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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda DQ!J!ltQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <HoAj"xf  
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, zok D:c  
t\y-T$\\  
v#w_eqg  
gtU1'p"  
  class filler kl7A^0Qrz  
  { M=!i>(yG  
public : T{MC-j _T9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4I~i)EKy6  
} ; M]_E  
D5]{2z}k  
T-L5zu  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: d+2daKi  
m@qqVRn#)  
f@z*3I;  
-zfoRU v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); D&{ *AH%Q  
b](o]O{v  
D!FaEN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ," R>}kPli  
KsdG(.I+ek  
a8uYs DS  
o"_=K%9  
二. 战前分析 z]#hWfM4B:  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 B4W\ t{  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 2"/yEg*=  
7 ^I:=qc72  
ey1Z/|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5{l1A (b  
  /* --------------------------------------------- */ :$H!@n*/R  
vector < int *> vp( 10 ); k$[{n'\@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 'F_}xMU  
/* --------------------------------------------- */ }=@zj6AC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T0 |H9>M  
/* --------------------------------------------- */ YdOUv|tZC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c~tAvDX  
  /* --------------------------------------------- */ zXre~b03ZS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1bRL"{m^)-  
/* --------------------------------------------- */ &4kM8Qh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #ooc)),  
f'{>AKi=C  
'h *Zc}Q:  
TlPVHJyt  
看了之后,我们可以思考一些问题: n(&*kfk  
1._1, _2是什么? * BOBH;s  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ~mH+DV3  
2._1 = 1是在做什么? Jp ]T9W\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 1D1b"o  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 N/{?7sG&  
-<oZ)OfU  
7:o+iP46  
三. 动工 _Y-$}KwY!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rx:lKoOnB  
-9G]x{>  
&5q{viI  
p.Y$A if.  
template < typename T > YvTA+yL  
class assignment -CU,z|g+  
  { lgT?{,>RkW  
T value; Z{}+)Q*Q  
public : dF,DiRD  
assignment( const T & v) : value(v) {} i$O#%12l  
template < typename T2 > XiG88Kwv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <xF?~7  
} ; `pYE[y+  
N(R,8GF5G  
3 jh|y,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wo(j}O-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +89o`u_l%  
N1? iiv  
C4_t_N  
bj.]o*u-  
  class holder \{>eOD_  
  { f[@#7,2~M  
public : oNSz&)LP  
template < typename T > 2u&c &G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ? ).(fP  
  { MZ^Ch   
  return assignment < T > (t); E& ]_U$  
} ^ wQcB  
} ; Q-Y@)Mf~?0  
\UQ],+H  
@Z2/9K%1'  
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: XI g|G}i.  
h544dNo&  
  static holder _1; Kq6qXc\x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 WguV{#=H  
6DZ2pT:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a}D&$yz2  
而不用手动写一个函数对象。 X,53c$  
t^$Div_%G  
Ph\F'xROe  
DZAH"sb  
四. 问题分析 \[E-:  
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。 v<fWc971  
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。 :wCC^Y]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D4\(:kF\Hg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9jjL9f_3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 zf")|9j  
nP)-Y#`~7  
五. 问题1:一致性 QQ|9>QP  
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?| ;S =e%:zb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A'v[SUW'm  
_Fvsi3d/  
struct holder %>NRna  
  { EM~7#Y  
  // e)og4  
  template < typename T > % NwoU%q  
T &   operator ()( const T & r) const :\T_'Shq  
  { nTQ (JDf  
  return (T & )r; &`5 :G LV  
} lc-*8eS  
} ; +{bh  
gU*I;s>  
这样的话assignment也必须相应改动: >hesxC!  
