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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3{e7j6u\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !3~VoNh,  
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, uP,{yna(  
1d4 9z9F  
*2MM   
8o' a  
  class filler ]TTX<R ZLr  
  { y'sy]Q~  
public : ~50b$];y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} l!2hwRR  
} ; (nP 6Xq  
+ -e8MvP  
u rGk_.f  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 2u9^ )6/  
_!FM^N}|  
)tQG5.to  
/EY ^ui  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); JyPsRpi\  
4m++>q  
e2#"o{+@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (]'Q!MjGa  
KZ ezA4  
>V~q`htth  
3Rid 1;L0U  
二. 战前分析 8kZ ~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 !Ju?REH   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 gi`K^L=C  
a!"81*&4#  
Zl]Zy}p*+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9kPwUAw  
  /* --------------------------------------------- */ |(Zv g}c_  
vector < int *> vp( 10 ); 4!lbwqo  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &]~z-0`$!  
/* --------------------------------------------- */ `Rj<qz^7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?{#P.2  
/* --------------------------------------------- */ Cna@3)_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _I_Sq,Z#  
  /* --------------------------------------------- */ 1Giy|;2/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kr7f<;rmJ  
/* --------------------------------------------- */ jIMaP T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z,o*M#}  
5EIhCbA  
uF>I0J#z?  
,=l MtW  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]?,47,[<  
1._1, _2是什么? \()\pp~4  
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。 !@-j!Ub  
2._1 = 1是在做什么? pTZPOv#?Q  
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。 t~p9iGX<  
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。 f+0dwlIlC$  
UuxWP\~2  
MxxYMR  
三. 动工 _jef{j  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1rC8] M.N  
Rs)tf|`/  
BZ1@?3  
W<;i~W  
template < typename T > n4)G g~PE  
class assignment !.L%kw7z  
  { 3P/T`)V  
T value; {Cs~5jYz  
public : 8x'rNb  
assignment( const T & v) : value(v) {} H7"I+qE-G  
template < typename T2 > {i^ ?XdM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }*$-rieg  
} ; | x{:GWq  
Opmb   
!`,6E`Y#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )rhKWg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment J~ v<Z/gm  
7H[#  
wx(| $2{h  
S7wZCQe  
  class holder {_3ZKD(\  
  {  ceVej'  
public : l/LRr.x  
template < typename T > {FQ dDIj#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~,R_  
  { K]@6&H-b|  
  return assignment < T > (t); /RmLV  
} QEUg=*3W=  
} ; 5/:Zj,41{  
E_WiQ?p   
@Z@yI2#e  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !bH-(K{S6  
D6bCC; h=  
  static holder _1; 3dadeu^{A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a+\ Gz  
1P8$z:|~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U <4<8'  
而不用手动写一个函数对象。 SL%4w<  
]N1$ioC#  
5?9}^s4  
@H&Aj..  
四. 问题分析 _z,/!>J  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .&r] ?O  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =*Wl;PI'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J_rCo4}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 XFK$p^qu  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'O\K Wj{  
z_JZx]*/  
五. 问题1:一致性 Ku,Efr  
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?| Bu!Gy8\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B TcxBh  
 Kn\Oj=4  
struct holder %*}JDx#@  
  { -fUz$Df/R  
  // ml?+JbLg0  
  template < typename T > %5F=!( w  
T &   operator ()( const T & r) const dqF--)Nb  
  { ctt5t  
  return (T & )r; NTAPx=!1*  
} zac>tXU;  
} ; /jj}.X7yH  
)%ja6Vg  
这样的话assignment也必须相应改动: aN;L5;m#>{  
[gv2fqpP  
template < typename Left, typename Right > vj{h*~  
class assignment zI7-xqZ  
  { 7!MW`L/`  
Left l; /tt  
