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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (=tu~ ^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  \>e>J\t:  
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, q94*2@KV  
2VkA!o4nP  
K$-|7tJon  
22D,,nC0+=  
  class filler .U,>Qn4/  
  { eie u|_  
public : 3\5I4#S  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }ct*<zj[~u  
} ; XKbTj R  
S@C"tHD  
<##aD3)  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: w6[$vib'  
o q cu<]  
<}AmzeHr+  
OJ}aN>k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mtNB09E(  
62>/0_m5  
L$}'6y/@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oRl@AhS  
@Hst-H.l<l  
+/Vzw  
BWsD~Ft  
二. 战前分析 $)7Af6xD  
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。 |bjLmGb  
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 ,jMV # H[  
g)iw.M2  
zfUkHL6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xf8.PqVNo  
  /* --------------------------------------------- */ rB3b  
vector < int *> vp( 10 ); B zr}+J  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 58/\  
/* --------------------------------------------- */ 2Zw]Uu`sb  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7 6S>xnN  
/* --------------------------------------------- */ Jry643K>:;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H=5#cPI#(^  
  /* --------------------------------------------- */ v0 |"[qGb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "z|%V/2b3  
/* --------------------------------------------- */ )auuk<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f8 L3+u  
Bh!J&SM:  
^r~R]stE^  
i<{/r-w=E  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z/I`XPmk  
1._1, _2是什么? R]_fe4Y0  
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。 hFt~7R  
2._1 = 1是在做什么? 2pAshw1G  
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。 QEl~uhc3  
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。 H3q L&xL  
:,=Z)e  
& /lmg!6  
三. 动工 7:&a,nU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8R.`*  
D{s4Bo-  
3S1`av(tD  
+4Lj}8,  
template < typename T > lV2MRxI  
class assignment )1]LoEdm`  
  { h3kBNBI )  
T value; =|bW >y  
public : eR5+1b  
assignment( const T & v) : value(v) {} nB86oQ/S  
template < typename T2 > 1V1T1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !)'|Y5 o  
} ; 69/qH_Y  
.#ATI<t  
.t9zF-jk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n!y}p q6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9i#K{CkC|  
-X#qW"92q  
fT_swh IO  
Q mn'G4#@E  
  class holder E{6X-C[)v  
  { =u]FKY  
public : Nh\y@\F>  
template < typename T > t8FgQ)tk  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const MFLw^10(T  
  { w'Q2Czso  
  return assignment < T > (t); sR*JU%  
} {1`n^j(>  
} ; vW4N[ .+  
\Rvsy;7  
Bn{0-5nj  
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: ?GKm_b]JC  
$~*d.  
  static holder _1; ,@*`2I>`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t ~"DQq E  
XG}pp`{o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4i o02qd 4  
而不用手动写一个函数对象。 3$ 1 z  
'$n#~/#}  
> jDx-H.N  
S=~8nr/V  
四. 问题分析  %;9+`U  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 r#[YBaCZJ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /q8?xP.   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0,`$KbV\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E={W^k!Vz:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :WBl0`kW]4  
>xE{& ):  
五. 问题1:一致性 /1q] D8  
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?| mD p|EXN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z;JZ<vEt92  
9#@CmiIhy  
struct holder XL7jUi_4:L  
  { RycO8z*p  
  // I:aG(8Bi)H  
  template < typename T > 'Kj8X{BSFb  
T &   operator ()( const T & r) const 4x:Odt5  
  { z[wk-a+w  
  return (T & )r; ,FPgbs  
} $0zH2W  
} ; D:HeP:.I  
ynN[N(m#  
这样的话assignment也必须相应改动: ,uP1U@Cas  
f(E  'i>  
template < typename Left, typename Right > ^OQ#Nz  
class assignment qEpP%p  
  { z {J1pH_X  
Left l; ^ffh  
Right r; FB PT@`~v  
public : &7X0 ;<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O"mU#3?  
