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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^I`a;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 'Jydu   
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, zTY;8r+  
mj2Pk,,SA  
Nqc p1J"  
z)}!e,7  
  class filler ETfF5i}  
  { <6jFKA<  
public : CZ(`|;BC*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k!3 cq)  
} ; GoIQ>n  
NYB "jKMk  
. I==-|  
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: Vb!O8xV4;+  
E'EcP4eL  
Y: psZ  
I^_NC&m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); W`M6J}oG  
rF] +,4  
X>zlb$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 H)>sTST(  
>zngJ$  
c}-(.eu  
%>zjGF<  
二. 战前分析 ('hT  
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。 6kR\xP]Kr  
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 89H sPB1"t  
#jA)>z\Q^  
,j178EX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?djQZ *  
  /* --------------------------------------------- */ opp!0:jS*  
vector < int *> vp( 10 ); pRi<cO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C6jR=@42Q  
/* --------------------------------------------- */ zN!j%T.e  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +Gh7^v|"  
/* --------------------------------------------- */ Qxa{UQh}9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); D4Etl5k  
  /* --------------------------------------------- */ |PP.<ce\-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N3%*7{X 9  
/* --------------------------------------------- */ q0./O|Dj   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .H~YI  
vFQ,5n;fF  
)`+YCCa6F  
JOD/Raq.1k  
看了之后,我们可以思考一些问题: I g \#f  
1._1, _2是什么? h`Tz5% n  
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。 L/Vx~r`P  
2._1 = 1是在做什么? vH[Pb#f-  
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。 Kat&U19YH  
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。 7L3ik;>  
;Ii1B{W  
[6tSYUZs  
三. 动工 %j+xgX/&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :P+\p=  
%J~WC$=Qv  
p&Ed\aQ%z;  
[L(h G a  
template < typename T > 7%;_kFRV  
class assignment p2 %  
  { ig+4S[L~n  
T value; [[+ pMI  
public : +TJ EG?o  
assignment( const T & v) : value(v) {} igC_)C^i>  
template < typename T2 > c#cx>wq9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } EWj gI_-  
} ; "%6/a7S  
6b=q-0yj  
L'Q<>{;Ig  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =,V|OfW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment v=?2S  
 5@!st  
-e]7n*}H$  
_$s> c!t,#  
  class holder IV`%V+ f  
  { D(]E/k@ ;~  
public : ytAWOt}`  
template < typename T > r ?m6$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R 9 4^4I  
  { I)SG wt-  
  return assignment < T > (t); z(13~38+  
} wvby?MhPY  
} ; K8I$]M   
6'-As= iw  
1iBP,:>*  
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: jZ*WN|FK?  
Hi}RZMr1  
  static holder _1; nH-V{=**  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $XnPwOj  
v& $k9)]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [wnDHy6W  
而不用手动写一个函数对象。 r@G#[.*A>  
WyhhCR=;  
f 2YLk  
bBc-^  
四. 问题分析 ]9 w76Z  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 f!_ ctp  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 SU.ythU2,c  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 MXtkP1A `  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K9Hqq7"%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /j2H A^GT  
X[yNFW}S2W  
五. 问题1:一致性 na+d;h*~y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| p{$p $/A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ca<"  
/e@H^Cgo  
struct holder 5@~|*g[  
  { <n"C,  
  // Nf41ZT~  
  template < typename T > ""iaGH+Cxw  
T &   operator ()( const T & r) const 5\fCd|  
  { zg)sd1@  
  return (T & )r; K4ZolWbU  
} eOT+'[3"  
} ; J @IS\9O  
<@v ]H@ E  
这样的话assignment也必须相应改动: f. }c7  
0E`1HP"b  
template < typename Left, typename Right > 5VW|fI  
class assignment k?GD/$1t  
  { iA }vKQ  
Left l; rVnd0K  
Right r; "2ru7Y"  
public : _HOIT  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oXsL9,  
template < typename T2 > E0n6$5Uc?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dEa<g99[?  
} ; 2BXy<BM @  
~nLN`H d  
同时,holder的operator=也需要改动: )RgGcHT@  
tz NlJ~E  
template < typename T > 5&Ts7& .  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O`1!  
