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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]'"Sa<->  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 eZ+6U`^t  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 0ki- /{;  
XPU>} 4{  
|1 "&[ .  
EG`6T  
  class filler k#zDY*kj  
  { ;Y[D#Ja-  
public : ^~.AV]t|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} lOp. c U  
} ; [{Jo(X  
u5Vgi0}A  
TIxOMYy  
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: I`_I^C3  
Y X^c}t}U  
[8a(4]4  
s~].iQJ{B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); W2#<]]-  
 [#C6K '  
vX\9#Hj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 rHTZM,zM=H  
!8[T*'LJ-  
c )LG+K  
`hZh}K^  
二. 战前分析 9xO@_pkX  
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。 M2|!,2  
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 H7GI`3o  
ZX` \so,&,  
[B# XA}w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9zb1t1[ W  
  /* --------------------------------------------- */ mmbe.$73  
vector < int *> vp( 10 ); )\#*~73  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h@Ea5x  
/* --------------------------------------------- */ mpug#i6q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6{buel(|e  
/* --------------------------------------------- */ X2@Ef2EkM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3fhY+$tq  
  /* --------------------------------------------- */ Ba@~:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); UuWIT3W>%  
/* --------------------------------------------- */  ce9P-}d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); } Xo#/9  
["<Xh0_  
{#qUZ z-  
dazNwn  
看了之后,我们可以思考一些问题: LN WS  
1._1, _2是什么? "t&=~eOe3  
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*<J&/luYZ  
2._1 = 1是在做什么? <7VLUk}  
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。 xeSch?}  
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。 W|m(Jh[w]  
46}U +>  
AQUAQZc  
三. 动工 BV B2$&eJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x[)-h/&Fh  
RJ'[m~yl5X  
} +}nrJv  
xqzeBLU  
template < typename T > .DhI3'Jrl  
class assignment l.o/H|  
  { 1~c\J0h)d  
T value; Dj(PH3^  
public : bRxI7 '  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ze~P6  
template < typename T2 > PGJh>[ s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0[l}@K?  
} ; ZPmqoR[  
C P}fxDW  
A7Ql%$v7^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^x\VMd3*w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment P+o"]/7U  
|CDM(g>%  
/AD&z?My+E  
p>7qyZ8  
  class holder X$>F78e*  
  { &SE}5ddC7  
public : bgi_QB#k\  
template < typename T > no3yzF3Hi  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E2'Wzrovlo  
  { -U/)y:k!%  
  return assignment < T > (t); PaI\y! f  
} TRGpE9i  
} ; ChTq!W  
CW+kKN  
Iw`tb N L[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: .D 4G;=Q  
@KTuG ?.  
  static holder _1; <R]m(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {s mk<NL  
u2oS Ci  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i wgt\ux.  
而不用手动写一个函数对象。 e,xL~P{|  
FMVAXOO  
lV$JCNe  
=HCEUB9Fs  
四. 问题分析 B-MS@ <2  
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。 ,a{85HLr]  
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。 .t_t)'L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5G`HJ6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hI:.Qp`r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [A7TSN  
l;iU9<~  
五. 问题1:一致性 ipwlP|UjQ5  
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?| z$?F^3>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ['IH*gi  
7 ~~ug  
struct holder _"1RidhH  
  { [<#j K}g  
  // Op%OQ14$  
  template < typename T > sG`x |%t  
T &   operator ()( const T & r) const X<L=*r^C,=  
  { >9{?&#]x  
  return (T & )r; SY +0~5E  
} f kZHy|m  
} ;  g{Hgs  
/TpTR-\I0  
这样的话assignment也必须相应改动: *D?_,s  
"U}kp#)  
template < typename Left, typename Right > l r&7 qu  
class assignment Vgm'&YT  
  { IEhD5?  
