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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ba5*]VGG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Bq HqS  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ,H,[ )8  
cYe2 a "  
~av#r=x  
zVf79UrK  
  class filler 4)k-gKS*  
  { 64mD%URT  
public : `q* p-Ju'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !sEhjJV^7  
} ; iR./9}Ze  
=)c-Xz  
O9_1a=M  
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: oqysfLJ  
8! !h6dQgI  
(~{Y}n]s  
:[(%4se  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); v<g~ EjzCf  
vzbGLap#  
(3D&GY!/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7NWkN7:B  
H lM7^3(&  
/3^XJb$Sa  
*c=vEQn-  
二. 战前分析 |4 \2,M#  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 cLwnV.  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 %kop's&?C  
bHx@   
",vK~m2W_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X=abaKl  
  /* --------------------------------------------- */ tu$rVwgM  
vector < int *> vp( 10 ); uKXD(lzX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ik/ X!YTu*  
/* --------------------------------------------- */ .;Gx.}ITG6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }0]uA|lH*  
/* --------------------------------------------- */ {D..(f1*u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Hd\oV^ >  
  /* --------------------------------------------- */ :;+_<pk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (BxmV1  
/* --------------------------------------------- */ ?<W|Ya  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5psJv|Zo]  
v6=%KXSF  
/@1YlxKF  
'NCqI  
看了之后,我们可以思考一些问题: l=l$9H,  
1._1, _2是什么? }i^|.VZZ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 r"{jrBK$  
2._1 = 1是在做什么? n&P~<2^M#  
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。 ^< cJ;u*0  
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。 g~.#.S ds  
-2[4 @  
u<fZ.1  
三. 动工 j[A(@ w"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1|xe'w{  
h6O'"  
9oGcbD4*  
V?G%-+^  
template < typename T > ~BuBma_   
class assignment Lhux~,EH  
  { &QfEDDJ  
T value; w5PscEc  
public : 612,J  
assignment( const T & v) : value(v) {} g&F$hm  
template < typename T2 > k]r4b`x`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } inO;Uwlv  
} ; `4xQ#K.-  
*aM7d>nG5  
^L d5<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x X3I`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \rxjvV4fcZ  
g3[-[G^5  
LkzA_|8:D  
wS9V@  
  class holder j;y(to-e>D  
  { XPMUhozV  
public : <2 [vR|Q*  
template < typename T > Yu)GV7\2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5,^DT15a4P  
  { }`QZV_  
  return assignment < T > (t); XtZd% #2},  
} `~=z0I  
} ; zo "L9&Hzo  
aBaiXv/*  
+<p&V a#  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %au>D  
e/+.^ '{  
  static holder _1; >Q@y8*E\F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U@yhFj_y  
Et }%)M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ieq_XF]U  
而不用手动写一个函数对象。 ]W Yub1  
aLm~.@Q  
52o^]  
T>(X`(  
四. 问题分析 T}Wbt=\M  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 l%mp49<  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 m5N,[^-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H6K8.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :'<;]~f  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'JdK0w#  
J`[jub  
五. 问题1:一致性 )O+Zbn  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| w$iPFZC'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 JK!`uG+v  
nxuH22:  
struct holder `.~S/$a.&  
  { _qf~ hhi  
  // L58H)V3Pn  
  template < typename T > jf;n*  
T &   operator ()( const T & r) const @,,G]4zZ!  
  { s Adb0 A  
  return (T & )r; q#8\BOTP |  
} N\tFK*U^I  
} ; +\ "NPK@3  
i qxMTH#!  