  { w4,Ag{t>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); gY-5_Ab  
} 7r# ymQ  
26?W nu60  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 W#fZ1E6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 da!P0x9p  
5K%SL1N  
return l(rhs) = r; nuQ]8 -,  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Y$K!7Kq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Cizvw'XDV  
igL<g  
template < typename Tp > E>LkJSy=  
class constant_t {y=W6uP  
  { >4` dy  
  const Tp t; K6JVg$  
public : ]  ]U<UJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z4K+ /<I  
template < typename T > "ICC B1N|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Fzlozx1y[  
  { YUU-D(  
  return t; G6P)C##ibn  
} ji1HV1S  
} ; {PU!=IkTS  
'wasZ b<^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Oc].@Jy  
下面就可以修改holder的operator=了 Df =dt  
YV% 5y1 i  
template < typename T > h Ov={:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const PC$CYW5  
  { ~5 N)f UI\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -/C)l)V}  
} O4 3YY2  
^[E' 1$D  
同时也要修改assignment的operator() Ox!U8g8c  
L WoG4s?w  
template < typename T2 > h5_G4J{1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } p^kUs0$GS  
现在代码看起来就很一致了。 +yob)%  
%sBAl.!BN  
六. 问题2:链式操作 u6V/JI}g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~[o 4a'  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 #t8{R~y"gv  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 n%^ LPD  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Gc]~w D$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wm{3&m  
mbRq JT>@  
template < typename T > gF=jf2{YX  
struct result_1 J&/lx${  
  { W1Lr_z6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +6$g! S5{  
} ; 8(g:HR*;  
qLL,F  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: [H\:pP8t  
54;J8XT7  
template < typename T > 0kQPJWF  
struct   ref jxa D&4Fs8  
  { F;ZSzWq  
typedef T & reference; ,d+fDmm3  
} ; WO4=Mte?  
template < typename T > N/$`:8"  
struct   ref < T &> L TV{{Z+  
  { `i) 2nNJ"  
typedef T & reference; W%2 80\h  
} ; v0Dq@Q1  
&c(WE RW?-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /iNa'W5\  
>SN|?|2U/  
template < typename T > -4w=s|#.\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PjT=$]  
  { 1(zsOeX  
  return l(t) = r(t); H7U li]e3  
} p^nL&yIW,%  
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。 E9|eu\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4h!f/aF'  
,/&'m13b/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 t>GfM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (bOpV>\Q7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z@8vL  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 f'Iz G.R  
最后的布局是: .x`M<L#M(  
                Add \l"&A  
              /   \ ?&LZB}1R  
            Divide   5 s](aNe2j  
            /   \ _zt1 9%Wg  
          _1     3 fJ\sguZ  
似乎一切都解决了?不。 ^_t%kmL`  
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。 )VCzn~uf  
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。 P1b'%  
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: x83 !C}4:  
Nw&!}#m  
template < typename Right > h mx= 35  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <H1 `  
Right & rt) const n,eJ$2!J  
  { YSJy`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); , P'P^0qJ  
} >&g}7d%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RjF'x  
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。 QIN."&qC^  
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。 ri`R<l8  
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。 $@d9<83=  
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。 wiaX&-c]8  
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?  ;N B:e  
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: <2!v(EkI  
6C>_a*w  
template < class Action > }pk#!N  
class picker : public Action yc2/~a_ Gx  
  { RT93Mt%P  
public : < v]3g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <R%;~){  
  // all the operator overloaded tx"sH]n  
} ; B QcE9~H  
JG C=(;  
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。 >@WX>0`ht  
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: X1IeSMAe  
Eh-n  
template < typename Right > tt%MoQ)   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A*. /,KT  
  { _, ;j7%j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5Zmw} M  
} oLWJm  
tNsPB6 Z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,D\GGRw  
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。 nA|.t  
<APB11  
template < typename T >   struct picker_maker mrm^e9*Z  
  { >FhK #*Pa  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ) \Y7&  
} ; i>EgG5iJ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > d=,%= @  
  { WwC 5!kZ  
typedef picker < T > result; 2([2Pb3<"  
} ; w;Q;[:y  
cPgfTT  
下面总的结构就有了: 2&+#Vsm`V  
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。 Auy_K?he]  
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。 ZcuA6#3B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 J7C4V'_  
至此链式操作完美实现。 P5lqSA{6  
r]W  
7nbB^2  
七. 问题3 79\Jx iSB  
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。 > 0{S  
|Iu npZV  
template < typename T1, typename T2 > Ngb(F84H?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pLMRwgzr  
  { :Rs^0F8)c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ca%g_B0t  
} ^xf<nNF:p  
axHK_1N{  
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: ]$U xCu  
0y<wvLv2C  
template < typename T1, typename T2 > ,!V]jP)  
struct result_2 @&D?e:|!U  
  { {;2vmx9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s >0Nr  
} ; [D5t{[i  
7_2kDDW0  
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? >3awn*N  
这个差事就留给了holder自己。 Kj=b[ e%  
    3E f1bhi  
/-6S{hl9Ne  
template < int Order > 8/z3=O&  
class holder; SuZ&vqS  
template <> CG'.:` t  
class holder < 1 > lpH=2l$>?  
