11}fPWK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .?b2Bd!MC  
.fxI)  
~o`I[-g)  
-ecP@,  
6L~@jg~0A[  
_+ K[1P  
九. 简化 *a Y`[,4#$  
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。 *&)<'6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -X(%K6{  
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: ]X +3"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fclmxTy  
  +-*/&|^等 x#"|Z&Dw0  
2. 返回引用。 07-S%L7Z  
  =,各种复合赋值等 Uh}n'Xd#{}  
3. 返回固定类型。 P8.tl"q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) iZ+\vO?|  
4. 原样返回。 "|pNS)  
  operator, yEt:g0Z \  
5. 返回解引用的类型。 ,-Fhb~u  
  operator*(单目) i> Ssp  
6. 返回地址。  G~T]m .  
  operator&(单目) p~M1}mE  
7. 下表访问返回类型。 ^GdU$%aa  
  operator[] }NPF]P;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 We3*WsX\  
  operator<<和operator>> Iw~3y{\  
Y?hC/ 6$7  
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。 p2|c8n==  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ABEC{3fWpu  
zcItZP  
template < typename Left > W5?F?Dp!v  
struct value_return z<rdxn,9  
  { pmXx2T#=  
template < typename T > HbF.doXK  
  struct result_1 MrjET!`.jC  
  { 9z 5K  -s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $DW3H1iW  
} ; fXMVl\ <  
%>'2E!%  
template < typename T1, typename T2 > $enh>!mU  
  struct result_2 jJl6H~ "q  
  { KC o<%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Y-&r_s_~  
} ; ,s0E]](  
} ; %[4/UD=7  
|E!()j=  
Ojp)OeF\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait DR/qe0D  
?_[xpK()  
下面我们来剥离functor中的operator() zLXmjrC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %JDG aG'  
CFqoD l  
return l(t) op r(t) =nOV!!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :7p0JGd  
return op l(t) TCp!4-~,  
return op l(t1, t2) a&)0_i:r  
return l(t) op Pgg6(O9}B^  
return l(t1, t2) op c"t1E-Nsk  
return l(t)[r(t)] K|];fd U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] { yU1db^  
@Fqh]1t  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: (6z^m?t?  
单目: return f(l(t), r(t)); exV6&bdu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wXDF7tJh  
双目: return f(l(t)); t$r^'ZN  
return f(l(t1, t2)); XETY)<g  
下面就是f的实现,以operator/为例 8YraW|H  
<Hhl=6op  
struct meta_divide @``kt*+K+  
  { +Uq9C-Iu  
template < typename T1, typename T2 > g~.,-V}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y5=~>*e  
  { !U}A1)  
  return t1 / t2; OYC4iI  
} JU:!lyd  
} ; WKX5Dl  
cO<]%L0  
这个工作可以让宏来做: 57IrD*{  
\v]}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wRb%-s  
template < typename T1, typename T2 > \ 7CUu:6%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *103  
以后可以直接用 B Hn`e~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >5wA B  
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 v83uGEq(  
(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。。。) u#%Ig3  
|8&AsQd  
5. :To2  
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 3/:O8H  
fOJk+? c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Rp A76ug  
class unary_op : public Rettype Nv*x^y]  
  { >OE.6)'Rm  
    Left l; [Z,A quCU(  
public : r\vB-nJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K7<'4i~k  
qyUcjc%[  
template < typename T > p*!@z|F>U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YS?P A#  
      { NmST1pMk  
      return FuncType::execute(l(t)); = Ii@-C  
    } i2.y)K)  
2iI"|k9M  
    template < typename T1, typename T2 > ,Ng3!2&$e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v6oPAqj,r  
      { riZFcVsB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G6JyAC9j  
    } Q'JEDH\  
} ; ?Li^XONz  
a%tm[Re  
`NXyzT`:K  
同样还可以申明一个binary_op dpZ7eJ   
sxgR;gf6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _XXK1H x  
class binary_op : public Rettype yr&oJYM  
  { YC&iH>jO3  
    Left l; ~D@ V@sX  
Right r; % %c0UaV  
public : kBIF[.v(\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0o At=S  
fj0+a0h  
template < typename T > i0-!!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KwPJ0 ]('_  
      { Z/q%%(fh 0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >1pD'UZIy7  
    } z:u`W#Rf  
<Ml,H%F  
    template < typename T1, typename T2 > T_Z@uZom.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _I~TpH^1K  
      { Q[J,j+f<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M42Zpb].  
