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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M|blg!j;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v_XN).f;  
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, /1 EAj  
qA[lL(  
gBqDx|G  
?L }>9$"  
  class filler  rDFrreQP  
  { ( eKgc  
public : aMI;; iL^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} LhO\a  
} ; 8~(xi<"e  
?TA7i b_  
XmQ ;Roe  
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: n=!T (Hk  
4K^cj2 X  
4o#]hB';ni  
\dHqCQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !R@LC  
gC?}1]9c  
k'iiRRM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J2qsZ  
O&?i#@5#  
O1v)*&NAI  
ExG(*[l  
二. 战前分析 |:S6Gp[\O  
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。 2}&ERW  
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 6La[( )  
QVjHGY*R  
^(JrOh'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `%Fp'`ZM$8  
  /* --------------------------------------------- */ U =J5lo  
vector < int *> vp( 10 ); n~629&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); d.+*o  
/* --------------------------------------------- */ PtkMzhX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \d"\7SA  
/* --------------------------------------------- */ Zbnxs.i!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9p8ajlYg,  
  /* --------------------------------------------- */ ^8&}Nk[j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); UC+Qn  
/* --------------------------------------------- */ jV2H61d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z 7@'I0;A  
nZioFE}  
wNi%u{T  
B?%u< F  
看了之后,我们可以思考一些问题: lfAy$qP"}  
1._1, _2是什么? $$ND]qM$M  
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。 #ksDU  
2._1 = 1是在做什么? $^Xxn.B9  
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。 30HUY?'K  
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。 A"S"La%"  
L$=R/l  
M !6Fnj  
三. 动工 >n,_Aj c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Q+1ot,R  
8fqabR  
wKpGJ& {  
i6paNHi*  
template < typename T > [<=RsD_q~  
class assignment :=Zd)i)3  
  { . Z&5TK4I  
T value; o'lG9ePM|  
public : `p\%ha!,w  
assignment( const T & v) : value(v) {} /D"T\KNWr  
template < typename T2 > im*sSz 0 (  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7=fM}sk  
} ; "\*)KH`C  
a>GA=r  
3.YH7rN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 | +;ZC y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment DG;u_6;JR  
:kHk'.V1(  
lH3.q4D 5  
-=lm`X<:  
  class holder /6rjGc  
  { .!~ysy  
public : a >fA-@  
template < typename T > .45wwouZkc  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2- L-=0  
  { #w L(<nE  
  return assignment < T > (t); 1tXc7NA<  
} dFg&|Lp  
} ; {b-C,J  
6Y[&1c8  
s>;"bzzq  
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: >IQ&*Bb  
r5&c!b\  
  static holder _1; |6NvByc,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xd3mAf  
cPIyD?c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L^e*_q2d:>  
而不用手动写一个函数对象。 2>"{El|PbN  
HV!P]82Pa  
Jha*BaD~N  
U+VJiz<!  
四. 问题分析 <@`K^g;W  
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。 ~6#mVP5sU)  
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。 s;h`n$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f@Mku0VT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 PE7V1U#$o,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '0 Ys`Qo  
+]t9kr  
五. 问题1:一致性 >kAJS??  
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?| 1%M^MT%&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T\wOGaCW  
IO #)r[JZ  
struct holder {$N\@q@v~  
  { <=uO*s>%  
  // ruqE]Hx9(  
  template < typename T > JK)|a@BtOT  
T &   operator ()( const T & r) const toF6 Z  
  { 'NWvQR<X  
  return (T & )r; bY`Chb.  
} =SJ[)|  
} ; |QzJHP @  
' Sd&I:?  
这样的话assignment也必须相应改动: sUF5Y q:9  
VII`qbxT  
template < typename Left, typename Right > P9\y~W  
class assignment  qjfv9sU  
  { ^ &KH|qRrO  
Left l; y3*IF2G  
Right r; N cHCcc  
public : J'cE@(US  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .WOF:Nu4  
template < typename T2 > IwFf8? 3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M-Nn \h$,  
} ; >VjtKSN  
f].z.  
同时,holder的operator=也需要改动: PmId #2f  
a[^dK-  
template < typename T > F`Vp   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0wBr_b!  