CY\mU_.b  
template < typename Left, typename Right > y7 <(,uT  
class assignment /^WE@r[:  
  { )xbqQW7%0+  
Left l; 7dx4~dF  
Right r; rr6"Y&v  
public : Z~B+*HF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1r&AB!Z #  
template < typename T2 > 5[hlg(eb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M{y|7e%K  
} ; N}1-2  
"N]WL5$i  
同时,holder的operator=也需要改动: m R"9&wq  
 2fbvU  
template < typename T > LDSbd,GF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const yl|R:/2V  
  { PK9Qm'W b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0honHP  
} nFSG<#x\  
5"]aZMua  
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。 DOA[iT";4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !DCVoc]pV  
LE Jlo%M  
return l(rhs) = r; /Ir 7 DZK  
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。 7YSuB9{M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]lC4+{V  
lp 3(&p<:  
template < typename Tp > iNMLYYq]l  
class constant_t +2f> M4q  
  { +._f.BRmX.  
  const Tp t; J78Qj[v  
public : S:DcfR=a  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} | H5Ync[s  
template < typename T > 3<yCe%I:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const YlxUx  
  { !$4Q]@ }  
  return t; d;IJ0xB+by  
} iOE9FW|e  
} ; .kz(V5  
(p}9^Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :a#|  
下面就可以修改holder的operator=了 iFXUKGiV  
=2Pz$q*ub  
template < typename T > =/)Mc@Hb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *(>F'>F1"  
  { 8yNRx iW:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B>c[Zg1  
} >I R` ]  
&n,xGIG  
同时也要修改assignment的operator() ' h0\4eu  
/6?tgr  
template < typename T2 > eU<]h>2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $,!dan<eA  
现在代码看起来就很一致了。 KI^q 5D ?  
@*AYm-k  
六. 问题2:链式操作 N GX-'w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K]lb8q}Z~  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 AqTR.}H  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 hA$c.jJr.Z  
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。 )L&n)w  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y?rK5Yos  
T(t <Ay?c  
template < typename T > 50O7=  
struct result_1 qhv4R|)  
  { il 8A&`%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vUA)#z<  
} ; d7n4zx1Hh  
Rq~ >h99M  
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: w%!k?t,*]  
6Vu}k K)  
template < typename T > OoA5!HEh  
struct   ref ?}!gLp  
  { W_Ws3L1;N  
typedef T & reference; htNL2N  
} ; @p?b"?QaB  
template < typename T > 1VPfa  
struct   ref < T &> h[M6.  
  { AOq9v~)z-  
typedef T & reference; 3:z4M9f  
} ; U[H+87zg  
~50y-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c+YYM :S  
, .NG.Q4f  
template < typename T > JCQx8;V%I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >"m@qkh  
  { pfT`WT  
  return l(t) = r(t); 'IqK M  
} A$$R_3ne  
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。 3e!a>Gl*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6kmZ!9w0|  
jQw`*Y/,  
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 0|*UeM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3HDnOl8t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fTi{oY,zTg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 OGD8QD  
最后的布局是: Oujlm|  
                Add f"OA Zji  
              /   \ d%[`=fs]|m  
            Divide   5 dcc%G7w  
            /   \ _sCJ3ZJ  
          _1     3 Wtzj;GJj  
似乎一切都解决了?不。 $=S'#^Z  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 cVv4gQD\  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 (tz_D7c$F  
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: WP#_qqO  
0ga1Yr]  
template < typename Right > DFZ:.6p  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const S &lTKYP  
Right & rt) const %I2xK.8=  
  { olQ8s *  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `!>dbR&1  
} S<bz7 k9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1Ag;s  
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。 ")[Q4H;V  
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。 8bKWIN g_n  
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。 Bafz&#;Q'  
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。 <PuB3PEvV  
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? yADN_  
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: Eg- Mm4o  
6pdl,5[x-  
template < class Action > Lb3K};SIV  
class picker : public Action +8@`lDnr  
  { &l!{!f4  
public : IP4b[|ef  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R4rm>zisVX  
  // all the operator overloaded O|7{%5h  
} ; Ns(L1'9=  
Vlxb<$5Nh  
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。 yPxG`w'  
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: +68K[s,FD  
?M{ 6U[?  
