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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !^l4EL5#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =3sldKL&F  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, !+A"Lej  
^?X ^+  
S`c]Fc  
{#*?S>DA  
  class filler `H2F0{\og  
  { CoUd16*"JM  
public : }1]!#yMfq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} OgXZ-<'  
} ; oA;jy  
H@2v<e@  
-hVv  
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: 'hlB;z|T  
c_G-R+  
bN4&\d*u#  
7 xp1\j0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )YnI !v2T  
cUZ!;*  
loC5o|Wh  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R )d99j^"  
_.OMjUBZT  
~f=6?5.wa  
dx13vZ3[U  
二. 战前分析 g;-+7ViIr  
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。 G{f`K^  
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 g2aT`=&Z  
 w{ r(F`  
l<aqiZSY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @r/Id{pCI  
  /* --------------------------------------------- */ 8XYD L] I'  
vector < int *> vp( 10 ); ?BDlB0jxzi  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u_4:#~b  
/* --------------------------------------------- */ ?b@q5Y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _PyW=Tj  
/* --------------------------------------------- */ 5"}y\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Lf; ta  
  /* --------------------------------------------- */  &6\r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  UL)"  
/* --------------------------------------------- */ 8)W?la8'p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^/%o%J&Hz  
V<HOSB7  
AU\xNF3  
T3G/v)ufd  
看了之后,我们可以思考一些问题: j$|j8?  
1._1, _2是什么? 5y(t`Fmt  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 d(X\B{  
2._1 = 1是在做什么? F8uRT&m B0  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [>$\s=` h  
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。 . QQ?w  
y/X:=d6"  
$_ix6z  
三. 动工 B_."?*|w  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8Fd1;G6  
N;C"X4 rV  
"$~}'`(]  
W( &Go'9e"  
template < typename T > ^I(oy.6?=p  
class assignment agU%z:M{  
  { N"YK@)*Q  
T value; :jk)(=^  
public : ~{7zm"jN  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'ZGT`'ri  
template < typename T2 > hF{x')(#l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d`?U!?Si  
} ; YW?7*go'Z  
{k_ PMl0G  
K2x6R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d,Cz-.'sOf  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0<]$v"`I  
7m|`tjQ1  
@4 /~~  
zj~nnfoys  
  class holder fqcU5l[v,  
  { !paN`Fz\a  
public : +,&m7L  
template < typename T > %uGleY]~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wO^$!zB W  
  { i7S>RB  
  return assignment < T > (t); .)i O Du  
} +=ZWau   
} ; CN\|_y  
K/f>f;c  
FF%\g J  
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: OwG6i|q  
+={  
  static holder _1; aUypt(dv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .mvB99P{<  
x[vpoB+c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IvEMg2f}  
而不用手动写一个函数对象。 t MxsR >sH  
F5FNhuC  
Zz"I.$$[M  
Rro?q  
四. 问题分析 x r-;,W  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _7Xd|\Zc  
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。 z $9@j2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 t[]['Iosd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `Mg8]H~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 cJxW;WI!,  
d{QMST2&  
五. 问题1:一致性 &_"ORqn&  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| SX1X< 9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o2;(VSKhS  
|RR"'o_E  
struct holder ~hS3*\^~M  
  { ;Ay >+M2O  
  // ~ A^E  
  template < typename T > G;2R]H#p  
T &   operator ()( const T & r) const -Nsk}Rnk*  
  { mSU@UD|'  
  return (T & )r; C-Nuy1o  
} SV$nyV  
} ; TRF]i/Bs  
O!:QJ ^8 d  
这样的话assignment也必须相应改动: Qo'yS"g<9)  
! G*&4V3Mg  
template < typename Left, typename Right > f=t:[ < )  
class assignment 7)B&(2D&  
  { Iq)(UfaSve  
Left l; ctp?y  
Right r; rpUy$qrRc  
public : mbF(tSy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +J"'  'cZ  
template < typename T2 > n4^~gT%b5]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L<bYRGz  
} ; 4F}Pu<;  
(V$Zc0  
同时,holder的operator=也需要改动: z<a$q3!#  
W0Ktw6  
template < typename T > 9Hu d|n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -M6L.gi)oJ  
  { tC^ 1}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); '9'l=Sh  
}  ( :  
A'Gl Cp  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 5gSylts8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 34z_+  
vwVVBG;t  
return l(rhs) = r; yB.G=90  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 doBNghS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ski G2n]  
P^"R4T  
template < typename Tp > H#+\nT2m  
class constant_t jk )Vb  
  { 3S5^ `Ag#  
  const Tp t; @|BD|{k  
public : uG;?vvg>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4:D:| r  
template < typename T > [cDbaq,T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const b\:~;  
  { H#35@HF*o  
  return t; 3 -tO;GKb  
} Dv@ PAnk3C  
} ; {-HDkG' 8  
s2^B(wP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sm1;MF]/u  
下面就可以修改holder的operator=了 ^00{Hd6  
'f*O#&?  