Left l; |8k1Bap`z  
Right r; Kv| x -_7  
public : /Q;wz!V$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q 6>eb  
template < typename T2 > G,)zn9X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ai_ve[A  
} ; o]<Z3)  
~!$"J}d}<  
同时,holder的operator=也需要改动: ,&_H  
X<%D@$  
template < typename T > Oh! {E5!)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [[$C tqLg  
  { '0HOL)cIz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =Wcvb?;*  
} }p~2lOI  
oPKLr31zt  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 p3M!H2W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 z5jw\jBD  
%zcA|SefP  
return l(rhs) = r; e(t}$Q=  
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。 e$~[\ w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d6J/)nl  
v6*0@/L M  
template < typename Tp > MNu0t\`p4  
class constant_t -uYxc=4Lh  
  { :*Wq%Y=  
  const Tp t; sM-,95H  
public : VhO%4[Jl  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l!tR<$|  
template < typename T > IbI0".o  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const GKt."[seV  
  { 36=aahXd\  
  return t; (uC8M,I\  
}  pQiC#4b  
} ; ]DNPG"  
]}v]j`9m%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b}K,wAx  
下面就可以修改holder的operator=了 pl]|yIZ  
KqFI2@v   
template < typename T > i=gZ8Q=H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const , #)d  
  { Lk(ESV;r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8c9HJ9vk  
} ~+Gh{,f  
WE) *~5  
同时也要修改assignment的operator() *~^63Nx!  
0>{ ]*  
template < typename T2 > uVEJV |^/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 27SHj9I  
现在代码看起来就很一致了。 hN3FH# YO  
r)^sHpK:`  
六. 问题2:链式操作 : B^"V\WE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |&#N&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。 ;5tOQ&p%v  
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。 ?%6oM  
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。 4zyQ"?A~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1iF=~@Nz_  
Pe _O(  
template < typename T > ,jY:@<n  
struct result_1 yT7$6x  
  { 'I$FOH   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J0!V(  
} ; 1B;2 ~2X  
RcYUO*  
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: R l ]x:  
IJ Jp5[w  
template < typename T > E{\CE1*  
struct   ref $lxpwO  
  { gC1LQ!:;Oi  
typedef T & reference; k6b ct@7  
} ; >$D!mraih  
template < typename T > vG_R( ]d  
struct   ref < T &> @62,.\F  
  { G Aj%o]}u  
typedef T & reference; Blxa0&3  
} ; od)TQSo  
&s".hP6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zH]oAu=H  
e0P[,e*0  
template < typename T > q/b+V)V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const IhNX~Jg'^  
  { 5MnP6(3$  
  return l(t) = r(t); l2Sar1~1  
} JQ%hh&M\0  
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。 'ZF6Z9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 LzU'6ah';5  
E f\|3D_  
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 ^2k jO/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Rt#QW*h\|i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YmC}q20;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 CP7Fe{P  
最后的布局是: @;4;72@O  
                Add =dAAb\:  
              /   \ 7p1Y g  
            Divide   5 u}%OC43  
            /   \ aGbG@c8PRi  
          _1     3 5SY%B#;5G  
似乎一切都解决了?不。 bWo  
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。 /WnCAdDgZ  
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。 F*KQhH7Gf  
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:  FSMM  
Ph=NH8  
template < typename Right > l2LQV]l  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E+/Nicn=  
Right & rt) const tc'iKJ5)  
  { :H&Q!\a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uz!8=,DFw  
} ({E,}x  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 u !BU^@P  
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 }=e  
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。  nYx /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。 @\g}I`_M  
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。 FsED9+/m  
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? !/p|~K  
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: )J 'F]s  
lq9|tt6Z  
template < class Action > nq!=9r  
class picker : public Action IH`Q=Pj  
  { FDl/7P`b(  
public : C'I&<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} sx#O3*'>1  
  // all the operator overloaded 76w[X=Fv  
} ; TDo)8+.2 z  
Y(Qb)>K  
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。 S(PV*e8  
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: J@-'IJ  
)]fiyXA  
template < typename Right > Z|_V ;*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const GKoYT{6  
  { O!"K'Bm  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  :tZsSK  
} dUv@u !}B  
wH|%3 @eJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cP?GRMX@}  
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。 y[i}iT/~  
c[-N A  
template < typename T >   struct picker_maker 7rdmj[vu  
  { Nr*l3Z>LD  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  LgF?1?  
