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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda # >L^W7^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 FQ6{NMz,h  
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, mRC6m K>  
"ku ?A^f  
b>"=kN/  
+UC-  
  class filler 9x9~u8j  
  { b0"R |d[i  
public : z9[BQ(9t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5$p7y:  
} ; %.;`0}b  
zWEt< `1M  
{`CmE/`{  
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: \%011I4  
Cz1o@ rt  
7e D<(  
"<I*ViZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ia}V8i  
mBZg(TY  
$f]dL};  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vx8-~Oq{|;  
5(sWV:_2  
X[ up$<  
ON/U0V:v  
二. 战前分析 7*&$-Hv  
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。 R-2V C  
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 +HOHu*D  
kan4P@XVS  
q-)Ynp4'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); />\6_kT  
  /* --------------------------------------------- */ P1f@?R&t+  
vector < int *> vp( 10 ); 9F^rXY.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4?)-;Hx_X  
/* --------------------------------------------- */ $5n6C7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )0W-S9e<  
/* --------------------------------------------- */ nd/.]"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); f.&((z?rC  
  /* --------------------------------------------- */ hB)TH'R{:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~)\E&c  
/* --------------------------------------------- */ YZH &KGY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); pl.K*9+  
bAa+MB#A  
1SYBq,[])  
3l8k O  
看了之后,我们可以思考一些问题: U F ]g6u  
1._1, _2是什么? j >wT-s  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ) HN,Az"  
2._1 = 1是在做什么? ADQ#qA,/  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ~Uz1()ftz  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 BRg(h3 ED  
m|5yET  
T@ecWRro  
三. 动工 CkJ\v%JAW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zz 1e)W/  
6 -\ghPo  
K!MIA  
P}Ud7Vil;l  
template < typename T > v3vQfcxR  
class assignment a8Q=_4 l  
  { *Bgk3(n)  
T value; C/{tvY /o  
public : C;&44cU/]  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2 Xt$KF,?  
template < typename T2 > gVs8W3GW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } j5yxdjx9  
} ; `V1D &}H+G  
DfNX@gbo  
wwtk6;8@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 </OZ,3J=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [e:mRMi  
cF7efs8u  
_m+64qG_8'  
itmdY!;<  
  class holder c9 UJ=  
  { C)r!;u)AZH  
public : )OAd[u<  
template < typename T > HJn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6] ~g*]T  
  { I<'wZJRRa  
  return assignment < T > (t); wlM"Zt  
} '01ifA^  
} ; 3',|HA /x  
cG"+n@ \  
q DQ$Zq[  
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: (>E 70|T  
YuZxKuGy  
  static holder _1; h7( R/Rf  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [a&|c%h  
Kug_0+gI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @@,l0/  
而不用手动写一个函数对象。 J8T?=%?=  
i9NUv3#  
8}& O7zO?  
Q)7iu  
四. 问题分析 i U^tv_1  
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。 n6PXPc  
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。 Wn(pz)+Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a| *{BlY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Pw^ lp'dO  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /5ngPHy&  
,<[Q/:}[  
五. 问题1:一致性 #)aUKFX  
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?| qjsS2,wM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qeK_w '  
a)+;<GZ~  
struct holder &uh|! lD  
  { gg>O:np8  
  // N{}XHA  
  template < typename T > &TmN^R>  
T &   operator ()( const T & r) const )F\tU  
  {  [>IAS>  
  return (T & )r; TNA?fm  
} ^6*2a(S&  
} ; D0(%{S^  
pq 4/>WzE  
这样的话assignment也必须相应改动: *CHLs^)   
l .8@F  
template < typename Left, typename Right > 9'tElpDJ6#  
class assignment 0-ISOA&  
  { e12.suv  
Left l; ,\ y)k}0lH  
Right r; ^Z:oCTOP  
public : |U*wMYC  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Le&SN7I  