template < typename T > mwIk^Sz]@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T tPr)F|  
  { #: #Dz.$L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6a*83G,k  
} kae2 73"  
?mMW*ico  
同时也要修改assignment的operator() 5X0QxnnV  
W"Z#Fs{n8  
template < typename T2 > 'G8 ?'u_)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1SUzzlRx  
现在代码看起来就很一致了。 i E9\_MA  
KnJx{8@z  
六. 问题2:链式操作 C`NmZwL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +i.u< T  
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。 r!kLV)_  
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。 MWs~#ReZ  
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。 hk_g2g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @ .gPJMA  
F}'wH-qp  
template < typename T > $e BQH  
struct result_1 v5T`K=qC  
  { 3 CM^j<9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %G[/H.7s-  
} ; F;P5D<  
hU" F;4p  
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: o\4CoeG  
SNab   
template < typename T > zJY']8ah  
struct   ref hsz^rZ  
  { $3k "WlRG  
typedef T & reference; n(>C'<otj  
} ; &RW`W)0;  
template < typename T > B`{mdjMy  
struct   ref < T &> ZVL gK}s  
  { > aG=T{  
typedef T & reference; +AoP{ x$Ia  
} ; 59 <hV?  
d2~l4IL)~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _R^y\1Qu  
ARF\fF|<2  
template < typename T > \}#@9=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E!! alc{  
  {  ?Vc0)  
  return l(t) = r(t); VI_+v[Hk/  
} ] 8Tzr  
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。 w2OsLi Sv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sn"fK=,#g  
SkHYXe"]  
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 {x {H$f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dJi|D  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZzcPiTSO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V_"f|[1  
最后的布局是: AnMV <  
                Add ?pG/m%[  
              /   \ .'T40=7  
            Divide   5 {kL&Rv%'  
            /   \  3-|3`(  
          _1     3 GeV+/^u  
似乎一切都解决了?不。 .z-UOyer  
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。 UpfZi9v?W  
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。 g_aCHEFBv  
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: W5SNI>|E  
vHcqEV|P/n  
template < typename Right > `PlOwj@u0`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {^mKvc  
Right & rt) const ER^QV(IvP8  
  { >o/95xk2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n]yEdL/1  
} ashar&'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 x[i`S8D  
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。 ;:]\KJm}?  
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。 ?S tsH  
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。 H}ZQ?uK;  
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。 |V|+lx'sc  
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? %3o`j<  
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: KX4],B5 +  
5iM[sg[y9  
template < class Action > 3t" 4TjAy  
class picker : public Action hXB|g[zT  
  { .L EY=j!-s  
public : 8-M e.2K  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jfp z`zE  
  // all the operator overloaded qP1FJ89H  
} ; wK!~tYxP  
h|)vv4-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。 lV6dm=k  
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: 2SG$LIV 9Y  
J7+w4q~cB`  
template < typename Right > \/5RL@X}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |+}G|hx@9  
  { lzhqcL"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gl7|H&&xV  
} Hd &{d+B  
lAi2,bz"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > NM#- Af*pg  
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。 nxo+?:**  
?LP9iY${  
template < typename T >   struct picker_maker u:dx;*  
  { cWLqU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A''pS  
} ; :/N+;- 18  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /*rhtrS)  
  { 'V&Y[7Aeq  
typedef picker < T > result; 09h.1/  
} ; ST dNM\+  
~Z)/RT/  
下面总的结构就有了: GTl xq%?b  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 !{%&=tIZ  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !3 qVB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =#xK=pRy;  
至此链式操作完美实现。 '0Q,  
 QLKK.]  
