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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda dSP~R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <i$ud&D  
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, ):L ; P)  
Cu $mb}@  
P}re"<MD  
RxB9c(s^@  
  class filler AZ7m=Q97  
  { CG0jZB#u  
public : dI%#cf1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j*fs [4  
} ; N?3BzI%?  
>D5WAQ>b  
sy(8-zbI  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: l h]Q\  
#*tWhXU  
- %'ys  
"q]r{0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); v?L`aj1ox  
0Q{^BgW  
@s % !R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9`FPV`/  
7Ap==J{a  
aWk1D.  
w7e+~8|  
二. 战前分析 mM;5UPbZ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 zf.&E3Sn  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 @x[Arx^?}  
[9H986=  
-R BH5+SS2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G9AQIU%ii  
  /* --------------------------------------------- */ Mrly(*!U"@  
vector < int *> vp( 10 ); ><DXT nt'x  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5`A^"}0  
/* --------------------------------------------- */ /DE`>eJY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;-"'sEu}  
/* --------------------------------------------- */ | HfN<4NL  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); PCX X[N  
  /* --------------------------------------------- */ EF5:$#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @q++eGm\Q  
/* --------------------------------------------- */ Xo/0lT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jA,| .P>  
h/xV;oj  
hMQh?sF/  
!K8V":1du#  
看了之后,我们可以思考一些问题: "]kq,j^]  
1._1, _2是什么? .]y"04@]  
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。 7 P/1'f3  
2._1 = 1是在做什么? D&/~lhyNZ  
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。 2&KM&NX~  
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。 ~Blsj9a2  
",>,t_J  
m5kt O^EU  
三. 动工 %WO4uOi:@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: GSaU:A  
jrLV\(p  
hw)#TEt   
O]-s(8Oo3  
template < typename T > ^w+)A;?W  
class assignment "iPX>{'En  
  { [`_-;/Gx2  
T value; $I4:g.gKpG  
public : i564<1`x  
assignment( const T & v) : value(v) {} WEsX+okj  
template < typename T2 > 54>gr1B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NQIbav^5  
} ; *IIuGtS  
JGQ)/(  
A&L2&ofV&q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zCI.^^<?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~%QI#s?|  
g![?P"i^t  
tqzr +  
g-DFcwO,V  
  class holder ChRCsu~  
  { 8om)A0S  
public : 37 d-!  
template < typename T > S8dfe~|7:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G<-KwGy,D  
  { 4)tY6ds)r|  
  return assignment < T > (t); t;VMtIW+E  
} #Mn?Nn  
} ; T90O.]S  
e8> X5  
,Ohhl`q(  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 'uL$j=vB  
- @>]iBl  
  static holder _1; C;HEv q7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,H"}Rw  
P_0X+Tz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "r@#3T$  
而不用手动写一个函数对象。 d^RcJ3w  
A4@z+ebb l  
#Y7iJPO  
a. D cmy{  
四. 问题分析 +BtLd+)R  
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/L[`n"G  
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。 seK;TQ3/7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \Qah*1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yOlVS@7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 liPrxuP`  
8/R$}b><  
五. 问题1:一致性 {ObY1Y`ea  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| n]#YL4j  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Pzzzv^+  
6/wC StZ  
struct holder dLH@,EKl)  
  { t'$_3ml  
  // .$cX:"_Mk  
  template < typename T > ?SYmsaSr5  
T &   operator ()( const T & r) const 8v4krz<Iq  
  { N~v<8vJq`  
  return (T & )r; sYXLVJ>b  
} <ndY6n3  
} ; +76ao7d.  