} ; QP'sS*saJ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?6_]^:s  
  { Ic&~iqQ  
typedef picker < T > result; uj3`M9  
} ; #2^0z`-\_z  
F${sEtH  
下面总的结构就有了: Qf_N,Bq{a  
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。 X`g<"Ka  
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。 (1CP]5W  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5~h )pt47  
至此链式操作完美实现。 kqeEm {I  
$s _k/dM~&  
M]o]D;N~l  
七. 问题3 vl/!w2  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 }[eUAGhDU  
Zz} o  t  
template < typename T1, typename T2 > PY.HZ/#d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uf?;;wg  
  { sK%b16#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YIk@{V  
} r^Ra`:ca  
ft/k-64  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \IQG%L{  
Uc!k)o#=  
template < typename T1, typename T2 > 3N >V sl  
struct result_2 9Buss+K?/h  
  { ]2-Qj)mZ]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {m U%.5  
} ; @]Vcl"t  
jga; q  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? (*A@V%H  
这个差事就留给了holder自己。 1HO;~NJ]m  
    2(d  
UwW@}cy,L  
template < int Order > ;jgf,fbM  
class holder; pBAAwHD  
template <> `RY}g;  
class holder < 1 > DQ0S]:tC  
  { ZW?h\0Hh  
public : -9 LvAV>  
template < typename T > #btz94/~O  
  struct result_1 /5E0'y,|P  
  { ;I5P<7VW  
  typedef T & result; UovN"8W+  
} ; YAXd   
template < typename T1, typename T2 > F(1E@xs  
  struct result_2 S<(i/5Z+  
  { d\qszYP[  
  typedef T1 & result; EF&CV{Sw  
} ; .+>fD0fW7Y  
template < typename T > fm Yx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GpPM?  
  { i?B<&'G  
  return (T & )r; T ?Om]:j  
} 7s%D(;W_Mo  
template < typename T1, typename T2 > 3z0Bg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X#T|.mCdC  
  { 6c+29@  
  return (T1 & )r1; ~0CNCP  
} Y1lUO[F j  
} ; \X %#-y  
qdQ4%,E[  
template <> ?n<F?~  
class holder < 2 > "6]oi*_8  
  { to13&#o  
public : !9gpuS[  
template < typename T > ^%*qe5J  
  struct result_1 y a$yRsd`  
  { yPfx!9B  
  typedef T & result; ty!DMg#  
} ; 6\l F  
template < typename T1, typename T2 > t _ CMsp  
  struct result_2 #>_t[9;  
  { .;31G0<w2  
  typedef T2 & result; t[k ['<G  
} ; h<3bv&oI .  
template < typename T > Rm3W&hQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zecM|S_  
  { YQ+8lANC  
  return (T & )r; X%-"b`  
} 7Vf XE/  
template < typename T1, typename T2 > XSx!11  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &H+ wzx<  
  { o?O ZsA  
  return (T2 & )r2; lLVD`)  
} R)d_0Ng  
} ; 3B[tbU(  
dDiy_Q6  
&pl)E$Y  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 &T-:`(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "viZ"/ ~6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xe OfofC(l  
@/aJi6d"^E  
return l(i, j) = r(i, j); bHq.3;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) YeJTB}  
`!N.1RP _  
  return ( int & )i; Wv5=$y  
  return ( int & )j; >mQD/U  
最后执行i = j; a%y*e+oM  
可见,参数被正确的选择了。 NjS<DzKhK  
{<IHiB35q  
gT[]"ZT7  
6jMc|he  
gRs @T<k2  
八. 中期总结 %>nAPO+e  
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: F6{ O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _0[s]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hJFxT8B/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "pX|?ap  
Lniz>gSc  
;U0w<>4L  
J}Z\I Y,  
`$4wm0G|  
uj}%S_9  
九. 简化 y2g)*T!m  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 &B8x0 yi  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5:+x7Ed  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: REc90v2"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Aa-OMo;~  
  +-*/&|^等 Gf7r!Ur;g  
2. 返回引用。 3-y2i/4}$  
  =,各种复合赋值等 V 7 p{'C   
3. 返回固定类型。 cgcU2N6y;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9R+ qw  
4. 原样返回。 varaBFD  
  operator, 1h]nE/T.O  
5. 返回解引用的类型。 ).Z U0fV  
  operator*(单目) f U<<GK70  
6. 返回地址。 UM1h[#?&V)  
  operator&(单目) d|tNn@jN  
7. 下表访问返回类型。 z\k 6."e_&  
  operator[]  ^~B#r#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 WYvcN8F  
  operator<<和operator>> f#38QP-T  
<@>icDFEHn  
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。 *Ta {  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: u<\Sf"fs  