这样的话assignment也必须相应改动: @IbZci)1  
T<Y*();Zo  
template < typename Left, typename Right > L{IMZ+IB2|  
class assignment X)RgXl{  
  { #=)>,6Z w  
Left l; K>~YO~~  
Right r; +Z_VF30pa  
public : (AjgLNB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oKz! Xu%Hl  
template < typename T2 > a"O;DYh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q{=r9&&  
} ; G,<d;:  
SnUR?k1  
同时,holder的operator=也需要改动: -:r<sv$  
5/ U{b5  
template < typename T > St!0MdCH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?ZC!E0]  
  { jbZTlG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [+A]E,pv]1  
} $E;Tj|W  
r~QE}00@^  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 fXnewPr=#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [h B$%i]\<  
8#,_%<?UVy  
return l(rhs) = r; Hq>hnCT  
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。 R64f0N K.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K7{B !kX4k  
x{ `{j'  
template < typename Tp > AG%[?1IXW  
class constant_t .C+(E@eyA  
  { zHNBX Rx  
  const Tp t; Jo;&~/ V   
public : bxO/FrwTj{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {!? M!/d  
template < typename T > iC!6g|]X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I} Q+{/?/  
  { 8n2;47 a  
  return t; }#&[[}@th  
} {gu3KV  
} ; :nl,A c  
)'7Qd(4WT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 f9y+-GhaD  
下面就可以修改holder的operator=了 !L9]nO 'BL  
e87a9ZPm  
template < typename T > vy={ziJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const x2HISxg  
  { aTH$+f1?Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ld|GY>rH  
} w03Ur4>T  
U6H3T0#  
同时也要修改assignment的operator() a!u5}[{  
\C>vj+!cJ  
template < typename T2 > hc0$mit  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 14uv[z6  
现在代码看起来就很一致了。 CHO_3QIz  
Xnh&Kyz`v  
六. 问题2:链式操作 i+T5 (P$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {w"Cr0F,  
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 fY9PNck\  
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。 >mMfZvxl%  
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。  H4YA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }|M:MJ`  
-h ^MX  
template < typename T > c3#eL  
struct result_1 >X iT[Ru  
  { @ %q>Jd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8gt*`]I  
} ; Ml?KnSb  
\x4:i\Fx@  
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: ij3W8i9'  
W 9}xfy09  
template < typename T > P&: [pPG  
struct   ref NZ!I >  
  { p__N6a  
typedef T & reference; p_JWklg^  
} ; IBu\Sh-  
template < typename T > fsnZHL}=n  
struct   ref < T &> '<ZHzDW@  
  { ln , 9v  
typedef T & reference; FK-q-PKO#.  
} ; ~>0H k}Hv  
bBo>Y7%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [^/a`Kda8  
tgl 4pAc  
template < typename T > q j9q   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]Z85%q^`  
  { uT<<G)v)  
  return l(t) = r(t); w?N>3`Jnf  
} C#)T$wl[E  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 <1* \ ~CX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 kG}F/GN?  
2@ZRz%(Oa&  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 gnxD'1_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?(Plb&kR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Pq(LW(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C"s-ttP   
最后的布局是: utC^wA5U~  
                Add >w.%KVBJ  
              /   \ cF9oo%3  
            Divide   5 F :Ps>  
            /   \ kr |k \  
          _1     3 Bx$?*y&f!v  
似乎一切都解决了?不。 V+l7W  
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。 G^dzE/ :  
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。 YH^@8   
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: Y(?SE< 4R  
R>;&4Sjr  
template < typename Right > oEFo7X`t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E_Y!in 70  
Right & rt) const !u  .n  
  { %Lh+W<;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w8J8III\~  
} WQD:~*C:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 h5-yhG  
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。 fZ;}_wR-H  
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。 m@w469&<(q  
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。 FS!)KxC/-  
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。 CY[3%7 fv  
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? fH:S_7i  
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: T,vh=UF%]  
j?k|-0  
template < class Action > du#f_|xG  
class picker : public Action VhAJ1[k4!  