template < typename Right > YO!7D5rV#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F~rY jAFTi  
  { RNrYT|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ek.WuOs  
} {ALBmSapK"  
A>1p]#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]3 8<ly7  
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。 j7HlvoZV  
~RLx;  
template < typename T >   struct picker_maker ))+9 8iU1s  
  { E{]|jPdr  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &#my #u^O;  
} ; _=^hnv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m-KK {{  
  { elHarey`f  
typedef picker < T > result; LXfeXWw?,  
} ; /5'<w(  
&)f++(i  
下面总的结构就有了: /KvPiQ%  
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。 m+8b2H:V  
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。 xS\QKnG.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W<hdb!bE  
至此链式操作完美实现。 qLi1yH  
j{w,<Wt>  
eYX_V6c  
七. 问题3 ~m09yc d<  
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。 C.e|VzQa  
%LZM5Z^  
template < typename T1, typename T2 > Xgth|C}k  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lXk-86[M  
  { huD\dmQ:]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f]6` GsE  
} n; '~"AG)  
~Z/`W`  
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: ~JRu MP  
8sjHQ)<  
template < typename T1, typename T2 > 6l]?%0[*  
struct result_2 ~aR='\<  
  { +FKP5L}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $cpQ7  
} ; e2o9)=y  
DW%K'+@M  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ?9okjLp1n  
这个差事就留给了holder自己。 D}/.;]w<[&  
    LOG*K;v3  
h+u|MdOY\  
template < int Order > ez:o9)N4  
class holder; IV#My9}e  
template <> ]}L1W`n  
class holder < 1 > #V,~d&_k  
  { /ZN5WK  
public : j#>![km Mu  
template < typename T > #_L&  
  struct result_1 #cF8)GC  
  { ao5yW;^y  
  typedef T & result; ^V,/4u  
} ; E6-(q!"A  
template < typename T1, typename T2 > 1Kf t?g  
  struct result_2 !J(,M)p!  
  { LuQ M$/i  
  typedef T1 & result; +/lj~5:y  
} ; Q pc^qP^-  
template < typename T > 5@rqU(]<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WK)k-A^q  
  { |oi49:NXn  
  return (T & )r; v6Wf7)d/1  
} VRP.tD  
template < typename T1, typename T2 > [gr[0aGBc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iKH T  
  { uqeWdj*Y  
  return (T1 & )r1; @z JZoJL]J  
} #_sVB~sn@  
} ; "EkO>M/fr  
>5:e1a?9  
template <> /,%o<Ql9  
class holder < 2 > MCpK^7]k  
  { =0fx6V  
public : F(fr,m3  
template < typename T > H0NyxG<  
  struct result_1 gm$MEeC  
  { I2!HXMrp  
  typedef T & result; 0]0M>vx u  
} ; N^`Efpvg  
template < typename T1, typename T2 > ,lYU#Hx*  
  struct result_2 #@"rp]1xv  
  { >ZsK5v  
  typedef T2 & result; w7V W   
} ; SFNd,(kB*z  
template < typename T > E004"E<E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TBfl9Q  
  { YVp0}m  
  return (T & )r; <Py/uF|  
} D5vtZu!"  
template < typename T1, typename T2 > *n ?:)(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <$6E r  
  { mU>* NP(L  
  return (T2 & )r2; kakWXGeR  
} $gK>R5^G>  
} ; BQf+1 Ly&  
1/J*ki+?  
/UyE- "S  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 h;[Nc j]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T=Q{K|JE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *heQ@ww  
D];([:+4  
return l(i, j) = r(i, j); cSDCNc*%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) D|#(zjl@  
,R6$SrNcd  
  return ( int & )i; (2)9TpE;  
  return ( int & )j; ee` =B  
最后执行i = j; Vo8"/]_h  
可见,参数被正确的选择了。 hKeh9 Bt  
o-Arfc3Q  
- & r{%7  
q8]k]:r  
# TF  
八. 中期总结 E zUjt)wF  
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: xWV7#Z7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 X/749"23  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7s3<}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Nuq/_x  
"S#hzrEdYI  
z H4#\d  
H@2+wr)$}  
`"4EE}eQc  
e|y~q0Q$  
九. 简化 w Vmy`OV/  
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。 nzDY!Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @S):a`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: j pV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 cXH?'q 'vZ  
  +-*/&|^等 8 EH3zm4  
2. 返回引用。 bc-}Qn  
  =,各种复合赋值等 z8MYgn 7  
3. 返回固定类型。 _?<Fc8F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]h@:Y]  
4. 原样返回。 ]0E-lD0J  
  operator, T+hW9pa)  
5. 返回解引用的类型。 7X>3WF  
  operator*(单目) A'2:(m@{T  
6. 返回地址。 d a9 *>+[  
  operator&(单目) z"`?<A&u  
7. 下表访问返回类型。 {eV_+@dT  
  operator[] _Z&R'`kg  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 VUy 1?n  
  operator<<和operator>> 7]bq s"t  
0T;WN$W|  
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。 x #g,l2_!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: en)DN3  
krU2S-  
template < typename Left > |{Q,,<C  
struct value_return "'(4l 2.  
