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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `ih#>i_ &  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *m 6*sIR  
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, kPnuU!  
]/mRMm9"3h  
Yp $@i20  
w#sP5qKv8  
  class filler S~y.>X3"P  
  { z+?48 }  
public : i_$?sg#=yk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2bpFQ8q  
} ; 7. eiM!7g  
h{PJ4U{W  
<FvljKuq+  
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:  8KzH -  
_<)HFg6  
=?hbi]  
H|cxy?iJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1a#R7chl  
mldY/;-H!1  
(`f)Tt=`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ( "J_< p  
{6wy}<ynC+  
9:Z|Z?>?  
a S+i`A:a  
二. 战前分析 MIc(B_q  
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。 zOL*XZ0c  
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 8w3Wy<}y  
T(*A0  
uq]E^#^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5=.mg6:  
  /* --------------------------------------------- */ @N\ Ht'f  
vector < int *> vp( 10 ); mgBxcmv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0MOn>76$N  
/* --------------------------------------------- */ wq#'o9s,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =ZARJ40L  
/* --------------------------------------------- */ 3>^S6h}o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l{3ZN"`I  
  /* --------------------------------------------- */ jTok1k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l @r`NFWD@  
/* --------------------------------------------- */ RgVg~?A@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); '/F~vSQsR  
o@|kq1m8  
!p 70g0+  
xb^M33-y  
看了之后,我们可以思考一些问题: E._/PB  
1._1, _2是什么? fH_Xm :%  
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。 I8:G:s:  
2._1 = 1是在做什么? 'i8?]` T  
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。 4"V6k4i5  
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。 S)A;!}RK6  
Ns[.guWu-  
%VgK::)r  
三. 动工 d#HN '(2t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ; 5!8LmZ0#  
;:ocU?  
$/P\@|MqYQ  
8EZ,hY^  
template < typename T > 9CHn6 v ~)  
class assignment P6 mDwR  
  { 1);E!D[  
T value;  ev(E  
public : yTU'voE.|  
assignment( const T & v) : value(v) {} :J6FI6  
template < typename T2 > [N*`3UZk"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `qr.@0whP  
} ; cN#f$  
kX'a*AG  
!Ka~X!+\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 X0%BE!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <+; cgF!+  
1?#Wg>7'  
$ 4A!Y  
Z+! 96LR  
  class holder )yv~wi  
  { ut9R] 01:  
public : P, SI0$Z  
template < typename T > [E/^bM+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )mRKIM}*W  
  { C= PV-Ul+  
  return assignment < T > (t); ZY> u4v.  
} %'[ pucEF  
} ; 0:k MnHn\  
w'!J   
[wjH;f>SQ  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: <x1H:8A  
H6-{(: *<  
  static holder _1; {]:B80I;2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O6r.q&U  
Q02:qn?T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Xw9"wAj  
而不用手动写一个函数对象。 .1?7)k v  
`v$Bib)  
{c:ef@'U  
h5m6 )0"  
四. 问题分析 wi-{&  
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。 qt#4i.Iu+  
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。 %p.hwgvnp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O7tL,)Vv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Nx4X1j?-n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }WG -R  
z`rW2UO#a`  
五. 问题1:一致性 .(8eWc YK  
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?| =)y=39&;/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lIL{*q(  
,V:RE y  
struct holder TGQDt|+Z  
  { ;Ajy54}7  
  // N&+DhKw  
  template < typename T > mnWbV\VY  
T &   operator ()( const T & r) const W/| C  
  { @V# wYt  
  return (T & )r; 9]TvL h3  
} "t)|N dZm  
} ; ;X2(G  
J*CfG;Y:  
这样的话assignment也必须相应改动: 5mYI5~ p  
I`}<1~ue  
template < typename Left, typename Right > Qz?r4kR  
class assignment ) _O 6_  
  { qfzT8-Y  
Left l; ;Cqjg.wkB  
Right r; N?;5%pG <  
public : B[Fuyy?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eFeWjB'<7  
template < typename T2 > Ayi Uz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } az ?2  
} ; $C !Mk  
k/ ZuFTN  
同时,holder的operator=也需要改动: 9d!}]+"d42  
-a$7b;gF  
template < typename T > XZ8;Ow=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const mh8~w~/[  
  { aF\?X &|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); W e*)RXm%  
} n/]$k4h  
pu*vFwZ  
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。 Y4|g^>{<ni  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g"Z X1X  
R7 *ek_  
return l(rhs) = r; Li;(~_62a]  
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。 i\?P>:)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \aO.LwYm;:  
a,N?GxK~  
template < typename Tp > nu#_,x<LS  
class constant_t %L9A6%gr  
  { (^Kcyag4  
  const Tp t; D;0xROW8{  
public : U'acVcD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1$Pn;jg:  
template < typename T > 8oj-5|ct  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <KDl2>O  
  { cAE.I$T(  
  return t; yxa~R z/  
} 3y Azt*dZ  
} ; vYNh0)$%F  
}3Y3f).ZW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?=uw0~O[  
下面就可以修改holder的operator=了 61J01(+|  
97um7n  
template < typename T > Ng} AEAFp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "HQH]?!k  
  { Y Hv85y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q(yw,]h]{  
} zoV-@<Eh  
L. xzI-I@D  
同时也要修改assignment的operator() SAEr$F^  
,e ~@  
template < typename T2 > yv<0fQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  o2ndnIL  
现在代码看起来就很一致了。 i%~4>k  
:>[;XT<  
六. 问题2:链式操作 5)yQrS !{:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tU%-tlU9?  