Right r; deeOtco$LT  
public : xZ,g6s2o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uE5kL{Fv  
template < typename T2 > -QZped;?*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {Lq uOC1  
} ; uv_*E`pN~  
t}'Oh}CG  
同时,holder的operator=也需要改动: %f{kT<XHu  
]^Q`CiKd  
template < typename T > 7sLs+ |<"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7qzI]  
  { =BX<;vU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nH T2M{R  
} FirmzB Il5  
rvr Ok  
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。 YToRG7X#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pOS.`rSK  
ze#LX4b I  
return l(rhs) = r; Sm,%>  
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。 yiI&>J))  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =AR'Pad  
gL}K84T$S  
template < typename Tp > < ^J!*>  
class constant_t y f+/Kj< a  
  { NTVG'3o  
  const Tp t; !-2 S(8  
public : y l3iU:+V  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l"ih+%S  
template < typename T > Lb/a _8<E?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f#^%\K:YYR  
  { /wvA]ooT  
  return t; <y`yKXzBUV  
} nGyY`wt&Rg  
} ; ]`UJwq  
];Z_S`JR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cJH7zumM)  
下面就可以修改holder的operator=了 "w_(p|cm=  
du47la 3  
template < typename T > VY![VnHsB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Vuz!~kLYIn  
  { qLPI^g,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  ExnszFX*  
} :!aFfb["  
lz# inC|  
同时也要修改assignment的operator() RNIfw1R  
oM< &4F  
template < typename T2 > b\;QR?16R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V#sANi?mpo  
现在代码看起来就很一致了。 T`vj6F  
-|ee=BV  
六. 问题2:链式操作 &, K;F'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tM !1oWH  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 cvc.-7IO  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [;tbNVZK  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 'RG`DzuF  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct z{AfR2L  
6%:'2;xM  
template < typename T > C0kwI*)  
struct result_1 2"%d!"  
  { 3 vE;s"/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YJr@4!j*  
} ; d)q{s(<;  
^>]p4Q3 6  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: H#Vs3*VK  
b/<n:*$   
template < typename T > Z/a]oR@  
struct   ref ]l&_Pv!!  
  { =FdS'<GM  
typedef T & reference; aIJ[K  
} ; =SLJkw&w6  
template < typename T > zJtYy4jI)  
struct   ref < T &> &o)j@5Y?  
  { +}*]9nG  
typedef T & reference; !9V_U  
} ; uv._N6mj  
<51(q_f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yPuT%H&i  
{wCQ#V  
template < typename T > N<O^%!buR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .7cQKdvcC  
  { ?2DYz"/')  
  return l(t) = r(t); #O`n Q  
} lwjg57  
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。 .y[=0K:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 DTgF,c  
"4i(5|whp?  
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 C#vU'RNpl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >5)$Qtz#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  ;-U :t4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 m<TKy_C`  
最后的布局是: \$GlB+ iCx  
                Add 7e>n{rl  
              /   \ \%rX~UhZ=  
            Divide   5 6uR :/PTG  
            /   \ |Y2u=B  
          _1     3 1;g>?18@  
似乎一切都解决了?不。 6YYZ S2  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 t"JfqD E  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 7$}lkL  
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: 'tp+g3V  
<5?.S{Z9  
template < typename Right > 8T7[/"hi\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #.#T+B+9  
Right & rt) const pz#oRuujY  
  { oB#KR1 >%7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7s1FJm=Y/  
} op/|&H'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^JJ*pT:  
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。 Pr<.ld\  
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。 K'Bq@6@C g  
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。 4*G#fW-  