  { L Jx g  
template < typename T > ESI}+  
  struct result_1 s#3{c@^3  
  { RJM(+5xQ|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Fjb[Ev  
} ; d-aF-  
hRu%> =7  
template < typename T1, typename T2 > 0kfw8Lon  
  struct result_2 ~Ji A  
  { Fy^\Uw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =|/b[Gd(  
} ; I%`2RXBt3^  
} ; tB.9Ov*  
Yg b#U'|  
g&V.o5jIhc  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P@#6.Bb#V  
&\r%&IX/  
下面我们来剥离functor中的operator() $? Rod;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q[lqEc  
3ssio-X  
return l(t) op r(t) r{_'2Z_i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .Pi67Kj,  
return op l(t) .wywO|  
return op l(t1, t2) >xN^#$ng}  
return l(t) op gUcE,L  
return l(t1, t2) op  CgWj9 [  
return l(t)[r(t)] V<7Gd8rDMM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (ym)q#^  
)NK2uD  
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: RWE%? `   
单目: return f(l(t), r(t)); t/CNxfY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2_Qzc&"[ 4  
双目: return f(l(t)); ia[wVxd  
return f(l(t1, t2)); ZpyRvDz  
下面就是f的实现,以operator/为例 tznT*EQr  
jWz-7BO  
struct meta_divide Y~6pJNR  
  { gE&f}M-  
template < typename T1, typename T2 > 5V0=-K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) shB(kb{{  
  { 2%I:s6r  
  return t1 / t2; #LZ`kSlv4  
} jn[a23;G)  
} ; j.K yPWO  
,\M'jV"S K  
这个工作可以让宏来做:  E9i WGSE  
gM8eO-d  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c8u0\X,  
template < typename T1, typename T2 > \ >,v~,<3 i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2-~oNJqX  
以后可以直接用 fITml6mbE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C{D2mSS  
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 4}CRM# W2  
(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。。。) .&Z Vy{uP  
> h9U~#G=  
tv0xfAV  
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 g 0L 4  
UpITx]y?"m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \?o%<c5{  
class unary_op : public Rettype gDv]n^&  
  { 1L0ku@%t9Y  
    Left l; v#6.VUAw  
public : M3''xrpC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^V:YNUqp#  
&Fi8@0Fh  
template < typename T > Um~jp:6p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }MX`WW0\]Z  
      { JjwuxZVr O  
      return FuncType::execute(l(t)); ><=af 9T  
    } [Xrq+O,  
cE3co(j  
    template < typename T1, typename T2 > 5IepVS(>?v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (7IF5g\  
      { Q*wx6Pu8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %bsdC0xM  
    } sk5\"jna  
} ; rk~/^(!  
*,. {Xf  
4Vs;Y&t]  
同样还可以申明一个binary_op (Cq-8**dY  
%F7aFvl*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &$=F $  
class binary_op : public Rettype kK(633s  
  { )sQbDA|p  
    Left l; Ub"\LUu  
Right r; g/E;OcFaO  
public : >eXNw}_j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M]W4S4&Y=  
MLDuo|?  