$bMmyDw  
这样的话assignment也必须相应改动: y{(Dv}   
09vVCM;DY  
template < typename Left, typename Right > 3 +'vNc  
class assignment <bW~!lv  
  { 8hww({S2  
Left l; )!AH0p  
Right r; |4/rVj"  
public : 4s|qxCks  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1 Lg{l  
template < typename T2 > u{uqK7]+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } e`LvHU_0  
} ; E]vox~xK>  
v\9f 8|K  
同时,holder的operator=也需要改动: T"H"m4{'  
NoF|j57?u'  
template < typename T > T-4dD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %=K[C  
  { N?rE:0SJ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); VPO~veQ  
} @||nd,i`n~  
_ j'm2BA O  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 WaX!y$/z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;=P!fvHk  
{ **W7\h  
return l(rhs) = r; x5g&?2[  
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`_, _  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @[\zO'|  
a)S6Z  
template < typename Tp > By[M|4a  
class constant_t Vy/G-IASb  
  { @R;k@b   
  const Tp t; _I,GH{lhI  
public : 7$0bgWi  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _ A{F2M  
template < typename T > T_wh)B4xW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const lOb(XH9  
  { @!ja/Y^  
  return t; 'Zex/:QS  
} B )\;Ja  
} ; NTK9`#SA  
%)d7iT~M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 BSr#;;\  
下面就可以修改holder的operator=了 %ib7)8Ki0  
yP` K [/  
template < typename T > .*+jD^Gr  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g&. OJ  
  {  )L":I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5D7k[+6  
} |{,c2 Ck:N  
|RXXj[z  
同时也要修改assignment的operator() ;/ |tU o$  
y^Q);siSy  
template < typename T2 > >s.y1Vg~C  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } d mTZEO  
现在代码看起来就很一致了。 -~_|ZnuM9  
i>-#QKqJ  
六. 问题2:链式操作 #tw_`yh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]j*uD317  
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。 d}|z+D  
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。 O^ &m  
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。 k3Puq1H  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &?xtmg<d  
S$40nM  
template < typename T > #_IuB) qy  
struct result_1 *.1#+h/]3  
  { KCp9P2kv.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; VH+3o?nrT  
} ; p)m5|GH24  
|-cXb.M[  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Oi@|4mo  
79o=HiOF99  
template < typename T > zITxJx  
struct   ref s bR*[2  
  { ofI,[z3  
typedef T & reference; ]HXHz(?;F  
} ; SL+n y(y  
template < typename T > 4? rEO(SZ  
struct   ref < T &> bJ6H6D>  
  { @~5Fcfmm  
typedef T & reference; '*@=SM  
} ; @`^Z5n.4  
6g#E/{kQw  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /L|x3RHs  
+9yMtR  
template < typename T > eIf-7S]m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \CS4aIp  
  { 3Q7PY46  
  return l(t) = r(t); pbwOma2  
} mjk<FXW  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 9JILK9mVO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @$%.iQ7A;  
^'+#BPo9@  
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 %t74*cX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^4Se=Hr z2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F/:%YR;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^AXH}g  
最后的布局是: PTXS8e4  
                Add G<`(d@g  
              /   \ p`52  
            Divide   5 D+q z`  
            /   \ ,u- 9e4  
          _1     3 a6It1%a+  
似乎一切都解决了?不。 ?hURNlR_Q  
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。 i2[8^o`_  
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。 xnw'&E  
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: t47;X}y f  
Bw[#,_  
template < typename Right > "st+2#{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {CTJX2&  
Right & rt) const >-w# &T &K  
  { |}X[Yg=FG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OW!y7  
} Uw3wR!:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [?$tu%Q(Z  
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。 K]dR%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。 AOV{@ b(  
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。 8"V1h72vcW  
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。 fZnq5rTk"  
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? U5?QneK  
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: P9q=tC3^  
Y\4B2:Qd9  
template < class Action > Q0ba;KPm  
class picker : public Action yGX5\PSo  
  { >5 Y.  
public : iYlkc  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2 zX9c<S=5  
  // all the operator overloaded -<" ;|v4  
} ; ;Uy}(  
o :j'd  
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。 w BoP&l  
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: <y#@v  G  
anORoK.  
template < typename Right > M[e^Z}w.V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |lyspD  
  { mqY=N~/O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KbH|'/w  
} G{zxP%[E  
G\(*z4@Gz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o<5+v^mt#  
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。 eu//Q'W  
pezfB{x?  