  { T#pk]c6Q  
public : `%3 /   
template < typename T > q1E:l!2al  
  struct result_1 )2,eFNB#n  
  { 0Z|FZGRP  
  typedef T & result; pZ#ap<|>I  
} ; OMwsbp&  
template < typename T1, typename T2 > A:<;M@q !  
  struct result_2 X=8Y&#%  
  { b$k&dT\o  
  typedef T1 & result; B\g]({E  
} ; pT?Q#,fh  
template < typename T > 0A{/B/r   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c9R 5w.t:  
  { UpXz&k  
  return (T & )r; w&4~Q4  
} y7KzW*>g :  
template < typename T1, typename T2 > ]|_\xO(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X-Wz:NA  
  { *&Z7m^`FQ  
  return (T1 & )r1; WvHw{^(lF  
} (H oqR  
} ; i&8FBV-  
g'];Estb~  
template <> 9 2MTX Osp  
class holder < 2 > [FUjnI  
  { <o2r~E0r3  
public : A]L%dFK  
template < typename T > ,ZblI O Wb  
  struct result_1 jL)WPq!m+  
  { !ZDzEP*  
  typedef T & result; bqanFQj  
} ; O4<g%.HC6  
template < typename T1, typename T2 > Ev!{n  
  struct result_2 @|a>&~xX  
  { v#=`%]mL  
  typedef T2 & result; iR$<$P5  
} ; K^r)CCO  
template < typename T > E,n}HiAz7V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]d[ge6  
  { bVmA tm[  
  return (T & )r; ~.%K/=wK@  
} `V[!@b:  
template < typename T1, typename T2 > iut`7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,Ma.V\T[  
  { Y32O-I!9u  
  return (T2 & )r2; +h2eqNr  
} -/ ]W+[  
} ; t>B^q3\q?  
zo;^m|  
J8y0d1SG  
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> >。 \, !Q Jp4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @DW[Z`X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: OL7_'2_z.  
~lEVXea!  