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。 ^m   
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。 EO;f`s)t  
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。 fx QN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7n~BDqT  
j}?O  
template < typename T > G1"=}Wt`  
struct result_1 D>O{>;y[  
  { uv2!][  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S{NfU/: dL  
} ; U!-|.N,  
X~Li`  
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: 1lNg} !)[K  
T@]vjXd![  
template < typename T > (r^IW{IndX  
struct   ref PaEsz$mgy  
  { t _Q/v  
typedef T & reference; wo[W1?|s  
} ; D(&${Mnac  
template < typename T > q*ZjOqj  
struct   ref < T &> { A(= phN  
  { !o 7uZC\  
typedef T & reference; .JpYZ |  
} ; `oh'rm3'8  
-NVk>ENL4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zy#E qv  
gT R:9E:B  
template < typename T > NDRk%_Eu(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L$`!~z 1  
  { A]{8 =  
  return l(t) = r(t); 'sm+3d  
} O4&/g-  
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。 (o\:rLZu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 '7W?VipU  
fwIZr~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 xnu|?;.}!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +MQf2|--  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~ S R:,R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 XQk9 U  
最后的布局是: 0X)'8N  
                Add %+G/oF |  
              /   \ hSD)|  
            Divide   5  { Lt \4h  
            /   \ fj 19U9R  
          _1     3 r&\}E+  
似乎一切都解决了?不。 +gOCl*L  
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。 *kxk@(lT?  
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。 6yF4%Sz9  
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: "_C^Bc  
yi7-[W}  
template < typename Right > nrA}36E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [6 !/  
Right & rt) const {61NLF\0H  
  { 9r7QE&.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P!m~tu}B  
} 8@/]ki `>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v^[Ny0cM  
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。 }qW%=;!  
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。 `2NL'O:  
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。 8\y%J!b  
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。 gzP(Lf I5  
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? xN}P0  
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: 0pu])[P]_[  
d?&?$qf[  
template < class Action > ^?toTU   
class picker : public Action _q=$L eO5  
  { /Yx 1S'5  
public : mxQS9y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s+^o[R T3  
  // all the operator overloaded >lyUr*4PX  
} ; mb?DnP,z  
i2$U##-ro]  
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。 d Z"bc]z{  
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: dp2".  
bK("8T\?  
template < typename Right > S53 [Ja  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _>A])B ^  
  { }k<b)I*A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R8\y|p#c  
} _e8@y{/~Fd  
?Yg K]IxD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4\2p8__  
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。 \Ul*Nsw  
akBR"y:~:H  
template < typename T >   struct picker_maker rEdr8qw  
  { Cz?N[dhh  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *u7C){)gr[  
} ; p0$K.f| ^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B {/Pv0y   
  { z8>KY/c  
typedef picker < T > result; jL%-G  
} ; !U,qr0h  
q&Q* gEFK  
下面总的结构就有了: 9|Jmj @9  
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。 b3EW"^Ar  
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。 xv 7^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g=b[V   
至此链式操作完美实现。 $|6Le; K  
cdP+X'Y4D  
))G%C6-  
七. 问题3 u;& `_=p  
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。 GMgsM6.R  
d)r=W@tF]  
template < typename T1, typename T2 > \D,0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,`/!0Wmt  
  { ui G7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Fdu0?H2TL  
} J%f5NSSU{6  
U`:#+8h-}  
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: 5:CC\!&QBV  
^67P(h  
template < typename T1, typename T2 > $NG}YOP)@  
struct result_2 `z5j  
  { B Ibcm,YQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uTP=kgYqJ  
} ; s4MP!n?gB  
+Z$X5Th  
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? eiP>?8  
这个差事就留给了holder自己。 kc|`VB8L  
    n?Gm 5##  
x gaN0!  