template < typename T2 > P + nT%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "t"=9:_t  
} ; U<NpDjc"  
-K/' }I  
同时,holder的operator=也需要改动: s^9N7'  
I=^%l7  
template < typename T > ? F f w'O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'F+O+-p+  
  { ,9"</\]`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); zq]V6.]J  
} zT~ GBC-IX  
);;UNO21+  
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。 ~eL7=G@{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mI in'M  
-ij1%#tz  
return l(rhs) = r; ld[]f*RuW  
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。 ,^o^@SI)   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <z)MV oa  
OG 5n9sx  
template < typename Tp > EGGy0ly  
class constant_t +U%lWE%  
  { INzQ0z-z  
  const Tp t; qm]ljut  
public : a$t [}D2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T:.J9  
template < typename T > %v~j10e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -3_kS/  
  { -07(#>  
  return t; :@b>,{*4zS  
} 7@tr^JykO  
} ; ! 2Y, a  
!b _<_Y{l  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3y 3 U`Mo  
下面就可以修改holder的operator=了 J;q3 fa  
Bdbw!zRR$  
template < typename T > N{p2@_fnB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !>S' eXt  
  { 1NOz $fW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4?yc/F=kI  
} ]r"{G*1Q 9  
\HK#d1>ox  
同时也要修改assignment的operator() & bw1  
s9[v_(W  
template < typename T2 > dEe/\i'r9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GF/p|I D  
现在代码看起来就很一致了。 {8B\-LUR  
":-)mfgGU  
六. 问题2:链式操作 ~C!vfPC  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H8-,gV  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ?ST}0F00}  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [#R%jLEJ2  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 :sPku<1is  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8v]{ 5  
TyBNRnkt  
template < typename T > 2Vu|uZd  
struct result_1 ]7u8m[@  
  { .ySesN: C~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Bgs~1E@8V  
} ; 3.dUMJ$_  
jZ{S{"j  
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: |[{;*wtv  
GO?-z0V  
template < typename T > ~l}TlRqL  
struct   ref ^c(PZ,/#JB  
  { G0(c@FBK  
typedef T & reference; ka>RAr J  
} ; KT g$^"\  
template < typename T > PO%]Jme  
struct   ref < T &> %MjPQ  
  { yh0|f94m  
typedef T & reference; %*19S.=l  
} ; \W( p)M  
pKH4?F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \ qs6%  
W#lvH=y  
template < typename T > hr{%'DAS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -91l"sI  
  { y2qESAZ%k}  
  return l(t) = r(t); SY$%!! @R  
} cLYc""=  
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。 VmUM _Q~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f<}!A$wd  
O\D({>  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 <7jb4n<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z956S$gS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Qrt8O7&('  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7K;dVB  
最后的布局是: / P:Hfq  
                Add 0}^-, Q,  
              /   \ DS$ _"'g%i  
            Divide   5 Fhsmpe~  
            /   \ yCkm|  
          _1     3 |v1 K@  
似乎一切都解决了?不。 fN4p G*D  
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。 I?Zs|A  
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。 ^6 LFho4  
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: n5JB'F)  
-E500F*b  
template < typename Right > ,m"ztu-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const I+CQ,Zuf  
Right & rt) const XeB>V.<y  
  { A5`7o9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v]BQIE?R /  
} xXx`a\i  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jo|q,t  
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。 j0%0yb{-^  
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。 dI 5sqM:  
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。 8x9kF]=  
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。 x ?V/3zW  
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? 3'"M31iA  
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: y[zA [H:  
!Q(xOc9>Ug  
template < class Action > ^i8I 1@ =  
class picker : public Action _ <;Q=?'*  
  {  ft'iv  
public : 0o<q Eo^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }]~}DHYr  
  // all the operator overloaded '<0q"juXE  
} ; _M&.kha  
"pZ3  
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。 87K)qsv8  
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: Y1 P[^ws  
ZW?7g+P  
template < typename Right > f)zg&Ib  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Lm wh`oOl  
  { gr 5]5u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bJ|?5  
} p0rwiBC=q  
O8r"M8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2\w=U,;(  
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。 <!9fJFE  
?nZ <?  
template < typename T >   struct picker_maker l;BX\S  
  { z9ShP&^4[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; JQ_gM._3  
} ; p{a]pG+3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <KwK tgzs  
  { 16QbB;  
typedef picker < T > result; q.MVF]  
} ; ,%h!%nz!  