template < typename T >   struct picker_maker TeyFq0j@'  
  { }}Gkipp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; XRP+0=0  
} ; 9j5B(_J^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -WGlOpg0;  
  { V=Z%y$1Bc  
typedef picker < T > result; LCb0Kq}*/(  
} ; R?J8#JPXD  
QHtN_Q_F  
下面总的结构就有了: FR\r/+n:t0  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 BU|m{YZ$  
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。 ~N )(|N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ppeF,Q  
至此链式操作完美实现。 1\/~>  
}$* z:E  
%Kh}6   
七. 问题3 0;w84>M  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 8sq0 BH  
"po;[ Ia2  
template < typename T1, typename T2 > %PPkT]~\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <<9|*Tz  
  { M-8d*#_P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "J `#  
} +hs:W'`%  
}t1 q5@QU  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: TnuA uui*  
iZ( Jw Y  
template < typename T1, typename T2 > `Y, Rk  
struct result_2 5{-54mwo  
  { B.);Ju  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }x_:v!G  
} ; _# &_`bZH  
6f+@@=Xc  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? tNAmA  
这个差事就留给了holder自己。 V)I Tk \  
    |w>d]eA5  
&7eN EA  
template < int Order > GMpg+rK  
class holder; UUvR>5@n  
template <> [9y y<Z5  
class holder < 1 > .8wF> 8  
  { mlz|KI~\F;  
public : pQ8f$I#v  
template < typename T > Krr51` hZH  
  struct result_1 O44Fj)  
  { )0=H)k0  
  typedef T & result; QjTs$#eMW  
} ; u\f Qa QV  
template < typename T1, typename T2 > V7k!;0u v  
  struct result_2 (Y"./BDY  
  { Ls&-8  
  typedef T1 & result; 1W7ClT_cQ  
} ; T5_rPz  
template < typename T > Zy>y7O(,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c >xHaA:V  
  { u>V~:q\X  
  return (T & )r; Bey9P)_Of  
} I0_>ryA  
template < typename T1, typename T2 > 2HDWlUTNVO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eqyUI|e  
  { T t$] [  
  return (T1 & )r1; zOis}$GR  
} mD,fxm{G  
} ; y!~ }7=  
D#d/?\2  
template <> Z5"5Ge-M  
class holder < 2 > O 2+taB  
  { k%;oc$0G-3  
public : N\fj[?f[  
template < typename T > J #;|P-pt  
  struct result_1 id>2G %Tx  
  { *~zB{  
  typedef T & result; )p{,5"0u  
} ; (?[%u0%_  
template < typename T1, typename T2 > ZU l-&P_X  
  struct result_2 TjjR% 3  
  { 8,)<,g-/=  
  typedef T2 & result;  bDq<]h_7  
} ; Lv>OBHD  
template < typename T > 4!-/m7%eF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |Pv)&'B"  
  { H2yPVJ\Y)"  
  return (T & )r; Ru$%gh>v  
} <lRjh7  
template < typename T1, typename T2 > zOYG`:/'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JcC2Zn6  
  { Fh}GJE   
  return (T2 & )r2; ;S'1fci6  
} OZ&SxR%q4  
} ; 6h1pPx7zU  
-(zw80@&  
~NIqO4 D  
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> >。 FaKZ|~Y e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -=qHwcId  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U[hokwZ  
!j9(%,PR  
return l(i, j) = r(i, j); *56q4\1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M`?ATmYy  
MTn}]blH  
  return ( int & )i; ob9=/ R?i  
  return ( int & )j; SOluTFxUw  
最后执行i = j; 27Vx<W  
可见,参数被正确的选择了。 07>D G#  
%z-n2%  
.+~9 vH  
w^[:wzF0  
CUj$ <ay=  
八. 中期总结 1|$J>  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: vQ >8>V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G~/*!?&z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xN6}4JB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }*7Gq  
 }S}%4c>  
J!yK/*sO,  
)ZpMB  
c&"1Z/tR  
6df`]s c  
九. 简化 a,e;(/#\7  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Vr #o]v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b6'ZVB  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: PrF('PH7i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6ciA|J'MR  
  +-*/&|^等 F/"lJ/I  
2. 返回引用。 +B4i,]lCx  