2zsDb'r  
template < typename Left > $*fEgU% c  
struct value_return \J~@r1  
  { 7CU<R9Kl  
template < typename T > 6C_H0a/h&  
  struct result_1 HlxgJw~<  
  { lE bV)&'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tTq2 AR|  
} ; +s+E!=s  
d<_IC7$u>  
template < typename T1, typename T2 > 5p.#nc!;y  
  struct result_2 lA,[&  
  { O2Y1D`&5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9j5k=IXg#a  
} ; 2Zq_zvKUt  
} ; ;k1VY Ie}  
#%CB`l  
<7%#RJwe  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (^|vN ;  
0;5qo~1  
下面我们来剥离functor中的operator() utdus:B#0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0d,&)  
 =VSUE Pq  
return l(t) op r(t) E_xCRfw_i]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AhV V  
return op l(t) P#KT lH  
return op l(t1, t2) mnYzn[d3U  
return l(t) op *]S&V'Di  
return l(t1, t2) op Nk\/lK\  
return l(t)[r(t)] I~M@v59C  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F{17K$y  
ti ic>j\D  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: . P! pC  
单目: return f(l(t), r(t)); p ^I#9(PT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]1bNcq2I  
双目: return f(l(t)); eeUEqM$7EX  
return f(l(t1, t2)); :N=S nyz  
下面就是f的实现,以operator/为例 I!p[:.t7  
Qv;^nj{\qV  
struct meta_divide 3r2e_?m  
  { >s%m\"|oh  
template < typename T1, typename T2 > }@A{'q5y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) V*+Z=Y'  
  { 'oM&Ar$  
  return t1 / t2; /pgn?e'lk  
} yMe;  
} ; DUs0L\  
,h9N,bIQg  
这个工作可以让宏来做: )O6_9f_  
]%6XE)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <`=(Ui$fD  
template < typename T1, typename T2 > \ O&PrO+&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jW.IkG[|  
以后可以直接用 WD'[|s\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) m@c\<-P  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /80RO:'7  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) \ci[<CP  
=(as{,j  
D"s ]dQ$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 6  8a  
`yua?n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RATW[(ZA  
class unary_op : public Rettype uPL|3ACS  
  { 0(az80 p  
    Left l; idP2G|Z  
public : 5l /EZ\q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w;DRC5V>  
}Lb[`H,}A  
template < typename T > ~i9'9PHX@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `^CIOCK%  
      { y[~w2a&+  
      return FuncType::execute(l(t)); l%xjCuuhU  
    } gY!#=?/S  
,gbQqoLV  
    template < typename T1, typename T2 > Q\GSX RP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +m1y#|08  
      { >0jg2vqt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &/]g@^h9  
    } )p+6yH  
} ; \m3ca-Y  
0r'<aA`=I  
aiwKkf`\  
同样还可以申明一个binary_op J4^aD;j  
]w9\q*S]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > De:| T8&  
class binary_op : public Rettype HF]|>1WV[  
  { q5ja \  
    Left l; QMWDII&t  
Right r; 4A~1Z,"%v(  
public : DH{^9HK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ycSC'R  
g/e2t=qP  
template < typename T > ]='zY3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tFYo d#  
      { Kv>P+I'|r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @vkO(o  
    } ` @Tl7I\  
 ,7w[r<7  
    template < typename T1, typename T2 > m?pm)w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <aGfQg|554  
      { Zdll}nO"E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -_"6jU  
    } :]k`;;vh  
} ; gKWsmx!["  
U8R*i7  
OykYXFv*  
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 3=xN)j#B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >]S-a-|Bp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _ -C{:rV  
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。 `oGL==  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I<^&~==  
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。。。 %cFqD &6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 O7D61~G]  
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) ;dE'# Kb  
下面是修改过的unary_op ;ax%H @o  
z)U/bjf  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Sk|DVV $  
class unary_op wDz}32wB  
  { UbSAyf  
Left l; ftwn<B  
  ,f?+QV\T.  