=YGP%}_.p{  
下面总的结构就有了: + |qfgi  
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。 EyPJvs  
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。 Z va  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &^IcL!t[  
至此链式操作完美实现。 EB>B,#  
]zyX@=mM  
yK077zH_  
七. 问题3 9*KMbd ^T  
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。 F:J7|<J^F  
^W"Q (sh  
template < typename T1, typename T2 > % kx ^/DH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !&`\ LJ=j  
  { 5$oewjLO  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^MT9n  
} ChTXvkdH  
ch>Vv"G>  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: FxfL+}?Q  
4C1FPrh  
template < typename T1, typename T2 > k=7Gr;;l=p  
struct result_2 0i\',h}9  
  { ^%8qKC`Tt  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "XNu-_$N<a  
} ; 0[lsoYUq  
y?#9>S >:\  
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? A/"}Y1#qX\  
这个差事就留给了holder自己。 D#7_T KX  
    5#0e={X  
T|@#w%c''  
template < int Order > %f(S'<DhC  
class holder; 5r4gmy>  
template <> ^Cg^ `n?@b  
class holder < 1 > V5a?=vK9  
  { j u*fyt  
public : @Y UY9+D&  
template < typename T > EqnpMHF  
  struct result_1 {/d4PI7)tK  
  { 'j,oIqx  
  typedef T & result; Dz`k[mI  
} ; o\ngR\>  
template < typename T1, typename T2 > VLsh=v   
  struct result_2 S Pn8\2Cj  
  { FaFp_P?  
  typedef T1 & result; 'y9*uT~  
} ; #JA}LA"l  
template < typename T > 2{ o0@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (kIz  
  { $PSY:Zz  
  return (T & )r; u7;`4P:o@  
} TbLe6x  
template < typename T1, typename T2 > 3;*z3;#}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dv;9QCc'  
  { $$JIBf8  
  return (T1 & )r1; lv4(4$T  
} iTh xVD  
} ; H]s4% 9T  
W h| L  
template <> P,i"&9 8  
class holder < 2 > G0}Dq M Ti  
  { eC~ jgB  
public : U98_M)-%&  
template < typename T > ->\N_|_  
  struct result_1 Ap%O~wA'  
  { !!FR[NK  
  typedef T & result; 9\ v.qo.  
} ; J58#$NC `'  
template < typename T1, typename T2 > o{V#f_o  
  struct result_2 b M"fk&  
  { 2MuO*.9D  
  typedef T2 & result; ga-{!$b*  
} ; bGN 54{f  
template < typename T > lop uf/U0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GR%{T'ZD`  
  { b,dr+RB  
  return (T & )r; ~%s}S  
} QY@u}&m%o  
template < typename T1, typename T2 > LM:)j:gS6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +Hj/0pp  
  { R4b-M0H  
  return (T2 & )r2; %M9;I  
} zPVd(V~(T  
} ; >AG^fUArH  
" 9@,l!  