  { aD_7^8>  
public : ucU7 @j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ib!TXWq  
  // all the operator overloaded *W>, 98  
} ; y c 8 h}`  
Ze#DFe$  
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。 ?cKTeGrS  
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: uZ>q$ F  
}:;UnE}  
template < typename Right > D<<q5gG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 83{P7PBQ;]  
  { KtH^k&z.f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nLv~)IQ}:  
} u%I%4 gM  
rX>b R/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s@y;b0$gk  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Hz==,NR-W  
6iF&!Fd>J  
template < typename T >   struct picker_maker -p>1:M <  
  { >kmgYWG  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1\Pjz Lj  
} ; |_-w{2K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t*A[v  
  { H270)Cwn+  
typedef picker < T > result; iSW<7pNq0  
} ; W3\E; C-g0  
bX(/2_l  
下面总的结构就有了: -/0\_zq7  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ?TK`sGy  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2k^rZ^^"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5 ;XYF0  
至此链式操作完美实现。 la!U  
Wi>m}^}9  
<p/2hHfiD  
七. 问题3 g0}jE%)  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 4dLnX3 v  
ZZTf/s*  
template < typename T1, typename T2 > ?_A[E]/H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,r]H+vWS  
  { 3(,m(+J[S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); pL`Q+}c}  
} '<uM\v^k  
"Y&   
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: V@b7$z  
ABkDOG2br  
template < typename T1, typename T2 > RjPkH$u'Pj  
struct result_2 rBi<Yy$z  
  { r Dlu&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5y\35kT'  
} ; r =vY-p  
[)GRP  
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? c ^.^5@  
这个差事就留给了holder自己。 !k*B-@F  
    Fw{@RQf8  
wCR! bZ w  
template < int Order > vcp{Gf|^  
class holder; H@$K /  
template <> xRhGBb{@s  
class holder < 1 > ^v cnDi  
  { ]Sa#g&}T>  
public : O2p E"8=4Q  
template < typename T > L8f+uI   
  struct result_1 ?YZgH>7"  
  { g'7\WQ  
  typedef T & result; <PuY"-`/Oc  
} ; ]w _&%mB  
template < typename T1, typename T2 > CLVT5pj='  
  struct result_2 vN],9 q  
  { :.]EM*p?GV  
  typedef T1 & result; f:&JKB)N  
} ; ?hc=w2Ci  
template < typename T > )V[j~uOU)]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'iZwM>l\  
  { SM RKEPwp&  
  return (T & )r; {nUmlP=mS  
} j y5[K.  
template < typename T1, typename T2 > GQY" +xa8]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JmK )Y# A  
  { _BJ:GDz>  
  return (T1 & )r1; S|k@D2k=  
} mhhc}dS(H  
} ; { >[ ]iX  
Ua 6O~,\  
template <> P[q>;Fx*  
class holder < 2 > cyB+(jLHDs  
  { iBbaHU*V  
public : *K$a;2WjzG  
template < typename T > U!o  
  struct result_1 Sq_.RU  
  { z8}QXXa  
  typedef T & result; a]V8F&)g#  
} ; 1 Vt,5o5  
template < typename T1, typename T2 > v@[3R7|4  
  struct result_2 E Zf|>^N  
  { 5Wa)_@qI)`  
  typedef T2 & result; ri59LYy=  
} ; )rj!/%  
template < typename T > T3 ie-G@<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]oSx]R>{f  
  { HP[B%  
  return (T & )r; C za }cF  
} SUMfebW5  
template < typename T1, typename T2 > K3 BWj33  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "'Fvt-<^S7  
  { tyW[i8)O}  
  return (T2 & )r2; 9H4"=!AAgD  
} iz/CC V L  
} ; v+Y^mV`|  
uuFQTx))  
L,#YP#O,j  
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> >。 !BkE-9v?w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?87\_wL/j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {%>~ ]9E  
_/>I-\xWA  
return l(i, j) = r(i, j); D60quEe3%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) P8dMfD*"E  
H9TeMY  
  return ( int & )i; LA\3 ,Uv  
  return ( int & )j; ]$ s)6)kW  
最后执行i = j; DIQ30(MS  
可见,参数被正确的选择了。 >E4,zs@7t  
x2)WiO/As  
[O_5`X9|  
['\R4H!x  
y,&[OrCm^\  
八. 中期总结 !*&5O~dfN  
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: Wll0mtv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <$A/ ('  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~s'}_5;VY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ojBdUG\  
~x'8T!M{  
C,> n  
lW#2ox  
D Q={  
ET9tn1  
九. 简化 #M w70@6  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  jMI30  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z D"*fr  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: -b?M5P*:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @YaI5>,/  
  +-*/&|^等 Ofoh4BL'1@  
2. 返回引用。 Jg'#IM  
  =,各种复合赋值等 Q/Z>w+zh#  
3. 返回固定类型。 8b 7I\J`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {_\dwe9  
4. 原样返回。 85|u;Fxf  
  operator, /K!f3o+  
5. 返回解引用的类型。 }I}GA:~$%  
  operator*(单目) (Lz|o!>  
6. 返回地址。 ;DZj.| Sj+  
  operator&(单目) kP('X/  
7. 下表访问返回类型。 hUvA;E(qD  
  operator[] FYC]^D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gk8 v{'0Er  
  operator<<和operator>> n>Oze7hVY  
It/'R-H  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 V:5aq.o!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8#A4B2  
8_`C&vx  
template < typename Left > N|)e {|k  
struct value_return 94 6r#`q  
  { #H Jlm1d  
template < typename T > >HwVP.~HN  
  struct result_1 /03 Wst  
  { .sj/Lw}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Xs$a^zZ  
} ; sL TQm*jL  
6_yatq5c  
template < typename T1, typename T2 > /u]#dX5  
  struct result_2 L5d YTLY  
  { &l-d_dh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vYLspZ;S  
} ; DrBkR` a?  