  =,各种复合赋值等 #/)U0 IR)  
3. 返回固定类型。 Ee=!bv(%70  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4r9AUmJqw  
4. 原样返回。 F mQiy+.|  
  operator, +>:[irf  
5. 返回解引用的类型。 U \jFB*U  
  operator*(单目) gKRlXVS  
6. 返回地址。 DOq"=R+  
  operator&(单目) Nb\B*=4AR  
7. 下表访问返回类型。 y~ wN:  
  operator[] UhSaqq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rC6EgWt<V  
  operator<<和operator>> cZAf?,>u  
,+FiP{`  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 #W/ATsDt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]F"@+_E  
2=X.$&a  
template < typename Left > 'Kd-A:K2g  
struct value_return !Za yN  
  { 'Ge8l%p  
template < typename T > D*ZswHT{y  
  struct result_1 (_fovV=  
  { Q 2 B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3/8<dc  
} ; FMC]KXSd  
=@MJEo`D  
template < typename T1, typename T2 > `|4k>5k  
  struct result_2 ,j eC7-tX  
  {  Bm&6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `?SLp  
} ; BxesoB  
} ; 6Z{(.'Be  
M} Mgz  
iXqRX';F'}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @R;&PR#5  
z]!w@:  
下面我们来剥离functor中的operator() igF<].'V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >txeo17Ba\  
4TSkm`iR  
return l(t) op r(t) 'AZxR4W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &a'LOq+r'  
return op l(t) Fp>nu_-"  
return op l(t1, t2) ;dTxQ_:  
return l(t) op rGay~\  
return l(t1, t2) op C4gzg  
return l(t)[r(t)] _Zxo <}w}y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 593!;2/@  
Px gul7  
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: @)@tIhw  
单目: return f(l(t), r(t)); 8tzL.P^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); yGH')TsjD  
双目: return f(l(t)); ruy?#rk  
return f(l(t1, t2)); iDYm4sY  
下面就是f的实现,以operator/为例 <}F(G-kV6  
15MKV=?oY  
struct meta_divide D!i|KI/  
  { zbfe=J4c  
template < typename T1, typename T2 > Fzz9BEw(i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !$<Kp6  
  { ri4:w_/{,Y  
  return t1 / t2; V>ZDJW"G!  
} /9| 2uw`  
} ; ;HiaX<O!  
,2P /[ :  
这个工作可以让宏来做: kRH D{6mol  
qJw\<7m  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \U'*B}Sz  
template < typename T1, typename T2 > \ a~zh5==QD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Yx](3w ID  
以后可以直接用 wd1>L) T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Pt'=_^Io  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 |RDE/  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ?28)l 4 Ml  
z]j_,3Hff  
HN<e)E38  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 \3)U~[O>:  
~}Z{hs)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h{ eQ\iI  
class unary_op : public Rettype |^#Z!Hp_Y  
  { LtNspFoLb  
    Left l; M* dou_Q  
public : +\J+?jOC4S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} yaAg!mW  
V_KHVul  
template < typename T > Po.izE!C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6>h"Lsww  
      { 'f6!a5qC  
      return FuncType::execute(l(t)); E%$[*jZ  
    } )7WLbj!M  
q4Y'yp`?K;  
    template < typename T1, typename T2 > t<cWMx5ra  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &cf_?4  
      { ]Y f8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >8injW3 52  
    } Y }8HJTMB  
} ; i^ eDM.#X  
MU1T="N^+  
Bc}e ??F  
同样还可以申明一个binary_op ^_o:Ddz?l"  
T"E%;'(cp)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?q"9ZYX<  
class binary_op : public Rettype x8&~  
  { (- {.T  
    Left l; [O6JVXO>  
Right r; 5 ~"m$/yE  
public : X&,a=#C^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M U2];  
i.+#a2   
template < typename T > 3 FLht L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b>| d Q  
      { fJn4'Q*U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -J++b2R\%  
    } `_M&zN  
6)9X+U@  
    template < typename T1, typename T2 > 1@`mpm#Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8uB6C0,6?  