template < typename T > D"hiEz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ck}y-,>,[O  
      { P$Dr6;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qHj4`&  
    } U t%ie=c  
WRgz]=W3w  
    template < typename T1, typename T2 > _w26iCnB{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VS` S@+p  
      { dU\fC{1Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T|m+ULp~  
    } 5 xiYCOy  
} ; y`N1I  
a-W&/  
2vwT8/  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 GP[$&8\M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ZGrV? @o,6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [`&cA#C9Yp  
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。 acH.L _B:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w8E,zH  
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。。。 9> |rIw  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 HG^8&uh]  
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) `S VR_  
下面是修改过的unary_op ovHbs^H%  
2@H~nw 0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $OJ*Kul  
class unary_op ed{9UJWh  
  { qj|GAGrQ2  
Left l; eY-$h nUe  
  4b#YpK$7U  
public : }A#FGH +  
>?kt3.IQ!X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <ZocMv9gM  
\h yTcFb  
template < typename T > koUH>J:  
  struct result_1 cz0tnF*&  
  { ?gkK*\x2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; UKzmRa,s  
} ; ]/a?:24[  
^cY5!W.q8  
template < typename T1, typename T2 > DJ\lvT#j  
  struct result_2 ~(^[TuJC  
  { Y 8P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $yt|nO  
} ; l 0 1Lg6+S  
[]Z6<rC|  
template < typename T1, typename T2 > 4jXyA/F9V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FPqgncBHK  
  { gt ?&!S^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T.xW|Iwx  
} CzK X}  
rF5<x3  
template < typename T > UeVF@rw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l +#`  
  { $Fo ,$  
  return OpClass::execute(lt(t)); iX,Qh2(ig  
} vEb~QX0~  
 *Vc}W  
} ; !ine|NM  
)S`A+M K]  
M_PL{  
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 d BJM?/  
好啦,现在才真正完美了。 b w cPY  
现在在picker里面就可以这么添加了: /r)d4=1E  
/qz( ra  
template < typename Right > M- -6oR7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E{FNsa  
  { y_'8m9Qy)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); WgY3g1C  
} n"Ev25%  
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。 ?6[>HX;  
s2tEyR+gW  
8g$ 8]'M^T  
X4o8  
 l[ L{m7  
十. bind i#C?&  
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。 6=zme6D  
先来分析一下一段例子 {u!,TDt*  
g'IS8@  
* "E]^wCn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} is6JS^Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ZJx:?*0a  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Qdtfi1_Y1  
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。 *z(.D\{%  
我们来写个简单的。 3Y=S^*ztd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Obw uyhjQ  
对于函数对象类的版本: c,+oH<bZZs  
`T mIrc  
template < typename Func > wp@c;gK7  
struct functor_trait t!K|3>w  
  { tV<A u  
typedef typename Func::result_type result_type; \Q#F&q0  
} ; \^_F>M  
对于无参数函数的版本: NSxDCTw  
Gjzhgz--  
template < typename Ret > 1sgoT f%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,C CIg9Pt  
  { fc M~4yP?  
typedef Ret result_type; 3GaM>w}>W  
} ; Q@M,:0+cy  
对于单参数函数的版本: ljNd!RaB  
al^ yCoB  
template < typename Ret, typename V1 > _)p%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f'}23\>  
  { $bN%x/  
typedef Ret result_type; lte~26=e  
} ; uD+;5S]us  
对于双参数函数的版本: }U8H4B~UtY  
+pDuRr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > R^K<u#>K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > aZmSCi:&'  
  { 2Qn%p[#n  
typedef Ret result_type; `B^?Za,xN  
} ; -]N/P{=L  
等等。。。 $ biCm$a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy QjRVdb>  
a1s=t_wT  
template < typename Func > ne;,TJ\  
struct func_return &oAuh?kTq  
  { d,$[633It}  
template < typename T > hmks\eb~  
  struct result_1 5 1 L:%Af  
  { br0gB3 r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {lqnn n3  
} ; \b' <q  
q~a6ES_lA  
template < typename T1, typename T2 > &ts!D!Hj  
  struct result_2 S c@g;+#QU  
  { sYeZ.MacU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vZ|m3;X  
} ; Bm^vKzp  
} ; {y :/9  
Z>o20uA  
TlM ]d;9G  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u YJ6 "j  
\+ K ^G  
template < typename Func, typename aPicker > g{dyDN$5|w  
class binder_1 <~f/T]E,  
  { %vMi kibI  
Func fn; YsLEbue   
aPicker pk; #K  ]k  
public : / EWF0XV!  