public : f{eMh47 NC  
U *']7-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^ woCwW8n  
tunjV1 ,]  
template < typename T > Z@{e\sZ)  
  struct result_1 d\A!5/LG  
  { ),]XN#jp(u  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; g|rbkK%SoE  
} ; :B"Y3~I  
9L9+zs3 k  
template < typename T1, typename T2 > On4tK\l @  
  struct result_2 TIre,s)_  
  { 2u?k;"]V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f15f)P  
} ; |w w@V<'/#  
1a>TJdoa  
template < typename T1, typename T2 > Q% LQP!Kg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UUaC@Rs2  
  { ud,=O X q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~Ddlr9Ej  
} yV/A%y-P  
# 8fq6z|JZ  
template < typename T > @Rp#*{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nr#" 5<W  
  { 2E*h,Mo  
  return OpClass::execute(lt(t)); }SZU'lYHoM  
} c6_i~0W56  
IFfB3{J  
} ; U+wfq%Fz  
$F/Uk;*d!  
yTwtGo&  
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 $Y9Wzv3Ra  
好啦,现在才真正完美了。 A-om?$7  
现在在picker里面就可以这么添加了: +Ssu^ >D  
n+9rx]W,  
template < typename Right > -K*&I!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !au%D?w  
  { N497"H</  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I` +%ab  
} qGrUS_~q*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ?KMGk]_<  
!H/5Ud9  
VYC$Q;Z  
ipdGAG  
C|hD^m  
十. bind 1}Mdo&:t  
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。 fA{t\  
先来分析一下一段例子 .tH[A[/1 a  
Tj v)jD  
]mSkjKw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} t],5{UF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jNu`umS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Lx#CFrLQ*  
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。 .R5(k'g?  
我们来写个简单的。 6h%_\I.Z[[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /_.1f|{B  
对于函数对象类的版本: ?f'iS#XL  
 mX&!/U  
template < typename Func > vS'l@`Eg]  
struct functor_trait g ;To}0H  
  { j'M=+  
typedef typename Func::result_type result_type; (>a8h~Na  
} ; !bg2(2z  
对于无参数函数的版本: \mGo k<b4  
.qAlPe L:  
template < typename Ret > $G}!eV 6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d:SLyFD$q  
  { h}SP`  
typedef Ret result_type; c|KN@)A  
} ; ?4A$9H  
对于单参数函数的版本: z(g6$Y{  
~H1 ZQ[  
template < typename Ret, typename V1 > MR`lF-|a|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5%1a!M M M  
  { }I>h<O  
typedef Ret result_type; b^q8s4(   
} ; i}E&mv'  
对于双参数函数的版本: +fRABY5C  
$l+DkR+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +\/1V`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Wt 1]9{$  
  { |(77ao3  
typedef Ret result_type; Iq["(!7E5  
} ; SL ) ope  
等等。。。 i4s_:%+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eb#p-=^KP  
+u\kTn  
template < typename Func > 8 LH\a.>  
struct func_return )Lb?ZXT3  
  { 2vh@KnNU  
template < typename T > "f|xIK`c  
  struct result_1 wpI_yp  
  { D8*t zu-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; & @rXt!  
} ; Wv7hY"  
iPeW;=-2Wk  
template < typename T1, typename T2 > [8v>jQ)  
  struct result_2 Um2RLM%  
  { _6!@>`u~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v-ZTl4j$  
} ; -J' 0qN!  