template < typename T2 > :27GqY,3sK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^f:oKKaAW;  
} ; 9o|=n'o  
RR u1/nam  
同时,holder的operator=也需要改动: \ /3Xb  
c2aX_ "  
template < typename T > lkNaSz[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const FOB9J.w4  
  { o`hVI*D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3jMHe~.E<  
} Nf.6:=  
|{ E\ 2U  
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。 7B@[`>5?%L  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8lAs~c  
['p%$4i$  
return l(rhs) = r; ,G,'#]  
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。 ku=o$I8K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 86bl'FdKS  
0/7y&-/(  
template < typename Tp > t2)S61Vr  
class constant_t zmV5k  
  { iNn]~L1  
  const Tp t; pBW|d\8  
public : [X +E  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ! &f(X s  
template < typename T > aJ[K'5|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =.q Zgcg  
  { so~vnSQ!x  
  return t; f9A^0A?c  
} *\9JIi 2  
} ; [ugBVnma  
Tk[`kmb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ( Z-~Eh  
下面就可以修改holder的operator=了 wB(A['k  
>Ux5UD  
template < typename T > $O}:*.{(W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W0vdU;?%  
  { j7&57'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !!NVx\a  
} crV2T  
~-r*2bR  
同时也要修改assignment的operator() Q fI =  
dA;f`Bi;Q  
template < typename T2 > cN/8 b0C  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v!oXcHK/  
现在代码看起来就很一致了。 7O3\  
sq6|J])GgU  
六. 问题2:链式操作 l56D?E8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yFp8 >  
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#3& R]p  
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。 ~(2G7x)  
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。 `mU'{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /IDfGAE  
JFw<Po,MEa  
template < typename T > N O|&nqq,>  
struct result_1 1b)^5U ;  
  { ]AlRu(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tOn_S@/r  
} ; mT8")J|2  
'Wv=mBEfZ  
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: YN Lc )  
$<jI<vD+:  
template < typename T > ,(0q  
struct   ref Go>_4)jy  
  { v1 h*/#  
typedef T & reference; 5f&+(Wqw  
} ; =i jGB~  
template < typename T > D'y/ pv}!  
struct   ref < T &> `>^2MHF3LT  
  { !"\UT&  
typedef T & reference; Q<$I,C]  
} ; 1n7tmRl  
HbWl:yU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +R}(t{b#  
y:Ycn+X.  
template < typename T > Q>y2C8rnJ/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0m?v@K' l  
  { Snx_NH#tA  
  return l(t) = r(t); n,eO6X 4  
} sMh3IL9(*  
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。 zItf>j7|Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;5 W|#{I  
RH+3x7 l  
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 ]Y!$HT7\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L5C4#X  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 a@_.uD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q>s>@hw  
最后的布局是: J[fjl 6p  
                Add "i$Av m  
              /   \ GJW>8*&&(  
            Divide   5 0tVZvXgTu  
            /   \ A-:58Qau+  
          _1     3 P@LYa_UFsN  
似乎一切都解决了?不。 /YYI 4  
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。 eaQ)r?M  
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。 4}B9y3W:v  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Y>z~0$  
xk=5q|u_-  
template < typename Right > FVkb9(WW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9j458Yd4*  
Right & rt) const -~Kw~RX<(  
  { w|?<;+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i,>yIPBU!  
} lb3:#?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 h%MjVuLn  
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。 D_r&B@4w  
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。 F"xD^<i  
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。 qX[a\HQa  
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。 L~fx VdUz  
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? 'r6s5 WC  
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: } y@pAeS,  
9:N@+;|T  
template < class Action > !MoJb#B3^]  
class picker : public Action ,a&N1G.  