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。 Z^>{bW  
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? @=isN'>]O  
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: 5fDVJE "9"  
<jY"+@rF  
template < class Action > ;| )&aTdH  
class picker : public Action M')f,5i&$  
  { }p]8'($  
public : I?EtU/AD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~\6Kq`Y  
  // all the operator overloaded x9p,j  
} ; ^fQ ]>/u  
1#gveHm]-G  
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。 DUFfk6#X}  
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: )t0Y-),vA  
QcU&G*   
template < typename Right > |B./5 ,nSS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /YKg.DA|  
  { x4r\cL1!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &"p7X>bd  
} kn:X^mDXC/  
q@1b{q#C5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *I:^g  
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。 'avzESe~'  
2_'{f1bVxz  
template < typename T >   struct picker_maker k?zw4S  
  { _a|-_p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +*Y/+.4WE$  
} ; Q`j!$r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h mC. 5mY  
  { gY9HEfB  
typedef picker < T > result; 5?9K%x'b  
} ; :08b&myx  
j?<>y/IR  
下面总的结构就有了: ~\B1\ G  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 _Vul9=  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2l^hnog|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YflM*F`  
至此链式操作完美实现。 `=TV4h4  
b9`vYnLk  
4BF \- lq~  
七. 问题3 j]Y`L?!Q  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 : E`/z@I  
*L7&P46  
template < typename T1, typename T2 > jNV)=s^ed[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z'=:Bo{  
  { #2 Gy=GvV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); '9@} =pE  
} noI>Fw<V  
LkvR]^u0  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: SWwL.-+E]  
+h*-9  
template < typename T1, typename T2 > JO3"$s|t  
struct result_2 \; #T.@c5  
  { &=ZVU\o:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %# M=qP  
} ; olLVT<  
y@GqAN'DK[  
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? e97Ll=>  
这个差事就留给了holder自己。 5ub|r0&M  
    4zo^ b0v  
#M/^n0E  
template < int Order > ' v)@K0P  
class holder; 1 >}x9D  
template <> {~*^jS']5  
class holder < 1 > u([|^~H]  
  { ]:"<if gp$  
public : l4O&*,}l##  
template < typename T > 9I1D'7wI^^  
  struct result_1 IJ[r!&PY  
  { h&|PHI  
  typedef T & result; uT :Yh6  
} ; qp##>c31X  
template < typename T1, typename T2 > #S4lRVt5  
  struct result_2 bfV&z+Rv-5  
  { .m gm1zz  
  typedef T1 & result; a*kvU"]  
} ; n5qg6(Tl]  
template < typename T > MJ?fMR@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <@4 48,9&  
  { 9'" F7>d  
  return (T & )r; ~vPR9\e  
} /}kG$ ~  
template < typename T1, typename T2 > z?3t^UPW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y&&%%3  
  { % S vfY{  
  return (T1 & )r1; DWwPid} "  
} 7B@ 1[  
} ; ~[@gu,Wb  
Kg;u.4.-M  
template <> l^k/Y ]  
class holder < 2 > yQz6K6p  
  { =F<bAZ  
public : g15~+;33N  
template < typename T > r gw@  
  struct result_1 $*')Sma  
  { ~W..P:wG5  
  typedef T & result; ;R[w}#Sm  
} ; P P-U.  
template < typename T1, typename T2 > FGey%:p9$  
  struct result_2 +5i~}Q!  
  { wrhGZ=k{  
  typedef T2 & result;  eQU~A9  
} ; xf4CM,Z7(  
template < typename T > 1=L5=uz1d:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X#Sgf|$  
  { )&{<gyS1  
  return (T & )r; IQ\5!e  
} ?RPVd8PUhN  
template < typename T1, typename T2 > ,CxIA^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :\F1S:&P  
  { ;k:17&:8ue  
  return (T2 & )r2;  /~1Ew  
} A4{p(MS5  
} ; z]/!4+  
/<VR-yr  
92(P~Sdv  
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> >。 6PyW(i(bs  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ) #l&BV5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ay@/{RZz  
4DgH/Yo  
return l(i, j) = r(i, j); !~Ptnr`;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c5(4rT{(m  