return l(i, j) = r(i, j); %AF5=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,wKe fpV;5  
"l={)=R  
  return ( int & )i; va f&X]p  
  return ( int & )j; )'l*Tl  
最后执行i = j; A?G IBjs  
可见,参数被正确的选择了。 ?)'~~ @NkH  
39 {{7(hh  
Qr# 1u  
k7tYa;C  
.^) UO  
八. 中期总结 s08u @  
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: rzp +:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,mPnQ?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *M7E#bQ5B  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1GEK:g2B  
D[O{(<9  
?}Z1(it0  
FZB~|3eq{  
B*!WrB :s  
4YZS"K'E  
九. 简化 ozsxXBh-`'  
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。 z}SND9-"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 PLM_#+R>  
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: 1 4 LI5T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *zO&N^X.4  
  +-*/&|^等 cYNJhGY  
2. 返回引用。 R E1 /"[t  
  =,各种复合赋值等 9iN.3/T8  
3. 返回固定类型。 HG/p$L*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =TR,~8Z|  
4. 原样返回。 w",? Bef  
  operator, G ;?qWB,  
5. 返回解引用的类型。  Lw1T 4n  
  operator*(单目) 4Z[V uQng  
6. 返回地址。 K[ .JlIP  
  operator&(单目) 4eVI},  
7. 下表访问返回类型。 bIt=v)%$  
  operator[] 4LI0SwD#^/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >k']T/%  
  operator<<和operator>> 66snC{g U  
\EoX8b}$b0  
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。 [fu!AIQs  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4 ;Qlu  
A5#y?Aq  
template < typename Left > v"+k~:t*  
struct value_return XwM611  
  { ujW1+Oj=~  
template < typename T > fpM #XFj  
  struct result_1 o/ [  
  { o6"*4P|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +.[\g|G  
} ; _9:@Vl]Q@  
xChI ,~i  
template < typename T1, typename T2 > lA>\Ko  
  struct result_2 PXP`ZLF  
  { ')+0nPV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; O?bK%P]ay  
} ; m9M FwfZ  
} ; jc_\'Gr+[  
X fz`^x>M  
E04l|   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^=cXo<6D  
I 5ag6l  
下面我们来剥离functor中的operator() _i}wK?n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: L{ gE'jCC  
,xJrXPW  
return l(t) op r(t) $ &5w\P  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) g1DmV,W-Q  
return op l(t) T+"f]v  
return op l(t1, t2) EruP  
return l(t) op ,KW;2t*IQ@  
return l(t1, t2) op :lcea6iO  
return l(t)[r(t)] 9T2xU3UyY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?y},,  
(k-YI{D3  
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: uK*Nu^  
单目: return f(l(t), r(t)); BpAB5=M0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B7Ntk MK  
双目: return f(l(t)); 5,+\`!g  
return f(l(t1, t2)); )J/HkOj"V  
下面就是f的实现,以operator/为例 uMXc0fs!$  
toa-Wa{  
struct meta_divide 8uG0^h}  
  { _3Q8n|  
template < typename T1, typename T2 > Mjpo1dw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bggusK<  
  { WoL9V"]  
  return t1 / t2; B_3QQ tjAl  
} e xR^/|BR  
} ; |oKu=/[K  
!7lj>BA>  
这个工作可以让宏来做: WbjF]b\  
#/J 'P[z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Uv?'m&_  
template < typename T1, typename T2 > \ {sN"( H4$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; lpQP"%q  
以后可以直接用 TZ^LA L'8_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) a,'Cyv">  
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 <2Y0{ 8)  
(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。。。) 6=|&tE  
6DS43AQs  
(4~WWU (iT  
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 v<rF'D2  
L0Vgo<A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W|Ldu;#  
class unary_op : public Rettype ESQ!@G/n  
  { O?K./So&  
    Left l; tR`S#rk  
public : K\=8eg93Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -R+zeu(e'  
Q49BU@xX  
template < typename T > }*;EFR6'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (*^DN{5  
      { 6o}V@UzqV  
      return FuncType::execute(l(t)); #0 y <a:}R  
    } c cG['7  
f>iuHR*EXB  
    template < typename T1, typename T2 > 7s>a2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r7z6___  
      { ?A=b6Um  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4^Qi2[w  
    } 'qeP6}M  
} ; y,C!9l  
5rN _jC*U  
2RNrIU I2  
同样还可以申明一个binary_op Ghv{'5w  
8Pmwzpk02  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9 pKm*n&  
class binary_op : public Rettype X BI;Lg  
  { @6.]!U4w  
    Left l; }0eg{{g8  
Right r; oj.lj!  