} ; Zc|V7 +Yx  
Y7_2pGvZ  
Z;M th#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c]]e(  
Yx3ivjX.>  
template < typename Func, typename aPicker > -.!+i8d>  
class binder_1 :pXY/Pa  
  { KMll8X  
Func fn; }|u>b!7_.  
aPicker pk; Ygs:Ox"[-G  
public :  JcJc&cG  
 up==g  
template < typename T > PL|zm5923  
  struct result_1 d$qi. %<kh  
  { nBkzNb{"AZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; LTlbrB  
} ; r<9G}9  
8_:j.(n  
template < typename T1, typename T2 > =V>inH  
  struct result_2 )&vuT q'7'  
  { e<+$E%"7hS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Rx,5?*b$  
} ; g)L<xN8  
[M/0Qx[,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;m#_Rj6  
?mn&b G  
template < typename T > ?R":"*eu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )\RG NJMC  
  { M'|?* aNK  
  return fn(pk(t)); !=bGU=^  
} ;}KT 3Q<^  
template < typename T1, typename T2 > Y?#aUQc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u8r<B4k  
  { B]#^&89wG)  
  return fn(pk(t1, t2)); GFTOP%Tgl  
} 8Ao-m38  
} ; ;q&uk -  
U uEm{  
Dt:NBN  
一目了然不是么? /1h ${mo~  
最后实现bind D5"Xjo*  
MN^d28^/  
m(KBg'kQ  
template < typename Func, typename aPicker > !x[].Urj  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6`WI S4  
  { Mi)h<lY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8DGPA  
} Z>PS>6  
4QBPN@~t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6Wk9"?+1  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 noZ!j>f{@l  
SQT]'  
十一. phoenix XIBm8IkF  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g#lMT%  
kca#ssN  
for_each(v.begin(), v.end(), /*e6('9s  
( ~?z u5,vb  
do_ Aaug0X  
[ S{jm4LZ  
  cout << _1 <<   " , " i6P'_  
] p735i`8  
.while_( -- _1), t03T1.:(Mg  
cout << var( " \n " ) 66{Dyn7J~  
) Ia j`u  
); 4 z^7T  
3R<VpN){  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: PwnfXsR  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor dR!x)oO=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _%KRZx}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: rEwd76?  
Zx Ak  
3w}ul~>j  
template < typename Cond, typename Actor > #ON^6f2  
class do_while VQ;'SY:`  
  { "EBCf.3-  
Cond cd; Q9k;PJ`@  
Actor act; ^VsE2CX  
public : WDJ rN  
template < typename T > /BwG\GhM  
  struct result_1 1h3`y  
  { lUIh0%O  
  typedef int result_type; sspGB>h8l  
} ;  y7vA[us  
4m!w<c0NL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} } 8[  
/^$n&gI  
template < typename T > PQ2rNY6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a y$CUw  
  { bFVY&  
  do qRL45[ K  
    { Ac'pu,v  
  act(t); gjzU%{T ?  
  } ',!>9Dj  
  while (cd(t)); NAX`y2z  
  return   0 ; (Rsf;VPO  
} {wD:!\5  
} ; e"|ZTg+U  
i,2eoM)FB  
3LZvlcLb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mhI   
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。 {7Hc00FM  
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。 7c83g2|%   
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。 d%:J-UtG"  
下面就是产生这个functor的类: eq@-J+  
`SQobH  
vr4{|5M  
template < typename Actor > CYYo+5x  
class do_while_actor O-ppR7edh  
  { oG\lejO  
Actor act; <B!DwMk;.  
public : NH4T*R)Vz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} U6#9W}CE  
:OV6R ,  
template < typename Cond > [Pl''[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B & ]GGy  
} ; n7.85p@ua  
vs@u*4.Ut<  
<8^ws90Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5 p ,HkV  
最后,是那个do_ u7  
Bm;: cmB0e  
.:O($9^Ho  
class do_while_invoker :r7!HG _  
  { SPm2I(at7  
public : <j1r6.E)  
template < typename Actor > "JE->iD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K5F;/ KR"  
  { ^ywDa^;-  
  return do_while_actor < Actor > (act); uSv]1m_-]  
} H.[nr:  
} do_; %<`sDO6Q?  
>J#/IjCW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? GK [Hs 1/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Jv kTfTE7  
最后来说说怎么处理break和continue #'n.az=1  
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。 BS%pS(  
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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