template < int Order > mkj`z  
class holder; f>ED  
template <> yW|yZ(7  
class holder < 1 > z O$SL8U  
  { cdzzS?$)  
public : v]U[7 j  
template < typename T > YZpF*E;6t  
  struct result_1 ^;W,:y&  
  { e d4T_O;  
  typedef T & result; m++VW0Y>  
} ; 1xM&"p:  
template < typename T1, typename T2 > _=q)lt-UY  
  struct result_2 %Dsa ~{  
  { V}pw ,2s  
  typedef T1 & result; RS<c&{?  
} ; y"$|?187x  
template < typename T > ./5|i*ow  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wzo-V^+q  
  { fRaVY`|wK  
  return (T & )r; b%,5B  
} A{9Hm:)  
template < typename T1, typename T2 > L-@j9hU{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c 0!bn b  
  { q* Ns]f'a  
  return (T1 & )r1; ((EN&X,v  
} C"IPCJYn  
} ; ,a^_ ~(C  
_jU6[y|XLh  
template <> cQgmRHZ]  
class holder < 2 > q+gqa<kM  
  { jh\q2E~,`  
public : X?4tOsd  
template < typename T > % OiSuw  
  struct result_1 QE< 63|  
  { i1  SP  
  typedef T & result; ?$-OdABXHK  
} ; u4z]6?,"e  
template < typename T1, typename T2 > uZmfvMr3  
  struct result_2 w{2V7*+l  
  { e *;"$7o9  
  typedef T2 & result; mtmBL 2?  
} ; 6<]&T lS]  
template < typename T >  <MvFAuAT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f_D1zU^  
  { Cd|V<BB9  
  return (T & )r; v{?9PRf\s  
} z?j~ 2K<4  
template < typename T1, typename T2 > :8Q6=K87  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "vU:qwm  
  { cQ3Dk<GZ  
  return (T2 & )r2; "~d)$]+  
} "-ZuH   
} ; v`y{l>r,  
 9l{r&]  
Am  kHVg  
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> >。 C/!2q$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]>R`]U9*O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: TrkoLJmB  
?>RJ8\Sj  
return l(i, j) = r(i, j); wAkoX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TKRu^KH9  
w:M faN*  
  return ( int & )i; <ezvz..g  
  return ( int & )j; .~W7{SY[  
最后执行i = j; "p2PZ)|  
可见,参数被正确的选择了。 N^mY/`2  
&~$^a1D6  
er l_Gg  
:Q?xNY%  
& r\z9!   
八. 中期总结 Qo;$iLt  
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: [|k@Suv |z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O$$s]R6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 V)N9V|O'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor IWm|6@y  
aeH 9:GQ6  
?1OS%RBF  
l Fzb$k}_{  
Q^fli"_ :  
(]mN09uE  
九. 简化 O^U{I?gQ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 HpNf f0c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k*z)AR  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: K +w3YA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }p8a'3@Z  
  +-*/&|^等 (U$ F) 7  
2. 返回引用。 =UTv  
  =,各种复合赋值等 *(o~pxFTR  
3. 返回固定类型。 lW^RwNcd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) S1&6P)X.Za  
4. 原样返回。 dLQ!hKD~  
  operator, $[FO(w@f  
5. 返回解引用的类型。 hz\7Z+$L_  
  operator*(单目) s|EP/=9i  
6. 返回地址。 oWx! 'K6]V  
  operator&(单目) Y#?Sqm(  
7. 下表访问返回类型。 x8zUGvtQ  
  operator[] 5<ery~q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _4.`$n/Z  
  operator<<和operator>> JRU)AMMU&  
tOp>O oD  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 <5C3c&sds  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4\Q ?4ZX  
']}ZI 8  
template < typename Left > aQinR"o  
struct value_return g w }t.3}  
  { +uv]dD *i  
template < typename T > 70|Cn(p_  
  struct result_1 o1I{^7/  
  { ;znIY&Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  eCk}B$ 2  
} ; NsWyxcty  
iSIj ?.  