public : )5l u.R%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~@M7&%]  
k&Jo"[i&WO  
template < typename T > r%MyR8'k]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R$0U<(/  
      { t{(Mf2GR1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0<P(M:a  
    } ZxSsR{  
Bhuw(KeB  
    template < typename T1, typename T2 > 8]*Q79  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =y;@?=T  
      { 19y 0$e_V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); OXtBJYe  
    } B3b,F#  
} ; pDDG_4E>  
jb@\i@-  
{g=b]yg\o  
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 ,?=KgG1i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E`E'<"{Yd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) : ^(nj7D  
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。 H1UL.g%d=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Z`xyb>$  
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。。。 gduxA/aT  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }MZan" cfo  
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) Q]i[.ME  
下面是修改过的unary_op f)gGH'yOQ  
6o lV+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *,jqE9:O  
class unary_op 5Bj77?Z  
  { MSB%{7'o  
Left l; x-~-nn\O  
  pI^=B-7  
public : nZW4}~0j  
wiV&xl  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5Fe-=BX(  
Q x.jCy@  
template < typename T > 4!'1/3cY  
  struct result_1 $MT}l  
  { kgc.8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; pGk"3.ce  
} ; eiB(VOJ  
Q<'@V@H  
template < typename T1, typename T2 > 03"#J2b  
  struct result_2 \(9p&"Q-  
  { 3;D?|E]1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5`yPT>*#m>  
} ; }9}w8R~E  
N[ Q#R~Hn<  
template < typename T1, typename T2 > f(.6|mPp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sN@j5p^jc  
  { MgP{W=h2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0~i qG  
} TQ~&Y)".  
,lP7 ri  
template < typename T > :~r#LRgc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ph"iX'J  
  { 3:O+GQ*  
  return OpClass::execute(lt(t)); W :>J864!  
} mS7E_A8  
 uE"2kn  
} ; ]-rczl|o  
EFNdiv$wF  
wLSjXpP8  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug }!knU3J  
好啦,现在才真正完美了。 yUj;4vd  
现在在picker里面就可以这么添加了: o3= .T+B  
'}fel5YV  
template < typename Right > JOgmF_(>Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const f-s~Q 4  
  { AG=9b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 69OET_AS>  
} XWf7"]%SX  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 @2|G|C/]O}  
`x< 0A  
(V^QQ !:  
[BE:+ ID3  
)_F(H)*  
十. bind X%35XC.n  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 & ]%\.m  
先来分析一下一段例子 - YAO3  
~CulFxu  
(A|B@a!Y>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o:f|zf> i<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jiOf')d5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y,1S& k  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6|i`@|#  
我们来写个简单的。 h bdEw=r?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z.{HD9TD  
对于函数对象类的版本: ~|qXtds$  
Do(P dF6A  
template < typename Func > zo87^y5?G  
struct functor_trait .0KOnLdK  
  { I(y`)$}  
typedef typename Func::result_type result_type; 0A@-9w=u  
} ; "1\(ZKG8^Q  
对于无参数函数的版本: )*+u\x_Hx  
Jn60i6/  
template < typename Ret > wo$|~ Hr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (kdC1,E  
  { ]&/0  
typedef Ret result_type; @s3aR*ny$  
} ; bQ i<0|S  
对于单参数函数的版本: 3l.Nz@a*  
#Xj;f^}/  
template < typename Ret, typename V1 > /S/tE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !+%Az*ik  
  { I"~xDa!  
typedef Ret result_type; +0SW ?#%  
} ; HI7]%<L  
对于双参数函数的版本: 6@i|Kw(:  
SG1&a:c+.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > es{cn=\ s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z`;&bg\8  
  { S/KVN(Z  
typedef Ret result_type; `f2W;@V0  
} ; ;}n|,g>  
等等。。。 '[ @F%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Cbazwq  
eR(\s_`  
template < typename Func > sf<Q#ieTxY  
struct func_return m`[oT\  
  { cYE./1D a  
template < typename T > i=x.tsJ:hB  
  struct result_1 b "`ru~]  
  { \=$EmHF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zK[ 7:<  
} ; 7j4ej|Fjo  
Cca~Cq[%*(  
template < typename T1, typename T2 > ;*n_N!v  
  struct result_2 pE~9o 9  
  { [BJ$|[11  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rDK;6H:u{  
} ; $:T<IU[E  
} ; *vRNG 3D/  
XPGL3[w\V  
0EcC  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t$ACQ*O  
aslU`#"  
template < typename Func, typename aPicker > 5@GD} oAn6  
class binder_1 3w[<cq.!  