  { ;Xidv9c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d{!zJ+n  
} -GgV&%'a  
oi3Ix7  
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。 P)TeF1~T  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?fs#K;w  
#tPy0Q H  
return l(rhs) = r; kH=~2rwm  
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。 YVHDk7s  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xT9+l1_  
[t^%d9@t  
template < typename Tp > n=fR%<v  
class constant_t }xrrHp  
  { k!@/|]3z  
  const Tp t; g2 V $  
public : :Z ]E:f0P  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7Ph+Vs+h  
template < typename T > `Geq,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d\z':d .Tt  
  { ,Ur~DXY  
  return t; {iq{<;)U?U  
} HSl$ U0  
} ; ]*S_fme  
uuh vd h=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8DrKq]&  
下面就可以修改holder的operator=了 (aCl*vV1  
J! eVw\6  
template < typename T > nfvs"B;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I^ A01\p  
  { ;rta#pRn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A%M&{S'+|X  
} QQjMC'  
.+AO3~Dg  
同时也要修改assignment的operator() ldoN!J  
~w%Z Bp  
template < typename T2 > ,v1-y ?kB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _jb"@TY  
现在代码看起来就很一致了。 J2#=`|t"  
13{"sY:PT#  
六. 问题2:链式操作 {&(bKQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]O&A:Us  
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。 Ip0@Q}^  
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。 'E8dkVlI  
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。 s?K4::@Fv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .Lu=16  
[76mgj!K  
template < typename T > f{Y|FjPp=E  
struct result_1 cl7+DAE  
  { *t|j+*c}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .'AHIR&>  
} ; "/XS3s v"s  
e]X9"sd0=  
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: &(^>}&XS.<  
"Lpt@g[HF  
template < typename T > ZCJ8I  
struct   ref v:T` D  
  { 8UL:C?eY  
typedef T & reference; B&Ci*#e  
} ; 8QZk0O  
template < typename T > A8eli=W  
struct   ref < T &> qaGIU`}:$A  
  { fW}H##b  
typedef T & reference; =v5(*$"pd"  
} ; ^lMnwqx<  
(U dDp"/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: f,a4LF  
o_*|`E  
template < typename T > Q}.y"|^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |)JoxqR  
  { _&![s]  
  return l(t) = r(t); zB]T5]  
} ;<X3AhF  
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。 '}YXpB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K :q-[\G  
/7"1\s0U  
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 !<6wrOMaO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +m7 x>ie)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6$dm-BI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $-AvH( @  
最后的布局是: >`\*{]  
                Add OB^2NL~Q~  
              /   \ *wF:Q;_<z  
            Divide   5 g4$%)0x%  
            /   \ Zz&i0 r  
          _1     3 &s;%(c04A  
似乎一切都解决了?不。 pn7 :")Zx  
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。 A>g$[  
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。 | uZ=S]V@  
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: tr/dd&(Y1  
y?@Y\ b  
template < typename Right > aC$g(>xFt  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const B+DRe 8  
Right & rt) const \j;uN#)28  
  { cnPX vD^kY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d,+n,;6Cf  
} jb![ Lp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i }g xq  
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。 t5Mo'*j =  
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。 d$,i?d,  
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。 -pGt ;  
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。 *(MvNN*  
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? *_wef/==  
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: Q%xY/xH]  
?(<AT]hV:  
template < class Action > pOYtN1uN|  
class picker : public Action YPy))>Q>cK  
  { G([vy#p  
public : @!'H'GvA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #Fd( [Zx#.  