} ; I}y6ke!  
9w&CHg7D i  
}NV<k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bqF?!t<B  
<]oPr1  
下面我们来剥离functor中的operator() +",`Mb  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ' MyJw*%b]  
U~7{q >  
return l(t) op r(t) &DtI+ )[|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Mjl,/-0 w  
return op l(t) K!>3`[:I"  
return op l(t1, t2) eo!+UFZbY  
return l(t) op 1UrkDz?X  
return l(t1, t2) op BjjuZN&  
return l(t)[r(t)] oz3!%'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kwS[,Qy\  
$'#}f?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: R*ex!u60M  
单目: return f(l(t), r(t)); e cvZwL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -biw{  
双目: return f(l(t)); l9y%@7  
return f(l(t1, t2)); L5&,sJz  
下面就是f的实现,以operator/为例 O7&OCo|b%>  
%.uN|o&n  
struct meta_divide s1%2({wP  
  { !HXsxNe  
template < typename T1, typename T2 > n|QA\,=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) > -fXn  
  { 3%x-^.  
  return t1 / t2; rg%m   
} b4ke'gx  
} ; IL*MB;0>  
|NjyO>@Pa  
这个工作可以让宏来做: :2{ [f+  
+}-cvM/*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j_zy"8Y{  
template < typename T1, typename T2 > \ jM'Fb.>~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "JYWsE  
以后可以直接用 3VQmo\li  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) EScy!p\*  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 R3BK\kf&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ]InDcE  
~~ty9;KYL  
%+ MYg^  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 (i@(ZG]/  
L{c\7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K<u~[^R  
class unary_op : public Rettype bXHtw} n  
  { 1<M~ #  
    Left l; U4e9[=q`'  
public : D6FG$SV  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kf)s3I/`(  
*b1NVN$  
template < typename T > &#]||T-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DsiyN:o'+  
      { lWU? R  
      return FuncType::execute(l(t)); %U97{y  
    } ^DR`!.ttr  
gLg\W3TOi  
    template < typename T1, typename T2 > vRO`hGH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UWBR5  
      { n]wZ7z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 072`i 46  
    } c5HW.3"  
} ; 4wwRNu*  
tpKQ$) ed  
YW-Ge  
同样还可以申明一个binary_op DTx>^<Tk  
?)+I'lW!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8DlRD$_:&  
class binary_op : public Rettype [-Mfgw]i  
  { qIgb;=V  
    Left l; mY]R~:  
Right r; Cx`?}A\%  
public : rEZMX2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3ry0.  
XE*#5u8t  
template < typename T > 9=MxuBl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =)XC"kU p  
      { {UEZ:a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); knu>{a}  
    } l'(7p`?  