!L24+$  
七. 问题3 ,"2TArC'z  
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。 ~E5z"o6$  
q3P+9/6  
template < typename T1, typename T2 > V 9;[M;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'T8W!&$  
  { @)6jE!LC  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); pv,45z0  
} O7G"sT1Dv  
kcuzB+  
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: 7h9U{4r: M  
Y.6SOu5$]  
template < typename T1, typename T2 > u bW]-U=T  
struct result_2 \jU |(DE  
  { O XP\R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g(4bBa9y  
} ; tJ0NPI56yP  
r 2:2,5_  
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? /)3Lnn{W  
这个差事就留给了holder自己。 [1yq{n=  
    0<p{BL 8  
R.9V,R5  
template < int Order > PoSpkJH  
class holder; a;AzY'R  
template <> Dt|)=a  
class holder < 1 > 8V/L:h#7  
  { ~+6Vdx m  
public : *%5{'  
template < typename T > ??&<k   
  struct result_1 rNDrp@A>  
  { w3T]H_V  
  typedef T & result; 9&]M**X  
} ; \wvg,j=  
template < typename T1, typename T2 > ca<"  
  struct result_2 /e@H^Cgo  
  { 5@~|*g[  
  typedef T1 & result; <n"C,  
} ; Nf41ZT~  
template < typename T > ""iaGH+Cxw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5\fCd|  
  { zg)sd1@  
  return (T & )r; K4ZolWbU  
} eOT+'[3"  
template < typename T1, typename T2 > J @IS\9O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qQ]]~F  
  { ]; $] G-  
  return (T1 & )r1; 5*g]qJF  
} 9LC&6Q5O&  
} ; i5}4(sV  
5 `D-  
template <>  t+uE  
class holder < 2 > (qM j-l  
  { ,M5}4E7L%s  
public : wf.T3  
template < typename T > JYb}Zw;  
  struct result_1 dEa<g99[?  
  { 2BXy<BM @  
  typedef T & result; ~nLN`H d  
} ; bC!`@/  
template < typename T1, typename T2 > OX]V) QHVZ  
  struct result_2 cZ8.TsI~  
  { zmuMWT;  
  typedef T2 & result; xGk6n4Gg  
} ; o +B:#@9?  
template < typename T > O*6n$dUj3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1 T<+d5[C  
  { I{'f|+1  
  return (T & )r; `_ %S  
} aW_oD[l  
template < typename T1, typename T2 > PUJ2`iP1^3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hB;VCg8  
  { |KI UgI  
  return (T2 & )r2; Lo.rvt  
} am1[9g8L  
} ; 0 fXLcal  
^ <`(lyph  
Jb_1LZ) ]  
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> >。 `O?T.p)   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @&F@I3`{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {=2DqkTD  
G.Vu KsP]  
return l(i, j) = r(i, j); p/Sbt/R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z+}QZ >  
~+X9g  
  return ( int & )i; B<?[Mrdxw  
  return ( int & )j; D B526O* [  
最后执行i = j; 6Q&r0>^{  
可见,参数被正确的选择了。 WS8+7O'1\  
:e1o<JgPt  
) /vhclkb  
d$ACDX2  
[&[^G25  
八. 中期总结 A5:qKaAq  
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: BaF!O5M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 620%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。 IzOYduJ.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4BYE1fUzd  
[D "t~QMr  
Y}*\[}l:&x  
Z7rJ}VP  
o{b=9-V  
EJ}!F?o  
九. 简化 g>0XxjP4  
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。 B$3 ?K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $0oO &)*  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: l- pe4x  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 s&kQlQ=  
  +-*/&|^等 5<pftTcZ  
2. 返回引用。 kv,%(en]  
  =,各种复合赋值等 hVT~~n`Rj  
3. 返回固定类型。 )5j;KI%t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V3;.{0k  
4. 原样返回。 ]?1Y e8>Y<  
  operator, SnlyUP~P  
5. 返回解引用的类型。 Pz#7h*;cw.  