  // all the operator overloaded Xbtv}g<0c  
} ; (}}8DB  
RZtL<2.@  
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。 uY~A0I5Z  
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:  ck~xj0  
c-=0l)&'D=  
template < typename Right > ^Q,/C8qeb  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const a*[\edcHU  
  { e d*AU,^@v  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X[~CLKH(  
} g[jZ A[[  
ggTjd"|)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ncdr/(`  
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。 .am*d|&+G  
~=mM/@HD  
template < typename T >   struct picker_maker feW9 >f;  
  { E\S&} K,s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `j![  
} ; *a%PA(%6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,s76]$%4  
  { Q8q_w2s,  
typedef picker < T > result; Pvw%,=41O  
} ; S%fBt?-Cm  
cj<@~[uw  
下面总的结构就有了: `@D4?8_  
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。 :GYv9OG  
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。 X8x>oV;8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0cUt"(]  
至此链式操作完美实现。 ]c2| m}I{:  
\^4$}@*]  
5U jQLB  
七. 问题3 EvmmQ  
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。 bVHi3=0{  
sK?-@  
template < typename T1, typename T2 > UYOn p7R<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6{X>9hD  
  { 8w[EyVHA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); QZox3LM1&.  
} J"%}t\Q  
 Vb 9N~v  
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: Q$L(fH kw  
"'B%.a#k  
template < typename T1, typename T2 >  7~nCK  
struct result_2 5qSZ>DZ  
  { "\r~,S{:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ha! "BR  
} ; W? ||9  
u/'sdt  
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? ;w(1Ydo  
这个差事就留给了holder自己。 :&)/vq  
    So.P @CCd  
lkg*AAR?'  
template < int Order >  ca*[n~np  
class holder; zn1Rou]6  
template <> f\U&M,L\ '  
class holder < 1 > T}Vpy`  
  { t`ceVS  
public : n o+tVm|  
template < typename T > "IS^a jaq  
  struct result_1 `Uj?PcS_  
  { yPh2P5}H>  
  typedef T & result; Guw|00w,Q$  
} ; .`>l.gmi&  
template < typename T1, typename T2 > g)?g7{&?>?  
  struct result_2 cgxF Ev  
  { A a} o*  
  typedef T1 & result; ]'!xc9KGR  
} ; #lshN,CPm  
template < typename T > 5YI/Ec  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9_WPWFO  
  { !_-sTZ  
  return (T & )r; 1~5q:X  
} A9l})_~i  
template < typename T1, typename T2 > \y H3Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4[,B;7  
  { H]$=*(aje  
  return (T1 & )r1;  +iH30v  
} Jhsv2,8 {  
} ; q X%vRf0  
n~)HfY  
template <> C nSX  
class holder < 2 > Xvj=*wg\Y  
  { PL9eUy  
public : >[H&k8\7n  
template < typename T > n^pZXb;Y  
  struct result_1 A?IZ( Zx(`  
  { S`@6c$y k  
  typedef T & result; Ur([L&  
} ; k'ZUBTRq!  
template < typename T1, typename T2 > Go\} A:|s  
  struct result_2 Z#F,y)YiO  
  { of'ZNQ/  
  typedef T2 & result; g7 Md  
} ; -<51CDw,  
template < typename T > UhSh(E8p>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 71l"m^Z3zy  
  { MzR1<W{ O  
  return (T & )r; ewAH'H]o  
} ~S^X"8(U  
template < typename T1, typename T2 > `o_fUOe8a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c/=y*2,zo  
  { r!.+XrYg  
  return (T2 & )r2; i,'Ka[6   
} O| 1f^_S/  
} ; _[TH@fO6:  
EO].qN-8  
X$-b oe?  
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> >。 Rct"\{V')n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T1(j l)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &8]#RQy{f  
VqD[G<|9T  
return l(i, j) = r(i, j); P^8^1-b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V/3 {^Fcr  
:J Gl>V  
  return ( int & )i; 'n^2|"$sH  
  return ( int & )j; ;v,9 v;T  
最后执行i = j; Jm %ynW  
可见,参数被正确的选择了。 i!Dh &XT  
!_U37Uj<m  
[arTx ^  
*U;4t/(  
X`fhln9N  
八. 中期总结 5@ bc(H  
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: c{mKra  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >P\h,1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 A,m4WO_q3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,C{^`Bk-W  
6wb^*dD92  
b8N[."~:  
).NcLJw_  
W&+y(Z-t  
"Y G\  
九. 简化 O->_/_  
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{]g+tGH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l_c^ .D  
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: mW~i c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 u/gm10<OWa  
  +-*/&|^等 =PNdP  
2. 返回引用。 ]{IR&{EI-  
  =,各种复合赋值等 1z~k1usRK  
3. 返回固定类型。 /7k.r}6\R  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zBk_-'z  
4. 原样返回。 .vv5 t  
  operator, FOCoiocPi  
5. 返回解引用的类型。 p!+L  
  operator*(单目) X,RT<GNNb  
6. 返回地址。 (TEo_BW|+  
  operator&(单目) 87^:<\pp  
7. 下表访问返回类型。 [1z{T(dh  
  operator[] brg":V1a  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F+ffl^BQ  
  operator<<和operator>> ";PG%_(  
AH&9Nye8  
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。 >j50 ;</  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ==]Z \jk  
Mjb 1  
template < typename Left > |x &Z~y  
struct value_return YXF#c)#  
  { = :Po%Z%{  
template < typename T > XnBm`vk?V!  