QPwUW  
    template < typename T1, typename T2 > R&s\h"=*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;jpsH?3g  
      { Sc$]ar]S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); x-s]3'!L  
    } 25`6V>\  
} ; 'd=B{7k@  
C&KH.h/N  
D& #ph%U,P  
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 Gcu?xG{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1C\[n(9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) WJ$!W  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 c27A)`   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q%GlS=o "  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 C)`y<O  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ny)!uqul*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) N[AX]gOJ  
下面是修改过的unary_op AE 2>smp5@  
8;]U:tv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > '\.fG\xD  
class unary_op (y!<^ Q  
  { ^iaG>rvA  
Left l; ?Dk&5d^d  
  &'-ze,k}  
public : oefhJM!y  
I= 'S).  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k~ZE4^dM  
@'{m-?*  
template < typename T > xA>O4S D  
  struct result_1 INj2B@_  
  { VdV18-ea  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; nv^nq]4'Dq  
} ; t1)Qa(#]  
L<**J\=7M  
template < typename T1, typename T2 > +WYXj  
  struct result_2 kG>d^K  
  { }&OgIo+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HqpwQ  
} ; B&E qd  
WM_wkvY l  
template < typename T1, typename T2 > Spossp`|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OZ6g u$ n*  
  { $($26g  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ({}JvSn1  
} D> |R.{  
>Hq)1o  
template < typename T > !Z*2X ^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CHqRCQR.  
  { 2}P?N  
  return OpClass::execute(lt(t)); xM3T7PV9  
} 1 \_S1ZS  
11s*C #  
} ; U!rhj&n  
ivKhzU+  
&cEQ6('H  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug V~> x \  
好啦,现在才真正完美了。  1 U|IN=  
现在在picker里面就可以这么添加了: V]V~q ]  
`czL$tN<P  
template < typename Right > ep- ~;?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4#oLf1  
  { )!:}R}q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y()7m/  
} 1d4?+[)gUv  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 o+o'!)  
y3 vDKZ  
c5& _'&  
[YQVZBT|{  
s3sAw~++  
十. bind J_]B,' 6  
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。 h#ogL-UU  
先来分析一下一段例子 u dhj$:t  
"Cz8nG  
o\oS_f:RD  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Lc<v4Bp  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 TmZ% ;TN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 U,?[x2LF  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 H B}!Lf#*P  
我们来写个简单的。 Cy'0O>v5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Sz.sX w;  
对于函数对象类的版本: Fc{X$hh<  
`*5_`^t   
template < typename Func > 8CR b6  
struct functor_trait 9ZbT41  
  { r &<sSE;5  
typedef typename Func::result_type result_type; PyOj{WX>W  
} ; g%P6f  
对于无参数函数的版本: Sm@T/+uG:  
+K6j p  
template < typename Ret > ^EK]z8;|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hG~TqH^} B  
  { ^Jv$Wx  
typedef Ret result_type; @WmEcX|  
} ; F }/tV7m  
对于单参数函数的版本: k,p:!S(bl  
u0&QStI  
template < typename Ret, typename V1 > F/91Es  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3#O R fr(  
  { Hs}3c R}  
typedef Ret result_type; I ,j,H z0  
} ; _"b[U T}m  
对于双参数函数的版本: q%g!TFMg  
Bu[sSoA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > MLbmz\8a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `x{*P.]N!<  
  { ULqFJ*nla  
typedef Ret result_type;  `7v"(  
} ; ;\[n{<   
等等。。。 +7<W.Zii  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =tP%K*Il4  
V 6DWYs>  
template < typename Func > aYJTSgW  
struct func_return })v`` +  
  { ~AqFLv/%  
template < typename T > T?4pV#  
  struct result_1 hH&A1vUv  
  { Z1 7=g@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n(#|  
} ; pTQ70V3  
<D_UF1Pk  
template < typename T1, typename T2 > *H2@lrc  
  struct result_2 $(3mpQAg  
  { e7n[NVrX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QPc4bg\J~t  
} ; f ye=8 r  
} ; W 'w{}|  
,Y) 7M3I  
~AvB5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0*=[1tdWY  
AmyZ9r#{  
template < typename Func, typename aPicker > uZ1b_e0SGu  
class binder_1 e&R?9z-*  
  { R [qfG! "  
Func fn; D1ep7ykY  
aPicker pk; ;2k!KW@  
public : l;~b:[r  
xWiR7~E  
template < typename T > mqt$'_M  
  struct result_1 (9]8r2|.  