  operator*(单目) qSqI7ptA\  
6. 返回地址。 1 2++RkL#  
  operator&(单目) up3O|lj4  
7. 下表访问返回类型。 -4rDbDsr  
  operator[] kd:$oS_*s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 c3*t_!@oC  
  operator<<和operator>> 1axQ)},o@p  
Ab%;Z5$fr  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 EFuvp8^y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: W!blAkM%i  
mME 4 l  
template < typename Left > n~V4nj&_T  
struct value_return 1(zsOeX  
  { FsB^CxVg  
template < typename T > ,t{,_uPJY  
  struct result_1 P7ph}mB  
  { P&d"V<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 07Gv*.  
} ; w;}@'GgL  
`~eX55W  
template < typename T1, typename T2 > b `2|I {  
  struct result_2 c^rOImZ  
  { 9=w|)p )  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +uWDP .  
} ; "'8KV\/D  
} ; .@-9'<K?~  
ML-)I&>tT  
|4mpohX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Cz4)Yz  
`b8v1Os^2  
下面我们来剥离functor中的operator() +')f6P;t>=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =cN&A_L(  
]q- g[e'  
return l(t) op r(t) L@75- T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G$'jEa<:u  
return op l(t) x\&`>>uA  
return op l(t1, t2) d_n7k g+  
return l(t) op  ;N B:e  
return l(t1, t2) op ;!91^Tl  
return l(t)[r(t)] GU't%[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jztq.2-c#  
9jN)I(^D6  
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(P%Csbqh  
单目: return f(l(t), r(t));  $Y=T&O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :+{ ?  
双目: return f(l(t)); -U<Upn)2  
return f(l(t1, t2)); e{;OSk`x  
下面就是f的实现,以operator/为例 |9"p|6G?B  
7&`}~$>}>e  
struct meta_divide +,:du*C  
  { qQpnLV4  
template < typename T1, typename T2 > (>mI'!4d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t E` cau  
  { :Ih|en^w  
  return t1 / t2; y@j,a  
} ) xbO6V  
} ; Tu{h<Zy  
)!g{Sbl  
这个工作可以让宏来做: 2j(h+?N7k  
fgNU03jp^x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K.G$]H  
template < typename T1, typename T2 > \ =. y*_Ja  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; HL/bS/KX  
以后可以直接用 uE[(cko  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) OmM=o*d  
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 +\li*G]:J  
(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。。。) #`GY}-hL!  
!R*-R.%  
Q^p|Ldj  
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 h/x0]@M&  
$^&ig  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [Q\GxX.  
class unary_op : public Rettype ?u4INZ0W  
  { < Dx]b*H  
    Left l; @ S<-d  
public : 8 #ndFpu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} LPG`^SA  
%{3 aW>yx  
template < typename T > UgWs{y2SE.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nR4y`oP+  
      { :{NC-%4o0  
      return FuncType::execute(l(t)); f84:hXo6  
    } ,uzN4_7u  
%/>xO3"T  
    template < typename T1, typename T2 > yq+!czlZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z/^  u  
      { &a/__c/l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); USN8N (  
    } "NRDNqj(  
} ; !6Sd(2  
!*2%"H*  
dd?x(,"A`  
同样还可以申明一个binary_op ;q0uE:^ S  
{lth+{&L#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `mye}L2I  
class binary_op : public Rettype CG'.:` t  
  { xEuN   
    Left l; T#pk]c6Q  
Right r; `%3 /   
public : DK0.R]&4(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7bxA]s{m  
\A `hj~  
template < typename T > JT fd#g?I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X(jVRr_m9  
      { /ywD{*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); DmXcPJ[9  
    } R),zl_d_  
.1 %T W)  
    template < typename T1, typename T2 > C"lJl k9g^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ! _2n  
      { `OymAyEYQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); nC {K$  
    } g*w<*  
} ; K78rg/`  
86f2'o+  
X-Wz:NA  
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 *&Z7m^`FQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 WvHw{^(lF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (H oqR  
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。 i&8FBV-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9 2MTX Osp  
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。。。 [FUjnI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <o2r~E0r3  
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) ,ZblI O Wb  
下面是修改过的unary_op %+ZJhHT  
$,xnU.n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m\/ Tj0e  
class unary_op :S$l"wrh\  
  { a?yMHb{F  
Left l; yT{8d.Rh  
  2iu_pjj  
public : ]nhr+;of/-  
b;|55Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} KYJjwXT28W  
K/ &?VIi`z  
template < typename T > y/V%&.$o=  
  struct result_1 GRy-+#,b"  
  { =66Nw(E.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E&Qi@Ty  
} ; pj?XLiM54%  
P,ua<B}L  
template < typename T1, typename T2 > bslrqUk_`=  
  struct result_2 Y2o6kS{x  
  { /ug8]Lo0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c`x7u}C  
} ; ?j^=u:<  
]a2W e`  
template < typename T1, typename T2 > C@N1ljXJT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q4t(@0e}  
  { 8 i&_Jgmr  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  ]*O/+  
} ]CU]pK?nq  
>r &;3:"  
template < typename T > 9;yn}\N `  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A?G IBjs  
  { 4`#F^2r!  