-, uT8'  
  return ( int & )i; 7 -S?U~s  
  return ( int & )j; $d*PY_  
最后执行i = j; Oq*;GR(Q  
可见,参数被正确的选择了。 H7 "r^s]D  
1]a\uq}  
?mHu eX  
vA2>&YDFX  
ws<p BC,m  
八. 中期总结 ?G[=pY:=  
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: to;^'#B  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G 2`hEX%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9-Z ?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I;9C":'#  
&2nICAN[  
PqMu2 e  
pJ JOy  
seVT| z  
\dbaY:(  
九. 简化 cTQ._|M  
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。 `CRF E5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %~:@}C%A  
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: hC4 M}(XM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |]~],  
  +-*/&|^等 >a bp se  
2. 返回引用。 }`aT=_B  
  =,各种复合赋值等 m@']%X*(,  
3. 返回固定类型。 <'48mip  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x*p'm[Tdtm  
4. 原样返回。 hW9U%-D  
  operator, J!}\v=Rn  
5. 返回解引用的类型。 N8DouDq  
  operator*(单目)  @{Dfro  
6. 返回地址。 [_`@ V4  
  operator&(单目) %)Z,?DzZ  
7. 下表访问返回类型。 k7& cc|y  
  operator[] -q(*)N5.2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &fsk ESV0  
  operator<<和operator>> #.vp \W  
QX42^]({;c  
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。 l](!2a=[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e}n(mq  
<9\Lv]ng  
template < typename Left > f@q.kD21  
struct value_return ^y%8_r&  
  { {c~w Ms#  
template < typename T > M`7[hr  
  struct result_1 )L7[;(gQ  
  { ,tDLpnB@;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A'Z!l20_  
} ; &gr  T@  
}{kn/m/  
template < typename T1, typename T2 > q(csZ\e=  
  struct result_2 cP4C<UG  
  { Udf\;G@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4>2\{0r  
} ; <WnIJum  
} ; neE Zw#(Z  
4E_u.tJ  
%_!0V*X*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yMzy!b Ky  
l>L?T#v!_  
下面我们来剥离functor中的operator() -0BxZ AW=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -m[ tYp,q  
$at\aJ  
return l(t) op r(t) 2Dt^W.!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,9"du  
return op l(t) Dx=RLiU9  
return op l(t1, t2) 4F6I7lu  
return l(t) op  Lsai8 B  
return l(t1, t2) op E2z=U  
return l(t)[r(t)] t:P7ah  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1f 1D^|  
8N$Xq\Da+>  
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: eD3\>Y.z  
单目: return f(l(t), r(t)); tk:nth  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8zcS h/  
双目: return f(l(t)); "=KFag  
return f(l(t1, t2)); ("{vbs$;  
下面就是f的实现,以operator/为例 <AiE~l| D  
VKw.g@BY  
struct meta_divide qT:`F  
  { f}KV4'n  
template < typename T1, typename T2 > T00sYoK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~|"uuA1/#O  
  { UUM:*X  
  return t1 / t2; 9b&;4Yq!f  
} |}:q@]dC#  
} ; `Fe/=]< $  
1{RA\CF  
这个工作可以让宏来做: !>wu7u-  
p2fzbBt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^vv 1cft  
template < typename T1, typename T2 > \ .QA1'_9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \}<J>R@  
以后可以直接用 0r[a$p>`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0S }\ML  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 09 f;z  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) #N'9F&:V$  
> PL}7f&:  
x%T^:R  
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 7Up-a^k^`  
paYS< 8In  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Jy[rA<x$  
class unary_op : public Rettype .:B0(4Mj  
  { hYA1N&yz@  
    Left l; HCYy9  
public : o/vD]Fs  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6Bd:R}yZP7  
1Mx2%  
template < typename T > {}gL*2:EW$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EiDpy#f}  
      { zxd<Cq>d  
      return FuncType::execute(l(t)); 31M'71s  
    } CSwB+yN  
X 3XTB*  
    template < typename T1, typename T2 > Wh"xt:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]/%CTD(O  
      { p^p1{%=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); I8IH\5k  
    } =BV_ ?  
} ; 46 |LIc }  
<K/iX%b?  