  { YX38*Ml+V  
public : a[iuE`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Wi_5.=  
  // all the operator overloaded V,?i]q;5  
} ; _gZ8UZ)  
co<-gy/mCR  
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。 6tXx--Nh  
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: ] fz0E:x  
-?gr3rV@  
template < typename Right > !|K~)4%rj  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const t b5k|  
  { mB &nN+MV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <H3njv  
} Oz{.>Pjn^o  
$PA=7`\MP/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > z6e)|*cA$  
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。 '6Dt@^-PZ  
uKF?UXc  
template < typename T >   struct picker_maker ^LgaMmz  
  { W,~s0a!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dj,7lJy  
} ; ^b=]=w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q7oJ4rIP  
  { @cNBY7=  
typedef picker < T > result; (CKx s I@  
} ; | _/D-m*  
Z(LDAZG  
下面总的结构就有了: vUD,%@k9  
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。 .),%S}  
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。 6||zwwk'.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T;D`=p#  
至此链式操作完美实现。 |}zvCD  
k{ >rI2;  
WbZ{) i  
七. 问题3 vaQZ1a,  
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。 %Hdg,NH  
-AwR$<q'  
template < typename T1, typename T2 > 0&$+ CWSM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .])ubK_9  
  { b Z c&uq_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); p-n_ ">7  
} seWYY $$  
AD$k`Cj  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: O8+e: K[D  
K|$Dnma^n  
template < typename T1, typename T2 > Ep-{Ew{T_=  
struct result_2 Qo+_:N  
  { |@pJ]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S^|Uzc  
} ; 0JTDJZOz@#  
et]- ;(M  
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? b%>vhj&F  
这个差事就留给了holder自己。 bv$g$  
    H|>dF)%pj  
'/+l\.z"&  
template < int Order > %0 (,f  
class holder; Ro :/J  
template <> Y; =y-D  
class holder < 1 > Omo1p(y  
  { vU Bk oC2Q  
public : =1 g  
template < typename T > n,sl|hv2U  
  struct result_1 =KJK'1m9  
  {  4"72  
  typedef T & result; TTcMIMyLT  
} ; YGrmco?G  
template < typename T1, typename T2 > $7~ k#_#PC  
  struct result_2 :NJb<%$  
  { c/.U<  
  typedef T1 & result; D%k%kg0,  
} ; ,[enGw  
template < typename T > )M(;:#le  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]CyWL6 z  
  { INrl^P*  
  return (T & )r; cl4`FU  
} ?2hoY  
template < typename T1, typename T2 > [/ uqH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I$sJ8\|gw'  
  { "3CQ0  
  return (T1 & )r1; 0-#SvTf>;:  
} vum6O 3  
} ; H%NP4pK  
KJc fbZ~  
template <> t4)~A5s  
class holder < 2 > o>x*_4[  
  { i/;Ql, gm  
public : [ L% -lJ  
template < typename T > 1(0LX^%  
  struct result_1 #JVw`=P  
  { xVHZZ?e  
  typedef T & result; ^qXc%hjg  
} ; (Qmpz  
template < typename T1, typename T2 > 1~\YJEsb}d  
  struct result_2 xaQ]Vjw  
  { ` MIZqHM @  
  typedef T2 & result; +O P8U]~  
} ; AcV 2l  
template < typename T > 9`kxyh</  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j4H]HGHv  
  { [#$:X+lw  
  return (T & )r; *gMo(-tN  
} _jt>%v4}4  
template < typename T1, typename T2 > 2lNZwV7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7+wy`xi  
  { @]yd Wd  
  return (T2 & )r2; ``?] 13XjK  
} M qq/k J  
} ; rhU]b $A  
\fG?j@Qx  
A?[06R5E#  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ZN75ON L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kj_ o I5<'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y?Ph%i2E  
ST'M<G%4E  
return l(i, j) = r(i, j);  ! K:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2LS03 27  
nojJGeW%  
  return ( int & )i; ktX\{g!U  
  return ( int & )j; Ax &Z=  
最后执行i = j; @H%)!f]zWt  
可见,参数被正确的选择了。 NzB"u+jB  
.$nQD.X  
Q;A1&UA2  
:u$nH9kwv  
-Lh\]  
八. 中期总结 4cC  
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: [JI>e;l C:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rN0G|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 z|,YO6(L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1.p2{  
La&?0PA  
epw*Px  
G Y??q8  
~*aPeJ  
PvW {g5)S  
九. 简化 Cu*+E%P9`  
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。 88%7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )S41N^j.  
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: 2>%|PQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1+wmR4o  
  +-*/&|^等 FDfLPCQm  
2. 返回引用。 qfJi[8".  