    } P :lv Z   
} ; kSU5  }  
KrMIJA4>  
H4l:L(!D  
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 bw%1*;n)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 T 6QnCmB4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >]:R{1h  
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。 qqw6p j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /T#<g:   
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。。。 x)"=*Jj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6i.'S5.  
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)  cD0  
下面是修改过的unary_op MFW?m,It)  
E>4#j PK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d/Py,  
class unary_op ,EZ&n[%Ko  
  { %T'?7^\>  
Left l; 4Xz6JJ1U[H  
  ~lDLdUs  
public : + A0@# :B  
C| Mh<,~ E  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {!N4|  
rA` zuYo  
template < typename T > LvWU %?  
  struct result_1 GZZLX19s q  
  { |]GEJUWtCd  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; '0t j2  
} ; #> CN,eiZ  
6\5U%~78  
template < typename T1, typename T2 > > 7;JZuVo  
  struct result_2 w-B\AK?}  
  { Lj~lfO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |o!<@/iH=  
} ; X[@>1tl  
* uEU9fX  
template < typename T1, typename T2 > S BFhC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y\+^\`Tqu  
  { ^iV@NVP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z7<^aS  
} N->;q^  
2CmeO&(Qf*  
template < typename T > < ht >>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Phb<##OB  
  { uFok'3!g7%  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2~ 'Q#(  
} #m$H'O[WG\  
xje{ kx#  
} ; \&TTe8  
E32z(:7M  
`/HygC6  
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 3_h%g$04 s  
好啦,现在才真正完美了。 V >['~|  
现在在picker里面就可以这么添加了: _I8-0DnOM  
*kKGsy  
template < typename Right > 9txZ6/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ED?s[K  
  { sm_:M| [D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U!e4_JBR'  
} I[4E?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 xDQ$Ui.  
2f:'~ P56  
ItRGq  
'R'>`?Nh  
4U6{E#  
十. bind VqbiZOZ@  
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>|:f-Z6Z  
先来分析一下一段例子 AGv;8'`  
.s!:p pwl  
PN'8"8`{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} NGze: gPmO  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "q(&<+D@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -"cN9RF  
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。 WEsH@ [  
我们来写个简单的。 |hdh4P$+|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :w];N|48s  
对于函数对象类的版本: t%TZu>(1O  
^#=L?e  
template < typename Func > H!Od.$ZIX  
struct functor_trait p0tv@8C>  
  { bkM$ Qo  
typedef typename Func::result_type result_type; mi-\PD>X  
} ; JNu- z:J  
对于无参数函数的版本: S1B/ClKWq  
m_Rgv.gE^  
template < typename Ret > R80R{Ze  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y&CUT:M6  
  { 9.@(&  
typedef Ret result_type; 9:Y:Vx  
} ; jqLyX  
对于单参数函数的版本: RhJ<<T.2  
D3K`b4YV  
template < typename Ret, typename V1 > 6 %=BYDF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > JxvwquI  
  { =3T?U_u@  
typedef Ret result_type; 1y@-  
} ; H,I}R  
对于双参数函数的版本: :D,YR(])  
ew"Fr1UGYZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7&QVw(:)M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > uqyf3bK  
  { ry T8*}o  
typedef Ret result_type; n (|>7  
} ; 5{5ABV  
等等。。。 x'KsQlI/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy PWmz7*/  
68!]q(!6F  
template < typename Func > SH(kUL5  
struct func_return |u+&xX7  
  { D# $gdjZ  
template < typename T > 4w?7AI]Ej  
  struct result_1 UQ8x #(`ak  
  { L,ra=SVF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =I5XG"",  
} ; g\l;>  
R#`itIYh  
template < typename T1, typename T2 > Lg?'1dg  
  struct result_2 ~h@tezF  
  { U<t-LF3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5_`}$"<~  
} ; em]K7B=  
} ; K$ &wO.  