cZ|lCy^  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 (S F1y/g@=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Z:@6Lv?CN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _gW{gLYyJ  
)lh8 k {  
return l(i, j) = r(i, j); IaLMWoh  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V&i2L.{G)  
.+yW%~0  
  return ( int & )i; j0FW8!!-g  
  return ( int & )j; @9 )}cg  
最后执行i = j; mb\h^cKaq  
可见,参数被正确的选择了。 txq~+'A:+  
G2]^F Y  
/s|{by`we4  
:y# T9R9  
R"+wih  
八. 中期总结 +K^h!d]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ,r=re!QI7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =Vb~s+YW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2n|CD|V$ux  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >)Gd:636+  
+`.,| |Mq  
Ox qguT,  
5M:D?9E+  
9#k0_vDoW  
p@ygne 4  
九. 简化 r`6:Q&&  
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。 5& !'^!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8o|P&q(v*  
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: ,Ff n)+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gn ?YF`  
  +-*/&|^等 LjaGyj>)  
2. 返回引用。 UTCzHh1  
  =,各种复合赋值等 ,l HLH  
3. 返回固定类型。 {)@D`{$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) m`6VKp{YD  
4. 原样返回。 [i7YVwG4  
  operator, uWjU OJEe  
5. 返回解引用的类型。  s;Y<BD  
  operator*(单目) .Evy_o\^  
6. 返回地址。 6~8F!b2  
  operator&(单目) eLfvMPVo  
7. 下表访问返回类型。 JA^v  
  operator[] 7I}P*%(f  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #BY`h~&T  
  operator<<和operator>> #@qN8J}R  
!tNd\ }@  
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。 T3N"CUk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: zO~9zlik  
>7b)y  
template < typename Left > ZFvyL8o  
struct value_return *1A&'T2  
  { U)D[]BVg  
template < typename T > qZk:mlYd  
  struct result_1 A\$ >>Z  
  { =X(%Svnp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j6g@tx^)'  
} ; B4g8 ~f  
WE6\dhJ<  
template < typename T1, typename T2 > }Ln@R~[  
  struct result_2 ~/-eyxLTm  
  { {0v*xL_O^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $_D6_|HK  
} ; 6f)2F< 7  
} ; 0CAa^Q^w  
qpp/8M  
M\D]ml~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;inzyFbL=  
p_2pU)%  
下面我们来剥离functor中的operator() DWiBG  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2oVV'9;B  
60}! LmL  
return l(t) op r(t) 9$1)k;ChP/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9em*r9-  
return op l(t) {1-V]h.<J  
return op l(t1, t2) iwF9[wAft  
return l(t) op iL]'y\?lv  
return l(t1, t2) op 6'C2SihYp  
return l(t)[r(t)] oxz{ ejd{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kc$)^E7  
+wO#'D  
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: pz|'l:v^  
单目: return f(l(t), r(t)); E JK0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #8h ;Bj  
双目: return f(l(t)); LM)`CELsYc  
return f(l(t1, t2)); f{&bOF v  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?KE$r~dn  
OMrc_)he\  
struct meta_divide $V>yXhTh  
  { r[txlQI9  
template < typename T1, typename T2 > ZKpvDH'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ZcE_f>KV  
  { Vb|#MNf)  
  return t1 / t2; ZC0-wr \  
} g"_C,XN  
} ; <skajQQ  
Vw{*P2v)  
这个工作可以让宏来做: g);^NAA  
hJ;$A*Y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ B 0ee?VC  
template < typename T1, typename T2 > \ Ms^dRe)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2 QTZwx  
以后可以直接用 wBSQ:f]g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) MGpt}|t-  
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 ;#/@+4@a&  
(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。。。) G$M9=@Ug  
'lz "2@4{  
kOL'|GgK  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 DKL@wr}8  
]0V}D,V($  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'jg3  
class unary_op : public Rettype q2aYEuu,  
  { N)2f7j4C &  
    Left l; Z.PBu|Kx  
public : *fMpZ+;[m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 23F/\2MSG  
u.XQ&  
template < typename T > friWW ^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eV^d6T$  
      { 4BL;FO  
      return FuncType::execute(l(t)); #6v27:XK  
    } 'dG%oDHX]P  
]}="m2S3  
    template < typename T1, typename T2 > `r"+644  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JuR"J1MY  
      { o G*5f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^2D1`,|N  
    } "ww|&-W9  
} ; S0,R_d')  
0oZsb\  
g#]" hn  
同样还可以申明一个binary_op N?Q+ >  
u7%D6W~m0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IY'=DePd  
class binary_op : public Rettype BXms;[  
  { tc ;'oMUP  
    Left l; Qj{8?lew  
Right r; q%n6K  
public : {6;9b-a]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {Bs~lC$  
!%+2Yifna  
template < typename T > z}QwP~Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !)"%),>}o  
      { RcG0 8p.)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -H^oXeN  
    } H={DB  
\J..*,'  
    template < typename T1, typename T2 > 9_s6l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =' ZRfb&  
      { )~4II.`%^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Mv 544>:  
    } EC2+`HJ"  
} ; EKEjv|_)  
;h6v@)#GX  
{^mNJ  
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 z?/1Kj}xG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 omO S=d!o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) FuG4F  
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。 .;y#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0]KraLu"N  
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。。。 Amr[wx  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 T{wpJ"F5<]  
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) n~"$^Vr  
下面是修改过的unary_op <?-YTY|  
h^,8rd  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1wzqGmjmt  
class unary_op E#J';tUQ  
  { Wt)Drv{@ {  
Left l; ;AR{@Fu.  