  { wpAw/-/  
Func fn; LuQ"E4;nY%  
aPicker pk; Xp<A@2wt?  
public : ~R"]LbeY  
:|*Gnu  
template < typename T > /8 e2dw: \  
  struct result_1 f)p>nW?Z  
  { Aqx3!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }wa}hIqx  
} ; fho=<|-  
} IIK~d,  
template < typename T1, typename T2 > ,eZ;8W{G  
  struct result_2  muK'h`  
  { Ec7{BhH)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !V$6+?2   
} ; "#_)G7W+e  
8@9hU`H8l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} JL}hOBqfI  
g&oc=f`  
template < typename T > krEH`f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L:|X/c9r[  
  { EqNz L*E  
  return fn(pk(t)); ]Ct`4pA  
} = ]dz1~/  
template < typename T1, typename T2 > Q#yu(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BK`Q)[  
  { 0~PXa(!^K  
  return fn(pk(t1, t2)); I?^Q084  
} 3D 4]yR5  
} ; _WRR 3  
4Zv.[V]iOO  
kxr6sO~  
一目了然不是么? =8$(i[;6w  
最后实现bind ^P3g9'WK  
.(P@Bl]XJ  
Fy4<  
template < typename Func, typename aPicker > D[>XwL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IS5.i95m  
  { mG}^'?^K  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2|T|K?R^  
} *_2O*{V  
GY0XWUlC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oP43NN~  
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。 X\c1q4oB[  
PsF- 9&_  
十一. phoenix @1J51< x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: z$I[kR%I{  
N+C%Z[gt[  
for_each(v.begin(), v.end(), >Rl0%!  
( ]noP  
do_ Et @=Ic^E  
[ rA1zyZlz  
  cout << _1 <<   " , " ^5FJ}MMJf  
] zezofW]a  
.while_( -- _1), a`[?,W:q  
cout << var( " \n " ) |2t7G9[n  
) o1p$9PL\:  
); TNX%_Q<  
Hm.&f2|(  
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: IDiUn! 6Q  
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 gr[ "A  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "FLD%3l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $,z[XM&9)  
HiS,q0  
 9:K  
template < typename Cond, typename Actor > #um1?V  
class do_while /q*Qx )y+1  
  { Yq)YS]  
Cond cd; m&8U4uHN  
Actor act; [#,X$O>  
public : r+V(1<`2X  
template < typename T > ?}1JL6mF{  
  struct result_1 l?yZtZ8  
  { j"D0nG,  
  typedef int result_type; Mi %1+  
} ; mhJOR'2  
k?|F0e_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k #,Gfs  
L8?Z!0D/h  
template < typename T > w/^0tZ~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SS45<!i y  
  { &Gy'AUz-  
  do sa0^1$(<  
    { Rrs`h `'-  
  act(t); r=P$iG'&  
  } 9`gGsC  
  while (cd(t)); !7,K9/"  
  return   0 ; $Kw"5cm  
} %DND&0`  
} ; 2'O!~8U  
yaYIgG  
6%tiB?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). oRvm*"8B  
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。 x#}j3" PP  
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。  2U+z~  
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。 !w;A=  
下面就是产生这个functor的类: v#<+n{B  
q=E}#[EgY  
[V#&sAe  
template < typename Actor > u {E^<fW]  
class do_while_actor $V{- @=  
  { T0np<l]A  
Actor act; EDa08+Y  
public : r/s&ee  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6!Tf'#TV~!  
Lct+cKKU  
template < typename Cond > 6_`eTL=G  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qS/71Kv'  
} ; ?+}E  
GD6'R"tJ  
<g|nmu)o$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9(FcA5Y  
最后,是那个do_ qdkTg:QJ,  
M;Mdz[Q  
Bc9|rlV,  
class do_while_invoker xUYN\Pc-  
  { +G=C~X  
public : 8L9S^ '  
template < typename Actor > 2sd=G'7!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const b09#+CH?  
  { |\r\i&|g1  
  return do_while_actor < Actor > (act); L+0N@`nRF  
} l<)JAT;P  
} do_; zk^7gx3x  
ow>[#.ua  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /+JP~ K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Zkb,v!l  
最后来说说怎么处理break和continue 4S{l>/I  
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。 ['N#aDh.?  
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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