W"*R#:Q  
f8 ja Mn9o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -hzza1DP  
4 * OU  
template < typename Func, typename aPicker > S3_4i;K\  
class binder_1 HDEG/k/~m  
  { +doT^&2u*  
Func fn; \PFx# :-c  
aPicker pk; |W <:rT  
public : ./ :86@O  
KRtu@;?  
template < typename T > 93J)9T  
  struct result_1 }*'ha=`J  
  { bxN;"{>Xz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6+5Catsn  
} ; V!P3CNK  
V9 VP"kD  
template < typename T1, typename T2 > x.yL'J\)  
  struct result_2 *p3P\ H^5  
  { SSXS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 64lEB>VNm  
} ; eTc`FXw`  
v2{O67j} o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k~R[5W|'  
[FL I+;gY  
template < typename T > J$Epj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TJpv"V  
  { K5>:Wi Y  
  return fn(pk(t)); @QG1\W'  
} `k&K"jA7$  
template < typename T1, typename T2 > X2[cR;;'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KV_Ga8hs  
  { @"8QG^q8de  
  return fn(pk(t1, t2)); DKl7|zG4  
} }/spo3,6  
} ; 9ojhI=:  
gcxk 'd  
d mz3O(]$  
一目了然不是么? f>dkT'4  
最后实现bind ,7P^]V1  
!P$xh  
pCc7T-"og  
template < typename Func, typename aPicker > QZr<=}   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) kDq%Y[6Z  
  { 3(+#^aw  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r%pFq1/'!  
} 6t:c]G'J  
'I]"=O,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]5f M?:<l  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ts<dUO  
6ZpcT&yL  
十一. phoenix )|R9mW=k9P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3 \r@f_p  
<y!r~?  
for_each(v.begin(), v.end(), UwkX[u  
( ^4pKsO3ul  
do_ &|}IBu:T  
[ L_"(A #H:  
  cout << _1 <<   " , " T''+zk  
] Ts .Z l{B  
.while_( -- _1), Ki/5xK=s  
cout << var( " \n " ) Xp6*Y1Y  
) c)MR+'d\WO  
); k!=GNRRZE  
r)(BT:2m  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: X'7S|J6s  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor jHH  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  IB{ZE/   
那么我们就照着这个思路来实现吧: WV1 Z  
|HG b.^f?  
qLi9ym, ]  
template < typename Cond, typename Actor >  |7zP 8  
class do_while _F@p53WE  
  { "jO3Y/>S  
Cond cd; 5jV97x)BGx  
Actor act; :IVMTdYf  
public : o?K|[gNi  
template < typename T > nFnF_  
  struct result_1 `l2<  
  { otf%kG w  
  typedef int result_type; ll\^9 4]Q  
} ; k(z<Bm  
AH'4H."o/9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A}bHfn|  
|4. o$*0Y  
template < typename T > gkML .u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ](>7h _2B  
  { Xm:=jQn  
  do iWM7, =1+  
    { ~}-p5q2  
  act(t); uuYH6bw*d  
  } #r.` V!=  
  while (cd(t)); #oJbrh9J6  
  return   0 ; _~ZQ b  
} xPMyG);  
} ; _:X|R#d  
* \o$-6<  
N~; khS]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hLbT\J`I  
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。 %}MA5 t]o  
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。 ;%7XU~<a  
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。 QHs:=i~VH  
下面就是产生这个functor的类: &1E~ \8U  
MIlCUk  
>9<8G]vcH  
template < typename Actor > O%K?l}e  
class do_while_actor @=NVOJy}c  
  { e*2&s5 #RT  
Actor act; \As oeeF  
public : w}W@M,.^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &O6;nJEI  
6"Lsui??  
template < typename Cond > ~26s7S}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %rDmW?T  
} ; '+!S|U,{  
O/Mz?$8J  
lii ]4k+z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x1:Pj  
最后,是那个do_ 52MCUl  
r($_>TS&"  
`@$"L/AJ  
class do_while_invoker B}q  
  { ?$J7%I@  
public : |c oEBFG  
template < typename Actor > MeI2i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &@W4^- 9  
  { 2&gVZz  
  return do_while_actor < Actor > (act); !/4 V^H  
} rX!+@>4_L  
} do_; 1 x\VdT  
#'4<> G]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -?aw^du  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "zedbJ0  
最后来说说怎么处理break和continue u3M` 'YCb  
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。 g\qL}:  
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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