   ~\,w {  
public : fbyQjvURnC  
KoE8 Mp  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T{V/+RM  
_{t9 x\=  
template < typename T > Tus}\0/i>  
  struct result_1 />¬$>  
  { B]m@:|Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4c oJRqf=  
} ; U~h'*nV&  
xq-17HKs  
template < typename T1, typename T2 > 7^wc)E^H  
  struct result_2 ~!s-o|N_\  
  { $vHU$lZ/W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Zfk*HV#\  
} ; .)}@J5 P)  
/V3=KY`_J  
template < typename T1, typename T2 > F:*W5xX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rG#Z=*b%  
  { /? r?it  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >AoK/(yL.  
} L;gO;vO  
Cm$.<CV  
template < typename T > gu#-O?B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /9o!*K  
  { o7mZzzP  
  return OpClass::execute(lt(t)); X;<BzA!H  
} ,Y 3W?  
+!QJTn"3  
} ; ?)bS['^1)  
|mdi]TL  
D9`0Dr}/2  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug hN['7:bQ  
好啦,现在才真正完美了。 3qY K_M^[  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5H=ko8fZ=  
~/mw x8~  
template < typename Right > T+N|R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R[ 49(>7H4  
  { d,8mY/S>w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MCU_Z[N#10  
} *~m+Nc`D,N  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8ElKD{.BU8  
 Z%I  
;'81jbh  
R!l:O=[<  
V9ssH87#  
十. bind LL|7rS|o  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Hm+ODv9  
先来分析一下一段例子 |_omr&[_  
D;UV&.$'v  
S1D@vnZ3O\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JG9`h#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VmzbZTup  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5{n*"88  
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。 5K|"\  
我们来写个简单的。 `%09xMPu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M$0u1~K  
对于函数对象类的版本: -s6![eV  
aR\\<due  
template < typename Func > 0afei4i~N  
struct functor_trait p7:{^  
  { AfG/JWSo}  
typedef typename Func::result_type result_type; qc#)!   
} ; 1sP dz L  
对于无参数函数的版本: b T 2a40ul  
nFe%vu8a  
template < typename Ret > DJP2IP  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  [ `]4P&  
  { _|"Y]:j_  
typedef Ret result_type; g;ZxvR)ZJk  
} ; ICAH G7,  
对于单参数函数的版本: Me6+~"am/  
lN9=TxH1(;  
template < typename Ret, typename V1 > c)@>zto#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wH~kTU2br  
  { 3Vp# a:  
typedef Ret result_type; 0flg=U9  
} ; Ela-,(Glk  
对于双参数函数的版本: M-i_#EWP  
4A9{=~nwT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?|:BuHkT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O@?k T;B  
  { e@{i  
typedef Ret result_type; 7Sz?S_N/j  
} ; F @Te@n  
等等。。。  iD= p\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >Z1q j>  
RZ1 /#;  
template < typename Func > Fu^ ^i&  
struct func_return t%530EB3  
  { M>M`baM1  
template < typename T >  :ujCr.  
  struct result_1 TNQP" 9[?  