  return OpClass::execute(lt(t)); vi@Lz3}::  
} )m3q2W  
kF7(f|*  
} ; *`( <'Z  
T ^A b!O  
PiFD^w  
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 b'zR 9V  
好啦,现在才真正完美了。 BF{w)=@/'  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5q@LxDy,b  
"i:T+#i({O  
template < typename Right > %hlspI(J  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const P#v*TD'  
  { SPj><5Ro  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {;2i.m1  
} $- +/$!  
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。 ~-a'v!  
MH| ] \  
#6Xs.*b5C  
P7B:%HiAx  
Qy#)Gxp  
十. bind ,_!6U  
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。 ~.PP30 '  
先来分析一下一段例子 GFSt<k)  
[NnauItI  
|L_wX:d`9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W;?(,xx  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :5GZ\Z8F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '2hbJk  
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。 >Ps7I  
我们来写个简单的。 uhN%Aj\iu(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: NGYyn`Lx  
对于函数对象类的版本: h5 Vv:C  
+b;hBb]R  
template < typename Func > W{XkV Ke1a  
struct functor_trait +@X5!S6  
  { Z,N$A7SBE  
typedef typename Func::result_type result_type; 7iu Q9q^&  
} ; w^K^I_2ge  
对于无参数函数的版本: I PE}gp  
_eLWQ|6Fx  
template < typename Ret > ashcvn~z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > fJjgq)9  
  { iq?#rb P#I  
typedef Ret result_type; 9^P2I)aD  
} ; ! BU)K'mj  
对于单参数函数的版本: Kex[ >L10G  
0ZAj=u@O  
template < typename Ret, typename V1 > l2b{u GE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R)!`JKeO/  
  { F{k+7Ftc  
typedef Ret result_type; Dj-s5pAW  
} ;  Gt9wR  
对于双参数函数的版本: b7C e%Br  
mzL[/B#>M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]O:M$ $  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ps1YQ3Ep&  
  { ;D ~L|  
typedef Ret result_type; lfk9+)  
} ; rl:KJ\*D  
等等。。。 b syq*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G,&%VQ3P>  
iNcZ)m/  
template < typename Func > 5IVksg  
struct func_return :lcea6iO  
  { 9T2xU3UyY  
template < typename T > /I&wj^   
  struct result_1 BpAB5=M0  
  { B\j~)vg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '(@YK4_M  
} ; 5/ecaAB2  
;mm!0]V  
template < typename T1, typename T2 > &!7+Yb(1  
  struct result_2 ic6L9>[  
  { Y5A~E#zw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [nN7qG  
} ; PW}OU9is  
} ; f F?6j   
+R$?2  
pL oy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "5DJu ~  
V7CoZnz  
template < typename Func, typename aPicker > DrS~lTf=>  
class binder_1 ? s} %  
  { t> Q{yw  
Func fn; x49!{}  
aPicker pk; J$uM 03  
public : ~HLRfL?  