      { ]$A6krfh|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n Ayyjd3!S  
    } bd`}2vr  
} ; >orDw3xC  
@34CaZ$k  
$p.0[A(N  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0,m@BsK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 RZI4N4o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lLuAgds`  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 y-vB C3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9jrlB0  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 E XQ 3(:&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U\;mM\2rE  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) zvh&o*\2<d  
下面是修改过的unary_op Rm=[Sj84  
q=uJ^N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _<;westq  
class unary_op Ec|5'Kz]  
  { <@H=XEn  
Left l; Pqv9> N|  
  Z$ Mc{  
public : GZNfx8zsY+  
pQc5'*FKd  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} F$Q( 2:w  
(xffU%C^  
template < typename T > :AYp{"{  
  struct result_1 )&[S*g  
  { >jU.R;H5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l;$HGoJ  
} ; H3T4v1o6  
dwOB)B@{H  
template < typename T1, typename T2 > " SkTVqm  
  struct result_2 [h7nOUL!  
  { ]8*#%^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q/rOIHiI  
} ; bY:A7.p7#  
C5;=!B  
template < typename T1, typename T2 > +VSJve |  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .XR`iX Y  
  { x_lCagRGC4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f Co-ony  
} RYzDF+/  
3uO#/EbS  
template < typename T > hmJ{'D1"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qCg`"/0  
  { .-t#wXEi  
  return OpClass::execute(lt(t)); / *J}7  
} *Iv.W7 [  
We3Z#}X  
} ; [*ylC,w  
iLf:an*vH  
'3B`4W,  
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 &!uw;|%  
好啦,现在才真正完美了。 37'@,*m`  
现在在picker里面就可以这么添加了: pfS?:f<+6"  
y&T(^EA;  
template < typename Right > =~Oi:+L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z,/0e@B >  
  { ^b=]=w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ' O1X+  
} X^mv sY  
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。 (.Tkv Uj`  
Zp~2WJQ  
??tyz4$;  
~7aBli=  
[v$_BS#u^3  
十. bind F4+mkB:w*7  
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。 g _fvbVX  
先来分析一下一段例子 $#ks`$v M  
.ruGS.nS4  
7e$\|~<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %Hdg,NH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &Npv~Iy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 JJJlgr]#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 q H&7Q{  
我们来写个简单的。 j3 d=O!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D )z'FOaI  
对于函数对象类的版本: Hm2}xnY  
5 OR L  
template < typename Func > '@'~_BBZP  
struct functor_trait pVe@HJy6G  
  { pC,MiV$c"  
typedef typename Func::result_type result_type; S%n5,vwE  
} ; SpbOvY=>  
对于无参数函数的版本: xzF@v>2S+  
)2T?Z)"hO  
template < typename Ret > hU=n>g>nx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > cQEK>aAd  
  { Ys,}L.  
typedef Ret result_type; VQE8hQ37  
} ; Y; =y-D  
对于单参数函数的版本: w6>'n }  
8XtZF,Du  
template < typename Ret, typename V1 > sl^i%xJ|l'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pUby0)}t  
  { #I[tsly}  
typedef Ret result_type; ^G'8!!ys  
} ; -+4:} sD  
对于双参数函数的版本: I12WOL q  
HrQBzS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Gy0zh|me  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tU7,nE>p  
  { :3F&NsgHH  
typedef Ret result_type; 8v)pPJr  
} ; "e62g  
等等。。。 INrl^P*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?H8w/{J   
=fa!"$J3  
template < typename Func > [L h<k+  
struct func_return tcOgF:  
  { 9ui_/[K  
template < typename T > 0-#SvTf>;:  
  struct result_1 G]5m@;~l5  
  { X%Jq9_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mk?&`_X1  
} ; (Qmpz  
%rVC3}  
template < typename T1, typename T2 > F VBuCi?W  
  struct result_2 *(~7H6  
  { fsqK(io28  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &~oBJar  
} ; ~i 'Ib_%h  
} ; l;^Id#N  
cLl=?^DB  
]5W|^%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B|E4(,]^  
t.|b285e  