  { s}pIk.4ot!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }8;[O 9  
} ; V'w@rc\XN  
w&xDOyW]  
template < typename T1, typename T2 > O$IjN x  
  struct result_2 m^x6>9,  
  { 5wUUx#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?8W( "W   
} ; g#]wLm#  
} ; @y31NH(  
waKT{5k  
aTf`BG{kw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "TH6o: x  
Bo5ZZY  
template < typename Func, typename aPicker > 8( b tZt  
class binder_1 z"*/mP2  
  { ^( Rvk  
Func fn; ]0L&v7[  
aPicker pk; xV%6k{_:G  
public : c*UvYzDZL  
qH['09/F6  
template < typename T > `Y?87f:SP  
  struct result_1 <, 3ROo76  
  { '_b.\_s-d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /*|oL# hK  
} ; ~{}#)gGU  
Y<0 4RV  
template < typename T1, typename T2 > (MHAJ]Rx  
  struct result_2 d6i6hcQE  
  { cWajrLw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1,5E `J  
} ; uytE^  
Et_V,s<|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0|; .6\  
K!,<7[MBg  
template < typename T > j5I`a 1j`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZIdA\_c  
  { K R"M/#  
  return fn(pk(t)); `-3o+ID\  
} -X+H2G  
template < typename T1, typename T2 > wb Iq&>p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kF>o.uSV  
  { {)AMwq  
  return fn(pk(t1, t2)); yUPIY:0  
} jjM{]  
} ; aTBR|U S  
,C {*s$  
,sGZ2=M}J  
一目了然不是么? 16SOIT  
最后实现bind /s];{m|>  
>&!RWH9*q  
vy,&N^P  
template < typename Func, typename aPicker > $)H@|< K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,YhdY 6  
  { Cye$H9 2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ={?v Ab:  
} 7H>@iI"?  
n[YEOkiG  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yz2Ci0Dwy  
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。 2YuN~-  
%& _V0R\k  
十一. phoenix exdx\@72  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: nADX0KI  
!`bio cA  
for_each(v.begin(), v.end(), ,7XtH>2s  
( SR*wvQnOx  
do_ 7hy&-<  
[ rxO2QQ%V  
  cout << _1 <<   " , " _Jv 9F8v  
] &Z?ut *%S  
.while_( -- _1), 6oSQQhge  
cout << var( " \n " ) c%*($)#  
) l^J75$7  
); OGiV{9U  
8P: Rg%0)  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: j PnM>=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor }3R13   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 NA,C Z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;WL1B   
6dAEM;$_Z  
.Wi{lt  
template < typename Cond, typename Actor > i ZL2p>  
class do_while c"!lwm3b  
  { 09o~9z0  
Cond cd; }IEb yb  
Actor act; aCV4AyG  
public : L!_ZY  
template < typename T > K\XyZ  
  struct result_1 ;@h0qRXW:h  
  { :R):b  
  typedef int result_type; pdd/D  
} ; #E0t?:t5bk  
4x%(9_8 {-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [#YE^[*qK  
H&b3{yOa  
template < typename T > )rLMIk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u9=SpgB#  
  { f`>/ H!<2  
  do H;aYiy  
    { r3rxC&  
  act(t); drwgjLC+  
  } 3\;27&~gV  
  while (cd(t)); W(fr<<hL  
  return   0 ; Da$r`  
}  g/UaYCjM  
} ; Y,8KPg@W  
P\CDd=yWc  
'2zL.:~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). x( mE<UQN  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *]JdHO  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 7t9c7HLuj/  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 h;lirvO|  
下面就是产生这个functor的类: *b}>cn)<v  
iA_8(Yo  
4;`Bj:.  
template < typename Actor > j\RpO'+}  
class do_while_actor Pag63njg?  
  { n3MWs);5  
Actor act; 8 6QE /M  
public : f^e6<5gdf  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2S`?hxAL  
1G~S |,8p  
template < typename Cond > ,~zj=F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b=a!j=-D  
} ; ea=83 Zj  
Wi n8LOC  
0%s|Zbo!>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x r(|*  
最后,是那个do_ hM@\RPsY  
G)>W'yxQ  
}2)DPP:ic  
class do_while_invoker ,G^[o,hS  
  { ~fz[x9\  
public : %,b X/!  
template < typename Actor > XC15K@K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T)7TyE|"2g  
  { z1 i &Ge  
  return do_while_actor < Actor > (act); AV&yoag1  
} jn9 ShF  
} do_; ~c{:DM  
u}9fj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? SN+ S6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Jeqxspn T  
最后来说说怎么处理break和continue %>Xr5<$:&  
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。 D y6$J3 r  
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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