_rQUE ^9  
template < typename T > #,f{Ok+  
  struct result_1 XL< )v_  
  { H;_yRUY9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wV <7pi  
} ; &R$Q\ ,  
kv|,b  
template < typename T1, typename T2 > -$Y8!54  
  struct result_2 ^,s?e.u$8`  
  { V: p)m&y6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gqiXmMm:9  
} ; _pDjg%A>n  
K\=8eg93Z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \&|CM8A  
tFU;SBt8Ki  
template < typename T > &/F_*=VE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #;j9}N  
  { 2/Nq'  
  return fn(pk(t)); ~@c-*  
} ySX/=T:<;  
template < typename T1, typename T2 > aPIr_7e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X BI;Lg  
  { ~Yk"Hos  
  return fn(pk(t1, t2)); k&Jo"[i&WO  
} `"<2)yq?  
} ; mY2:m(9"5  
g{ (@uzqG  
XeUprN  
一目了然不是么? w!,QxrOV~  
最后实现bind JieU9lA^&B  
}brr ) )  
fGO*% )  
template < typename Func, typename aPicker > 26nBBS,;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9+VF<;Xw  
  { <q6`~F~|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q]i[.ME  
} RjtC:H&XZ  
9".Uc8^p/F  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2]Fu 1  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 9/46%=&]  
7+8bL{  
十一. phoenix vl~%o@*_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  z\$;'  
'wE\{1~_[+  
for_each(v.begin(), v.end(), (-2R{! A  
( PJwEA  
do_ _W+Q3Jx-(  
[ S-,kI  
  cout << _1 <<   " , " '}zT1F* p=  
] MgP{W=h2  
.while_( -- _1), /'`6 ; uRN  
cout << var( " \n " ) ] zIfC>@R  
) ?1DUNZ6  
); vK'9{q|g  
P=pY8X:  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: CRd_}  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 'Aet{A=9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 G4);/#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ctj8tK$D  
YiBOi?h9  
CH#kvR2  
template < typename Cond, typename Actor > &0i71!Oy  
class do_while  3:"AFV  
  { Lqq*Nr  
Cond cd; dc)wu]  
Actor act; (A|B@a!Y>  
public : W=M< c@  
template < typename T > s|KfC>#  
  struct result_1 L:Ed-=|Uw  
  { f0g6g!&gf  
  typedef int result_type; ju r1!rg%  
} ; I(y`)$}  
krwf8!bI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DZF[dxH  
AwA1&mh  
template < typename T > @t "~   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s%hU*^ 8  
  { J~fuW?a]r  
  do {W]bU{%.  
    { NH<Y1t  
  act(t); $;Q=iv 3  
  } `s#sE.=o  
  while (cd(t)); z^ YeMe  
  return   0 ; C8! 8u?k  
} 5XhK#X%:A  
} ; Q|6Ls$'$  
Cca~Cq[%*(  
|;X?">7NW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )R8%wk?2  
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。 +"TI_tK, S  
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。 BLWA!-  
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。 o",f(v&u%  
下面就是产生这个functor的类: ^uKnP>*l  
K'a#Mg  
0\8*S3,q  
template < typename Actor > j;$6F/g  
class do_while_actor s ZlJ/_g  
  { C.b,]7i  
Actor act; x&Q+|b%  
public : x*5 Ch~<k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z }FiU[Hs  
94Kuy@0:+  
template < typename Cond > 6\NX 5Gh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; lQ=&jkw  
} ; 4*@G&v?n  
)*psDjZ7*  
EqNz L*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。 BLl%D  
最后,是那个do_ XhHel|!g:  
{ar5c&<  
y^E F<<\  
class do_while_invoker j]@ x Q,y  
  { SdjUhR+o  
public : c%xED%X9  
template < typename Actor > X~IRpzC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wHB Hkz  
  { twYB=68  
  return do_while_actor < Actor > (act); o=QRgdPD  
} !0!P.Q8>&  
} do_; i/C -{+}U  
zR3lX}g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? PMz{8 F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 []6ShcqJ[v  
最后来说说怎么处理break和continue Z=e[ !c  
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。 41 c^\1  
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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