  =,各种复合赋值等 &>Zm gz  
3. 返回固定类型。 KO*# ^+g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) aU&p7y4C@  
4. 原样返回。 %t&   
  operator, l|WdJn o  
5. 返回解引用的类型。 K&T[F!  
  operator*(单目) |"}F cS y  
6. 返回地址。 IXjFK  
  operator&(单目) O9%`G  
7. 下表访问返回类型。 >9-$E?Mt  
  operator[] ..FEyf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Q,pnh!.-c  
  operator<<和operator>> o[$~  
0v7#vZ  
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。 j@g`Pm%u`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: aCxF{>n  
@4)NxdOE  
template < typename Left > dnEIR5%+.  
struct value_return f\p#3IwwH  
  { 244[a] %&;  
template < typename T > n 0/<m.  
  struct result_1 AW{"9f4  
  { 7'IcgTWDZy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "Zh3,  
} ; 2Dc2uU@`r  
>z #^JR\6  
template < typename T1, typename T2 > CjRU3 (Q  
  struct result_2 !841/TRb  
  { G4&vrM,f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *'i9  
} ; l & A8P  
} ; X }V}%  
QUQw/  
19h@fA[:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +,g3Xqs}X  
ax)>rP,V  
下面我们来剥离functor中的operator() e=ITAH3b  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]z77hcjB1  
{s7 3(B"  
return l(t) op r(t) l('@~-Zy  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) o;kxu(>yL'  
return op l(t) @ajt D-_2  
return op l(t1, t2) \rpXG9  
return l(t) op -~_[2u^3  
return l(t1, t2) op [r#m +R"N  
return l(t)[r(t)] @S<6#zR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M*gbA5  
]&;K:#J  
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: Q\W?qB_  
单目: return f(l(t), r(t)); ljP<WD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f1$'av  
双目: return f(l(t)); 8a8CY,n{  
return f(l(t1, t2)); ?hmuAgOtbh  
下面就是f的实现,以operator/为例 cjp~I/U  
~K/_51O'  
struct meta_divide 91#rP|88;  
  { y*#YIS56I  
template < typename T1, typename T2 > j 06 mky  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]r\FC\n6e  
  { >bFrJz}  
  return t1 / t2; jwL\|B oE  
} oTN:Q"oK7?  
} ; koa-sy)#L  
hiKyU! )Hv  
这个工作可以让宏来做: a=4 `C*)  
{ePtZyo0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8n,/hY>w  
template < typename T1, typename T2 > \ QJy1j~9x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dKQu  
以后可以直接用 2!_DkE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q~f mVWq  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xj[v$HP  
(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。。。) az1#:Go  
o1Krp '*  
d{Cg3v`Rd  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 I {%Y0S  
Yosfk\D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @u @,Edh  
class unary_op : public Rettype n-u HKBq  
  { L0)w~F ?m  
    Left l; MCAWn H  
public : Urz9S3#\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jf.WmiDC  
ti^=aB   
template < typename T > SyI\ulmL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V-(*{/^"  
      { 9vP#/ -g  
      return FuncType::execute(l(t)); 7_R[ =t  
    }  {DD #&B  
Pm]lr|Q{I  
    template < typename T1, typename T2 > ..R JHa6B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vScEQS$>  
      { 1QPz|3f@\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l{gR6U{e  
    } )3WUyD*UZN  
} ; C/4r3A/u  
{PkR6.XhR  
t`Rbn{   
同样还可以申明一个binary_op EbeSl+iMx_  
"g*`G<W_s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <=Saf.  
class binary_op : public Rettype P]iJ"d]+X  
  { `oTV)J'~  
    Left l; D~FIv  
Right r; vJ{F)0 K  
public : nIZsKbnw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DL#y_;#3_  
eE_$ADEf  
template < typename T > OnH3Ss$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k8!:`jG  
      { ILx4 [m7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k(M"k!M  
    } Q-B/SX)!/  
b%KcS&-6  
    template < typename T1, typename T2 > [%P[ x]-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j rxq558  
      { oVr:ZwkG3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YCVT0d  
    } 0Y'ow=8M  
} ; F-F1^$]k  
3ZbqZ"rE  
 7|yEf  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 'BUfdb8d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F2MC)&#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) cNikLd~?A  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 )G;H f?M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! lWH#/5`h  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 {>PEl; ,-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yeMe2Zx  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ZNl1e'  
下面是修改过的unary_op k'*vG6!  