  { cF2!By3M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `X8wnD  
} ; (XU( e  
rk E;OU  
template < typename T1, typename T2 > aVE/qXB  
  struct result_2 N6>ert1  
  { ]jB`"to*}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -4;$NiB?  
} ; X21k7 Ls  
3Fgl zJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wni^qs.i@3  
fe3a_gYPz  
template < typename T > >d9b"T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _?I6[Mz  
  { 6)h~9iK  
  return fn(pk(t)); KHT RoXt  
} (g*mC7 HN  
template < typename T1, typename T2 > {Qf/.[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r,r"?}Z  
  { 0^25uAD=  
  return fn(pk(t1, t2)); 1C5~GI`  
} %W8*vSbx  
} ; qydRmi  
/* G-\|  
0 3?7kAI  
一目了然不是么? KKRj#m(:!  
最后实现bind \gW6E^  
(R|_6[zy  
`gSJEq  
template < typename Func, typename aPicker > 5L0w!q'W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ']:>Ww.S  
  { Maw$^Tz,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *K'#$`2  
} f5`q9w_c  
>h9T/J8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wlEmy.)H  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?~9o2[  
n.b_fkZNr  
十一. phoenix p;<aZ&@O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b^'>XT~1J&  
=KW~k7TaN  
for_each(v.begin(), v.end(), (v0i]1ly[  
( wu;^fL  
do_ QR\2 %}9b  
[ l H{~?x  
  cout << _1 <<   " , " U}<'[o V  
] 9!,f4&G`  
.while_( -- _1), YfUo=ku  
cout << var( " \n " ) c9ea%7o{0a  
) rebWXz7  
); [<JY[o=  
fU>4Ip1?y/  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 303x|y  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Kwo0%2Onkd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m~`f0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d:g0XP  
=kBWY9 :$,  
\Z^Tk   
template < typename Cond, typename Actor > @0D  
class do_while C4|H 5H  
  { i{}Q5iy  
Cond cd; 0O|l7mCr%I  
Actor act; xsRu~'f  
public : I^?hVH  
template < typename T > }_h2:^n  
  struct result_1 X8 x:/]/0  
  { vPET'Bf(YV  
  typedef int result_type; wF)g@cw  
} ; W744hq@P%  
0F%V+Y\R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B i`m+ob  
Kj6@=  
template < typename T > n=%D}W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7D=gAMPvJ  
  { "[2D&\$  
  do zxy/V^mu  
    { ,H5o/qNU`{  
  act(t); L r9z~T:ED  
  } RsnFjfb'  
  while (cd(t)); 7KZ>x*o  
  return   0 ; : G0^t  
} AfJ.SNE  
} ; ZWy,NN1  
Rqun}v}  
xj. )iegQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T#=&oy7  
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。 ]MRQcqbpqL  
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。 Vv.q{fRvYB  
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。 4/QQX;w  
下面就是产生这个functor的类: FSyeDC^@  
; d :i  
--g? `4  
template < typename Actor > c3|/8  
class do_while_actor h 7*#;j  
  { (d}z>?L  
Actor act; RRJN@|"  
public : @EGUQ|WL^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r]O8|#P,Z$  
$6yr:2Xvt  
template < typename Cond > ZsL-vlv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RiCzH  
} ; Jk=d5B  
U66zm9 3&  
FW!1 0K?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "jAEZ  
最后,是那个do_ GoRSLbCUR  
tCbn B  
rR 3(yy0L  
class do_while_invoker w\Bx=a>vc  
  { 6)Dp2  
public : e(;nhU3a*,  
template < typename Actor > 5ofsJ!b'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jBnvu@K"  
  { 7Jvb6V<R  
  return do_while_actor < Actor > (act);  o0Pc^  
} ]2'{W]m  
} do_; J3#  
U{~R39  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \`,,r_tO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <aEY=IF4  
最后来说说怎么处理break和continue `Pe WV[?  
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。 .~fAcc{Qj  
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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