  struct result_1 O6y @G .+  
  { 2B HKS-J*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; W1xf2=z`)T  
} ; 2Sge  
pO"m~mpA  
template < typename T1, typename T2 > R{*_1cyW  
  struct result_2 p{NPcT%&  
  { &&X$d!V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  bt;lq!g  
} ; fd4;mc1T  
} ; @&?a]>L  
W|;nJs:e  
! L4dUMo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Dba+z-3Nzy  
H}vn$$ O  
下面我们来剥离functor中的operator() VR "u*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hIR@^\?  
qh%i5Mu  
return l(t) op r(t) oG!6}5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "?$L'!bM@  
return op l(t) lZ}P{d'f.  
return op l(t1, t2) F(deu^s%{  
return l(t) op %fHH{60  
return l(t1, t2) op 1|W2s\  
return l(t)[r(t)] ('=Z }~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ytEQ`  
Iq+2mQi*/k  
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: mv{<'  
单目: return f(l(t), r(t)); s~L`53A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $( S*GF$S  
双目: return f(l(t)); .+OB!'dDK^  
return f(l(t1, t2)); eaEbH2J  
下面就是f的实现,以operator/为例 R0{Qy*YQ`  
5i6VZv  
struct meta_divide ^Sw2xT$p{j  
  { K k7GZ  
template < typename T1, typename T2 >  q$F)!&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }@wVW))6$  
  { #+$ zE#je  
  return t1 / t2; *\D}eBd|  
} mKM,kY  
} ; YUCC*t  
IAYACmlN&  
这个工作可以让宏来做: sa G8g  
xWDR72 6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fTcY"A,2  
template < typename T1, typename T2 > \ 0 <g{ V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; E:)Cp  
以后可以直接用 _B3zRO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) FNC[59   
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 1eHe~p ,  
(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。。。) Tpb"uBiXoo  
)&:L'N  
-G-3q6A  
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 tF^g<)S;t  
eQ;Q4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Kk=LXmL2  
class unary_op : public Rettype Yk'm?p#~  
  { ywO mQcZ  
    Left l; QjJfE<h  
public : FIS "Z(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Vc _:*  
W qE '(  
template < typename T > pM9yOY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2e59Ez%k6  
      { ^&Q< tN 7  
      return FuncType::execute(l(t)); P#MK  
    } &<Zdyf?[Ou  
aBxiK[[`  
    template < typename T1, typename T2 > ]ENK8bW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s7l23*Czl  
      { x#r<,uNn,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); nR[^|CAR  
    } rEM#D]k  
} ; at| \FOKj  
t"|DWC*  
L5f$TLw h;  
同样还可以申明一个binary_op :RiF3h(  
FshC )[w,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2 x32U MD  
class binary_op : public Rettype e>AXXUEf  
  { |@wyC0k!  