JIjo^zOXsc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > XZS%az1%  
class unary_op ;at1|E*  
  { '? -N  
Left l; `DE_<l  
  %iME[| u&  
public : s(ap~UCOw  
Tm9sQ7Oj(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M IyT9",Pl  
eh>FYx( S  
template < typename T > IlwHHt;njp  
  struct result_1 c<lEFk!g  
  { R^=v&c{@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; WgG$ r  
} ; Um4DVg5  
=}@1Z~  
template < typename T1, typename T2 > 4;>HBCM4-  
  struct result_2 "'GhE+>Z  
  { uL@%M8n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `8tstWYa]Y  
} ; LE)$_i8gX  
<`G-_VI  
template < typename T1, typename T2 > ZR-64G=L,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1G67#L)USq  
  { | lZJt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); KT*>OYI  
} +V9xKhR;x  
: bi(mX7t  
template < typename T > eX lJ=S}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gg]Jp:GF  
  { ]zCD1 *)  
  return OpClass::execute(lt(t)); KF5r?|8 M  
} 6`G8UDK>F  
-'L~Y~'.  
} ; &cJ?mSI  
Yh;(puhyA  
*9w-eK1{  
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 aG]^8`~>'  
好啦,现在才真正完美了。 R*FDg;t4  
现在在picker里面就可以这么添加了: $o;c:Kh$$  
O:a=94  
template < typename Right > a j$& 9][  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bJ"2|VNH(  
  { }QQl.'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [okV[7  
} b%"/8rK  
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。 5eF tcK  
XUR#|  
76o[qay  
:@E^oNKa0  
- "2 t^ Q  
十. bind <_*5BO  
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。 CK4#ZOiaa  
先来分析一下一段例子 }uaFmXy3  
edpRx"_  
Xa ;wx3]t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vmOye/?k  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5"!K8 N  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 o.|36#Fa  
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。 ;"EDFH#W  
我们来写个简单的。 Xq37:E2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Y:Lkh>S1Q  
对于函数对象类的版本: 2Q%M2Ua  
ds+2z=!!e  
template < typename Func > |d6/gSiF  
struct functor_trait *M:p[.=1  
  { 67}8EV!/k  
typedef typename Func::result_type result_type; qQo*:3/];  
} ; o@j!JI&  
对于无参数函数的版本: 'zMmJl}\vd  
eW3?3l`fvt  
template < typename Ret > CV{ZoY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4z~;4   
  { .9g :-hv  
typedef Ret result_type; sH1 ucZ>9Y  
} ; }lJ|nl`c  
对于单参数函数的版本: ^Dfqc-]  
ErsJWp  
template < typename Ret, typename V1 > 4 PU@W o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _:Y| a>  
  { ,1<6=vL  
typedef Ret result_type; gr.G']9lNq  
} ; &lzCRRnvt  
对于双参数函数的版本: z1tCSt}7f  
*?Wr^T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > r,vSDHb`j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > r<P?F  
  { r"x}=# b!  
typedef Ret result_type; $}YN`:{  
} ; @&Yl'&pn-R  
等等。。。 K h&a#~c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ci 22fw0  
Y1qbu~!  
template < typename Func > +>a(9r|:  
struct func_return UA0( cK  
  { f!GFRMM1  
template < typename T > a~-k} G5  
  struct result_1 u^VQwu6?G  
  { %JA^b5''  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'q8:1i9\[  
} ; 7vGAuTfi/@  
1mfB6p1Z(  
template < typename T1, typename T2 > j \ #y  
  struct result_2 {K/xI  
  { 8N#.@\'kz.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "oR%0pU*  
} ; 4Xv."L  
} ; [e:ccm  
'^2bC  
"88<{xL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &&96kg3  
b|@f!lA  
template < typename Func, typename aPicker > +~lPf.  