D*_. 4I  
同样还可以申明一个binary_op dWo$5Bls<A  
U9%^gC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |OZ>5  
class binary_op : public Rettype 8)b*q\ O'  
  { o_ixdnc  
    Left l; u=#_8e(9Z  
Right r; bQu@.'O!k  
public : [W dxMU  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N]|)O]/[  
I Vw'YtZ  
template < typename T > <c [X^8   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /q"8sj/  
      { 3Ea/)EB]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t-]~^s  
    } )S@TYzdAN  
j<w5xY  
    template < typename T1, typename T2 > ;`a~9uG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C}:_&^DQ  
      { %6:"tuA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <sjz_::V8R  
    } sHSg _/|  
} ; cNl$ vP83z  
irGgo-x  
pJ@->V_  
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 {9nH#yv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4Jw_gOY&D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) NHaqT@:  
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。 @dvb%A&Pur  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6CNxb  
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。。。 iE"+-z\U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9XN/ w p  
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) H+VjY MvK  
下面是修改过的unary_op ;2,Q:&`   
2P?|'U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _Xfn  
class unary_op $HFimU,V=0  
  { 1u_< 1X3  
Left l; "jP{m; p  
  XWf1c ~J  
public :  dm{/  
`NfwW:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T?CQgVR  
*onVG5<  
template < typename T > .E;}.X  
  struct result_1 R)-~5"}~  
  { 4kR;K !@k  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [8>#b_>  
} ; EAHdt=8W{  
k ~4o`eA  
template < typename T1, typename T2 > pm2]  
  struct result_2 B<ZCuVWH:  
  { qp{~OW3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,YRBYK:  
} ; pZ]&M@Ijp  
,{_56j^d,  
template < typename T1, typename T2 > %Vfr#j$=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *VaQ\]:d  
  { j Q8 T  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {\X$vaF  
} +0%Y.O/{  
Mm!;+bM%  
template < typename T > k> ~D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const > w SI0N  
  { IFW7MF9V  
  return OpClass::execute(lt(t)); PKd'lo  
} r.c:QY$  
5g.K yj|  
} ; wUL 5"\  
+pQ3bX  
`aA)n;{/2u  
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 (M{>9rk8  
好啦,现在才真正完美了。 PEaZ3{-  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,$U~<Zd  
d^`; tD  
template < typename Right > P6({wx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wk'&n^_br  
  { "U$](k.<VA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]f}(i D  
} '&$zgK9T?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 FF0~i+5  
PDLps[a  
^z~drcR  
 ?$y/b}8  
5 0a';!H  
十. bind P@% L.y B  
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。 B>sQcZ:  
先来分析一下一段例子 {s8g;yU5  
Z?WVSJUVf  
3{$>-d  
int foo( int x, int y) { return x - y;} G[u{! 2RS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `u_k?)lK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lkC|g%f  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \HQ.Pwr 6  
我们来写个简单的。 0k4XVd+Nv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,?`kYPZ  
对于函数对象类的版本: \j &&o  
>/NegJh'F}  
template < typename Func > F&B E+b/#  
struct functor_trait l3/Cj^o4  
  { r;E5e]w*-  
typedef typename Func::result_type result_type; B\l0kiNT  
} ; ^(@]5$^Z  
对于无参数函数的版本: (f~}5O<  
Lr(JnS  
template < typename Ret > 7!)VO D8Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > EMdU4YnE"  
  { K$B~vy6E`  
typedef Ret result_type; pbIVj3-lY  
} ; ?^LG>GgV  
对于单参数函数的版本: Xq"Es  
zQUNvPYM  
template < typename Ret, typename V1 > 06v'!M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1]vDM&9  
  { jj]|}G  
typedef Ret result_type; :LC3>x`:  
} ; 4 Lz[bI  
对于双参数函数的版本: WM4,\$  
=kzHZc  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > kV8qpw}K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @gmo;8?k  
  { 5H|7DVG  
typedef Ret result_type; W7{^/s5r  
} ; ^t$uDQ[hA  
等等。。。 lhf5[Rp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2 MW7nIEs  
^upd:q  
template < typename Func > gv i!|!M=  
struct func_return g_?Q3  
  { uD[T l  
template < typename T >  -rT#Wi  
  struct result_1 '+'h^  
  { P\QbMj1U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D G&aFmC  
} ; zZey  
4Y4zBD=<  
template < typename T1, typename T2 > s0 Z)BR #  
  struct result_2 ub+XgNO  
  { AsvH@\\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NJ;m&Tm,DF  
} ; }9!}T~NMs  
} ; QXO~DR1  
d<WNN1f  
TefPxvd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y0m?ZVt  
2uV5hSHYe  
template < typename Func, typename aPicker > AS[j)x!  