#O G_O I  
template < typename T > uGgR@+7?Z  
  struct result_1 4,FuQ}  
  { V5M_N;h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ='YR;  
} ; fNQ.FAK":  
FJ~Dg3F1  
template < typename T1, typename T2 > VNaa(Q  
  struct result_2 e PlEd'Z  
  { )(y&U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bp;)*  
} ; N!$y`nwiw'  
HZ ]'?&0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} LkNC8V  
$Nnz |y  
template < typename T > :Bda]]Y=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NNSn]LP  
  { ~^:/t<N  
  return fn(pk(t)); f |aO9w   
} / [:@j+n\  
template < typename T1, typename T2 > 7@MVInV9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u|B\@"0  
  { R )ejIKtY  
  return fn(pk(t1, t2)); par $0z/  
} 91`biVZfA  
} ; G+=&\+{#4  
N!aV~\E  
F5:4 B]ZF  
一目了然不是么? iC$~v#2  
最后实现bind V/<dHOfR\  
"wA3l%d[Y  
,Rz,[KI|  
template < typename Func, typename aPicker > zN*/G6>A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NhXTt!S6C  
  { 3,W2CN}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Peh( *D{  
} $0NWX  
CQQX7Y\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }G_ i+  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -N~*h  
PUF"^9v  
十一. phoenix G23Mr9m5O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (\>_{"*=  
-Z)$].~|t  
for_each(v.begin(), v.end(), ct fKxGH  
( DSD#',  
do_ \snbU'lfP  
[ H>a3\M  
  cout << _1 <<   " , " VTy!<I  
] ok2$ p  
.while_( -- _1), !JJCG  
cout << var( " \n " ) G{$9e}#  
) t&eY+3y,T  
); zH}u9IR3`  
D3vdO2H  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ,m9Nd "6\  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor NhS0D=v6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~`u?|+*BO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: DTI+VY .W^  
,bKA]#(2  
:$j!e#?=  
template < typename Cond, typename Actor > ')}$v+9h  
class do_while ;Hv#SRSz  
  { /<Zy-+3  
Cond cd; ?7Y X @x  
Actor act; _LxV)  
public : Yk6fr~b  
template < typename T > 's(0>i  
  struct result_1 WOz dYeeG  
  { o#4Wn'E  
  typedef int result_type; lKxv SyD  
} ; hnmFhJ !g  
Fu(e4E  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &l-g3l[  
= r_&R#~GT  
template < typename T > KSc&6UVz^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [}+0N GgR  
  { (S =::ODU  
  do #sq-V,8  
    { #<MLW4P  
  act(t); w(<; $9  
  } M%1-fd  
  while (cd(t)); --dGN.*xb4  
  return   0 ; dPPe_% Ilr  
} 2u~0B +)K/  
} ; UW. F1)  
vx5;}[Bhm  
o>\jc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Qf$0^$ "  
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。 _bMD|  
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。 7Z93`A-=  
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。 ^kch]?  
下面就是产生这个functor的类: J wRdr8q  
6JSa:Q>,  
kZWc(LwA  
template < typename Actor > l)Q,*i  
class do_while_actor bv)E>%Yy  
  { p}}}~ lC/  
Actor act; _+T;4U' p  
public : *;1G+Q#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #Jq@p_T"  
-$.$6"]  
template < typename Cond > \4bma<~a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _2<|0lvh  
} ; &YmOXKf7  
eWhv X9 <  
{Ejv8UdA9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z8}Zhe.  
最后,是那个do_ 0v,DQJ?w8  
44 o5I:  
I`5F& 8J{  
class do_while_invoker L`V6\Ix(I  
  { rM2?"  
public : Go^W\y   
template < typename Actor > vpMNulXb,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H2zd@l:R  
  { X.o[=E  
  return do_while_actor < Actor > (act); nsaf6y&E  
} w-HgC  
} do_; {MO`0n; rt  
[f:>tRdH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FJ!N)`[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 AA^3P?iD  
最后来说说怎么处理break和continue QtW5; A-h  
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。 /ZvNgaH5M  
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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