    Left l; @^&7$#jq%  
Right r; mlB~V3M'G  
public : moZm0` WR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D"^'.DL@wG  
o_$&XNC_  
template < typename T > ($8t%jVWJJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {[W(a<%bXm  
      { ]Lm'RlV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); C6]OAUXy:F  
    } $gvr -~  
?:uNN  
    template < typename T1, typename T2 > n Q-mmY>#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R,,Qt TGB  
      { (`c G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :h*a rT4{  
    } Jzex]_:1~  
} ; )/>A6A:  
]iVLHVqz  
/iG7MC\`  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 p!DP`Ouc3\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =wrP:wYF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) RB$ z]/=  
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。 fd1C {^c  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y}"7e)|t%  
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。。。 /pykW_`/-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 y vI<4F  
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) :FHA]oec1  
下面是修改过的unary_op Ej"u1F14J  
!YE zFU`L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > # yN*',I&  
class unary_op !%[S49s  
  { ].mqxf  
Left l; o35fifM`  
  H M:r0_  
public : VteEDL/w  
L l}yJ#3,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K 1W].(-@4  
!20X sO  
template < typename T > Bp_wnd  
  struct result_1 ?obm7<  
  { Gu;OV LR|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;;#`#v  
} ; _A'{la~k  
{/ 2E*|W~I  
template < typename T1, typename T2 > ?9xu{B>6  
  struct result_2 y{=>$C[  
  { ZA820A>2!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |5MbAqjzC  
} ; `^6 ,kI-c  
~ap2m  
template < typename T1, typename T2 > <Ef[c@3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h-QLV[^  
  { :Li/=>R^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {vVTv SC  
} : ]II-$/8  
Ed-M7#wY  
template < typename T > qLK?%?.N<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jp~zX lu  
  { $/Ov2z  
  return OpClass::execute(lt(t)); VW<0Lt3  
} (.23rVvnT@  
j.|U=)E  
} ; ,D=fFpn  
caq} &A]C  
tef^ShF]  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug c0rk<V%5+  
好啦,现在才真正完美了。 m9":{JI.w  
现在在picker里面就可以这么添加了: Im?LIgt$  
'EhBRU%  
template < typename Right > g0R[xOS|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `u_Qa  
  { [hh/1[   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /aqEJGG>  
} EL D!{bMT  
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。 ] d?x$>  
zm#nV Y`  
#R&H &1  
2A:,;~UH  
7Y( 5]A9=  
十. bind QP(BZJC  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 TO#Pz.)>B6  
先来分析一下一段例子 n/Dp"4H%q  
= |U@  
s8mr''  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0C$vS`s&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 01@t~v3!Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 MuI2?:~:*4  
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\!K<d"Xv  
我们来写个简单的。 N{Qxq>6 G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8Ogv9  
对于函数对象类的版本: \_BkY%a  
rofNZ;nu  
template < typename Func > aX6}6zubr  
struct functor_trait L ^`}J7r  
  { dK9Zg,DZL  
typedef typename Func::result_type result_type; ]0j9>s2|Z  
} ; 6W2hr2Zy9  
对于无参数函数的版本: 6 ,b"  
LlYTv% I  
template < typename Ret > {MBTP;{*~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N_gD>6I  
  { !36]ud&  
typedef Ret result_type; {S.>BXX  
} ; k!L@GQ  
对于单参数函数的版本: 9$*s8}|  
S ZU \i*  
template < typename Ret, typename V1 > g_.^O$}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +0$/y]k  
  { p*3; hGp6  
typedef Ret result_type; ?h8{xa5b  
} ; \,G#<>S  
对于双参数函数的版本: ~mz%E  
ef"?|sn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w Iv o"|%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3R$Z[D-  
  { Hf gz02Z$  
typedef Ret result_type; e]8,:Gd(  
} ; }FqA ppr  
等等。。。 =6nD sibf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy va)%et0!  