class binder_1 `0MQL@B  
  { a`?Vc}&  
Func fn; z2!4w +2  
aPicker pk; >+>N/`BG  
public : j *;.>akY7  
FJxb!- 0&  
template < typename T > .[3C  
  struct result_1 4I|pkdF_  
  { h~z}NP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; PSX o"   
} ; X\i;j!;d  
"CREls,  
template < typename T1, typename T2 > |x>5T}  
  struct result_2 -(ST   
  { 6':Egh[;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +Yc@<$4  
} ;  obPG]*3  
|sP0z !)b  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vF>]9sMv  
f/4DFs{  
template < typename T > n[# **s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XD_!5+\H1  
  { vb`aV<MhH  
  return fn(pk(t)); e#k)F.TZ:%  
} ,ei=w,O  
template < typename T1, typename T2 > ?FV%e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EQ|Wke  
  { >&F:/   
  return fn(pk(t1, t2)); ;cp||uO  
} UISsiiG(  
} ; vg _PMy\  
a0Fq$  
VwK7\j V  
一目了然不是么? J |UFuD  
最后实现bind wwJs_f\  
U)Tl<l<  
J(= y$8xje  
template < typename Func, typename aPicker > wx!2/I>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #uICH t3  
  { #YK3Ogb,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m@0> =s~.  
} +kD JZ  
?|!m  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b@K1;A! S  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 imhE=6{  
FT J{  
十一. phoenix pr,1pqiAf  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K,*-Y)v2W  
:C,}DyZy  
for_each(v.begin(), v.end(), r)Ml-r =  
( 4%JJ} {Ff  
do_ 5l%g3F  
[ 40dwp*/!  
  cout << _1 <<   " , " HnsLYY\  
] s|TO9N)pO  
.while_( -- _1), D*sL&Rt][Y  
cout << var( " \n " ) U9awN&1([  
) 4nh0bIN1  
); Z/4bxO=m  
t"e%'dFv  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: nY\X!K65  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor LZE9]Gd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 IMzt1l =7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <i`s)L  
ZjrBOb  
`G:hC5B  
template < typename Cond, typename Actor > B+pLW/4l  
class do_while LW">9 ;n  
  { u^WZsW  
Cond cd; jyidNPLm4  
Actor act; j_0l'Saj  
public : -@B6$XWL  
template < typename T > +"~*L,ken0  
  struct result_1 R"\(a  
  { ejbtdU8N<  
  typedef int result_type; [lK`~MlQ  
} ; U#XW}T=|  
,Z7Ky*<j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |W&K@g$  
_.%g'=14f  
template < typename T > q~*|Wd'&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $v"CQD  
  { !d[]Qt%mA  
  do XIl#0-E0X  
    { -Hy> z  
  act(t); .f!:@fX>=  
  } k ,r*xt  
  while (cd(t)); mJH4M9WJ]  
  return   0 ; (/t{z =  
} ??++0<75  
} ; ]I;owk,  
BV\~Dm]"  
T?`Ha\go  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3Gw*K-.  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 GpR,n2  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。  ;CV'  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 {e0aH `me  
下面就是产生这个functor的类: *GdJ<B$  
5p3: 8G7  
2_Cp}Pj  
template < typename Actor > Y'R/|:YL@  
class do_while_actor HPo><u  
  { xr!A>q+@i  
Actor act; F>%,}Y~B:  
public : aFh'KPhe  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vH E:TQo4  
m}6>F0Kv  
template < typename Cond > cwQ *P$n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5D3&6DCH  
} ; @ W q8AFo  
N;=J)b|9  
gs~u8"B  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =2} bQW  
最后,是那个do_ $ylxl"Y  
PX?^v8wlqL  
";n%^I}  
class do_while_invoker 'p%w_VbI  
  { s;tI?kR>%  
public : E!,jTaZz  
template < typename Actor > f uH3C~u7<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *2YWvGc  
  { =Prz|   
  return do_while_actor < Actor > (act); NpA%7Q~B$,  
} %@C$xM"  
} do_; 'sk M$jr  
T%YN(f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u(`7F(R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ZCfd<NS?  
最后来说说怎么处理break和continue ksYPF&l  
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。 D2\EpL/  
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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