class binder_1 "!Hm.^1  
  { Nlm3RxSn  
Func fn; }~<9*M-P  
aPicker pk; :pP l|"  
public : _]+ \ B  
: +fW#:  
template < typename T > P>*`<$FR  
  struct result_1 >+ Im:fD  
  { Hegj_FQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r"KW\HN8  
} ; FJsg3D*@J  
xw1n;IO4  
template < typename T1, typename T2 > Bjb8#n04  
  struct result_2 p,OB;Ncf/  
  { XO/JnJ^B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $\nAGmp@  
} ; CX>QP&Gj  
`ItPTSOi  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E-$N!KY  
lhFv2.qR  
template < typename T > Ar[$%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const - I j  
  { 'c/Z W  
  return fn(pk(t)); 4Mj cx.21  
} "nn>I}jK  
template < typename T1, typename T2 > XSo$;q\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9m2Yrj93  
  { :k oXS  
  return fn(pk(t1, t2)); X&|y|  
} W}>wRy  
} ; h%%dRi  
I(cy<ey+e  
Y'75DE<BC  
一目了然不是么? S-M| 6fv  
最后实现bind ) N8 [@  
rW~hFSrV[o  
A 11w{`EM  
template < typename Func, typename aPicker > +, SUJ|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j"8f,er  
  { 8hTtBa  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Eagl7'x  
} (#dwIBBFt  
.3{PgrZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /G zA89N(  
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。 Slk__eC  
AjTkQ)  
十一. phoenix Z# +{ksU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Yt 9{:+[RK  
f`8]4ms"  
for_each(v.begin(), v.end(), 3Ishe"  
( (-RZ|VdYg  
do_ R3HfE*;Z  
[ 'w'P rM,:  
  cout << _1 <<   " , " rQ^X3J*`  
] w3l+BUn:X  
.while_( -- _1), 0>  
cout << var( " \n " ) *r b/BZX{  
) i|z=q  
); &0E>&1`7  
wkO8  
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: y+ZRh?2  
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 .,)C^hs@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 j^t#>tZS  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O4Wn+$AN  
m+f?+c6  
ICJp-  
template < typename Cond, typename Actor > '7+e!>"  
class do_while qjK'sge/  
  { Mr5E\~K>s  
Cond cd; #cN0ciCT'  
Actor act; mfYY?]A*+  
public : NTnjVU }  
template < typename T > B74L/h  
  struct result_1 2D5S%27,  
  { 7J 0=HbH  
  typedef int result_type; SR,id B&i  
} ; U_/sY9gz(  
C*;g!~{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {uurM` f}:  
+=XDNSw  
template < typename T > k`LoRqF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8"d0Su4r  
  { uQ^r1 $#  
  do rf2+~B{$,  
    { mSn>  
  act(t); 6x1 !!X+)+  
  } ~0mO<0~  
  while (cd(t)); C%s+o0b  
  return   0 ; -&PiD  
} CM}1:o<<N  
} ; '$5.{o`s*1  
`+IB;G1  
ohK_~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). * u_ nu>  
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。 ?\GILB,  
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。 _JlbVe[<  
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。 '@Zau\xC  
下面就是产生这个functor的类: `rt  
6mP s;I  
EXlmIY4  
template < typename Actor > }GIwYh/  
class do_while_actor $T\W'W R>  
  { ?(9/V7HQ.5  
Actor act; R{s&6  
public : 7 Jxhn!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8p4J7 -  
TU6e,G|t  
template < typename Cond > 'z=WJV;Vs  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1Sk=;Bic  
} ; & PHejG_#  
Xb0$BAP  
AT){OQF8&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?2hS<qXX  
最后,是那个do_ =oZHN,  
{Y>5 [gp  
#6<  X  
class do_while_invoker ^Eu]i  
  { P5u Y1(  
public : \8Mn[G9TL  
template < typename Actor > ~U] "dbQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2TH13k$  
  { ET]PF,`  
  return do_while_actor < Actor > (act); z >EOQe  
} (G:A^z  
} do_; P}So>P~2  
]_Cm 5Z7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? RrFq"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 NSQ}:m  
最后来说说怎么处理break和continue Bw;gl^:UG  
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。 DtXQLL*fl(  
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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