ki]ti={12  
template < typename Func > V A^l+Z,d  
struct func_return e /K#>,  
  { RVw9Y*]b  
template < typename T > 15\Ph[6g  
  struct result_1 <'U]`L p  
  { &"Ux6mF-"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i'/m4 !>h  
} ; "y?\Dx   
vG41Ck1  
template < typename T1, typename T2 > B2=\2<  
  struct result_2 E>jh"|f:{  
  { je,}_:7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^rNUAj9Z  
} ; lEjwgk {  
} ; JH,/jR  
}ut]\]b  
iP@6hG`:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #s-iy+/1oN  
uzOYVN$t  
template < typename Func, typename aPicker > $rB3m~c|  
class binder_1 nSx8E7 |V  
  { R[tC^]ai  
Func fn; c7uG9  
aPicker pk; 8,T4lb<<  
public : w*7|dZk{  
Rfb?f} j  
template < typename T > k3!a$0Bs;  
  struct result_1 $RX'(/  
  { `(y(w-:W1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; NcS.49  
} ; .1 )RW5|c  
UKd'+R]  
template < typename T1, typename T2 > 3L>IX8_   
  struct result_2 eP1nUy=T  
  { 5v.DX`"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RrrK*Fk8=  
} ; 4Aes#{R3v  
>zvY\{WY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -F/st  
4p`XG1Pt  
template < typename T > \5 pu|2u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FVsj;  
  { _cH@I?B  
  return fn(pk(t)); _m E^rT  
} or*HC&c7  
template < typename T1, typename T2 > eitu!=u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .Ce8L&cU  
  { 8kL4~(hY  
  return fn(pk(t1, t2)); f'(l&/4z{  
} `g ''rfk}  
} ; "@3@/I  
u^W2UE\  
k_|^kdWJ  
一目了然不是么? H!IshZfktn  
最后实现bind Ds8 EMtS  
OKOu`Hz@  
SkNre$>t{  
template < typename Func, typename aPicker >  l]!9$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h[tix:  
  { )ukpJ z""  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \,UZX&ip  
} T$4P_*  
hjx)D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vEe NW  
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。 .0HZNWRtb  
4\5uY  
十一. phoenix R>@uY( >dJ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &O\(;mFc  
[`=LTBt  
for_each(v.begin(), v.end(), )U<Y0bZA!  
( N[|Nxm0z/C  
do_ B#%; Qc  
[ {NM+Oj,~'  
  cout << _1 <<   " , " ;!@EixN-YH  
] Oeya%C5'  
.while_( -- _1), C.  MoKa3  
cout << var( " \n " ) [e e%c Xo  
) ,hxkk`  
); RuW!*LI  
u0`o A  
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:  @gGRm  
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 BfTcI)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ft JjY@#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }f>H\iJe  
=dP{Gh  
Y]`.InG@  
template < typename Cond, typename Actor > X*oMFQgP  
class do_while <msxHw  
  { eBN)g^  
Cond cd; wt }9B[  
Actor act; -5G)?J/*  
public : }}{!u0N},V  
template < typename T > &.i^dO^}  
  struct result_1 lVH<lp_ZtK  
  { cX!Pz.C  
  typedef int result_type; s0UFym 8  
} ; 5 +9 Ze9  
s'P( ,!f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |Yi)"-  
 Wa/g`}  
template < typename T > DmqX"x%P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Doze8pn  
  { &(rWwOo6  
  do 8U2dcx:G3  
    { (3vHY`9  
  act(t); u9-nt}hGYM  
  } 2+8#H.  
  while (cd(t)); Tm]nEl)_  
  return   0 ; %n0;[sD0A  
} P%pp )BS  
} ; m,LG=s  
:q3+AtF  
Z~G my7h(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). TrVWv  
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。 uw\1b.r'B  
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。 6w3R'\9  
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。 K2_Qu't0$  
下面就是产生这个functor的类: <{(/E0~V/<  
}SyxPXs  
^[:9fs  
template < typename Actor > C@y8.#l  
class do_while_actor "pxzntY|  
  { 5R$G(Ap_  
Actor act; `\>.h  
public : s,VXc/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ths_CKwgWY  
}`VDD?M  
template < typename Cond > R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N8cAqr  
} ; eS/B24;*  
~i'Nqe_  
-F&U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z#d&|5Xj  
最后,是那个do_ BC>=B@H0  
L(S'6z~_9  
/gcEw!JS  
class do_while_invoker DF]9@{  
  { 'z@0  
public : V!%jf:k  
template < typename Actor > KT|RF  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $yDWu"R8  
  { .9*wY0:  
  return do_while_actor < Actor > (act); b o.(zAz  
} (SSRY9  
} do_; fEB7j-t  
G!4(BGx&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Lb LiB*D#s  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p=/m  
最后来说说怎么处理break和continue &d7Z6P'`G  
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。 Zmbfq8K  
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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