template < typename Func, typename aPicker > dH"wYMNL  
class binder_1 jyRSe^x  
  { M qq/k J  
Func fn; 0NlC|5ma)  
aPicker pk; Z{"/Ae5]  
public : xu9K\/{7  
ZN75ON L  
template < typename T > iX4?5yz~<  
  struct result_1 S*,DX~vig  
  { <%d/"XNg[D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )Z4ilpU,  
} ; }STTDq4  
(2 nSZRB  
template < typename T1, typename T2 > G;RFY!o  
  struct result_2 dJYsn+  
  { `<Ry_}V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^,-2";2Xh  
} ; D\13fjjHlu  
(^_j,4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %5g(|Y]  
244[a] %&;  
template < typename T > %:/@1r7o>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P8& BtA  
  { ]1Wh3C  
  return fn(pk(t)); [P:+n7= ,l  
} P/!W']OO  
template < typename T1, typename T2 > ;?h+8Z/{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nrEG4X9  
  { If>bE!_BO  
  return fn(pk(t1, t2));  cFD3  
} =)c^ik%F&  
} ; mz>GbImVD~  
i!<1&{  
[_BQ%7D U  
一目了然不是么? ;2y4^  
最后实现bind ,K W IuCU;  
TCWt3\  
7Gwo:s L  
template < typename Func, typename aPicker > JGHQzC  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) F tS"vJ\  
  { 4'~zuUs  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ` n#Db  
} Q "vhl2RX  
YB}m1 g`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \[9^,Q P  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 A8X3|<n=  
^wIg|Gc  
十一. phoenix *S<d`mp[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G' '9eV$  
r"|UgCc  
for_each(v.begin(), v.end(), fZiwuq !_  
( tMiy`CPh  
do_ ]~:WGo=_  
[ ' ~ 1/*F%8  
  cout << _1 <<   " , " _iF*BnmN  
] 8F K%7\V  
.while_( -- _1), tc0(G~.N  
cout << var( " \n " )  X`20=x  
) /!'Png0!  
); YuUJgt .1  
34,'smHi%  
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: RT. %\)))  
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 D>-srzw  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gHtflS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: c'INmc I|  
x=03 WQ8  
&. MUSqo9  
template < typename Cond, typename Actor > y(wb?86#W5  
class do_while -W{ !`<8D  
  { A*~BkvPr  
Cond cd; e>m+@4*sn  
Actor act; -(},%!-_  
public : "/y SHB[  
template < typename T > PLJDRp 2o  
  struct result_1 ;\(LovUy6  
  { H;seT XL  
  typedef int result_type; =$y;0]7Lwi  
} ; Z,DSTP\|  
x];i? 4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h[;DRD!Z  
2Ab`i!#  
template < typename T > /:v}Ni"6nF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h$#PboLd  
  { r PTfwhs  
  do J|F!$m{  
    { 8!b>[Nsc  
  act(t); P!SsMo6n  
  } e8E'X  
  while (cd(t)); jNI9 .45y  
  return   0 ; Nt;1&dwUb  
} :r2d%:h%2  
} ; WL|<xNL  
T[I7.8g  
[Op^l%BC  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iL!4r]~H  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 LM(r3sonb  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 XSCcumde!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 @} +k]c25  
下面就是产生这个functor的类: nly}ly Q/  
Z&4L///  
III:j hh  
template < typename Actor > K"[\)&WBG  
class do_while_actor x:Q$1&3N  
  { >oN Wf  
Actor act; %Eugy  
public : &'`ki0Xh;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} i&p6UU  
~Q#! oh'i  
template < typename Cond > 0_AIKJrL  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vL;>A]oM2  
} ; LqO=wK~  
bPif"dhHe  
+* F e   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *VH Wvj  
最后,是那个do_ h4=mGJpm  
cq5^7.  
_;%l~q/  
class do_while_invoker 7=NKbv]  
  { M6 8foeeN  
public : ?S9vYaA$  
template < typename Actor > e2BC2K0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a\ ~118 !  
  { FhPCFmmUT  
  return do_while_actor < Actor > (act); $RB p!7  
} 0rQ r#0`  
} do_; D SWmQQ  
kma>'P`G  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >)u{%@Rcy{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m>F:dI  
最后来说说怎么处理break和continue r&Qa;-4Pl  
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。 OSLZ7B^  
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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