template < typename T1, typename T2 > g%RL9-z  
  struct result_2 e-{k;V7b  
  { Xv=n+uo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; HRPTP+  
} ; + s1mm c  
} ; 193Q  
nJ'O(Wh,)  
10}\7p8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait XQlK}AK  
aSKI %<?xN  
下面我们来剥离functor中的operator() mNcTO0p&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J qjb@'i  
XY0Gjo0  
return l(t) op r(t) $]xe,}*Af  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) MH!'g7iK8  
return op l(t) d;;]+%  
return op l(t1, t2) R2t5T-8`c  
return l(t) op #Du1(R  
return l(t1, t2) op 7c4\'dt#  
return l(t)[r(t)] z#bO FVg#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hof ZpM  
9:YiLoz?  
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: mpXc o *!_  
单目: return f(l(t), r(t)); Ay2Vz>{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Tfs7SC8ta  
双目: return f(l(t)); pS*vwYA  
return f(l(t1, t2)); >RF[0s'-  
下面就是f的实现,以operator/为例 $S=lm {  
[T~O%ly7x&  
struct meta_divide 2x3&o|J  
  { <\2,7K{{+;  
template < typename T1, typename T2 > j"J2&Y2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M<g>z6   
  { LuR.;TiW  
  return t1 / t2; 9$ UjZ$ v  
} (K^9$w]tf  
} ; NaB8cLURp  
n1.]5c3p  
这个工作可以让宏来做: ;se-IDN  
M/ R#f9W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X#gZgz ='  
template < typename T1, typename T2 > \ h_x"/z&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tY%c-m  
以后可以直接用 zOWbdd_zl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f:Ju20D  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 @x"vGYKd  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) LnrR#fF]Z  
xr)kHJ:v  
c?>Q!sC  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 d8dREhK&  
:eei<cn2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e!G I<  
class unary_op : public Rettype i&{8a3B  
  { *sZOws<  
    Left l; j4+hWalm  
public : m cp}F|ws  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} aq,&W q@  
<iJ->$  
template < typename T > 6-QTqb?U;N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1th|n  
      { >Y)jt*vQ  
      return FuncType::execute(l(t)); FU5vo  
    } |UBR8  
YNHn# 98\  
    template < typename T1, typename T2 > &Q(Q/]U~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s26:(J [{  
      { 9IC"p<D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Hc5@ gN  
    } >vt#,8VAN  
} ; sAC1Pda  
@&mv4zz&W  
"7Zb)Ocb  
同样还可以申明一个binary_op %HwPOEJ  
y%`^* E&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yi r#G""7  
class binary_op : public Rettype r3_@ L>;  
  { lNls8@  
    Left l; L ?4c8!Q  
Right r; nWmc  
public : tjuW+5O  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !$qNugLg  
p,$1%/m  
template < typename T > {cq; SH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o @~XX@5l  
      { F+*: >@3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n]6xrsE  
    } }bAd@a9>3  
2 ,E&}a|;b  
    template < typename T1, typename T2 > Pm%ZzU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @,pO%,E6  
      { l4|bpR Cp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Uj1^?d+b  
    } dB^J}_wp  
} ; W^60BZ  
n"(n*Hf7b  
k "'q   
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 dxUq5`#G,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zp,f}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) cQ1oy-paD  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ce 1KUwo]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'O \YL(j_e  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 v9u/<w68!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S-Ryt>G  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) vn6/H8  
下面是修改过的unary_op 5i83(>p3]e  
2W$c%~j$2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -gv@ .#N  
class unary_op J0C<Qb[  
  { }\OLBg/  
Left l; +m Mn1&  
  e7>)Z  
public : ()}O|JL:K  
;)u}`4~L  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UVxE~801Y  
Ajs<a(,6  
template < typename T > y%v<Cp@R  
  struct result_1 NnGQ=$e  
  { KaBze67<|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $/Zsy6q:  
} ; 2fFNJ  
Q^b_+M  
template < typename T1, typename T2 > 9Rb-QI  
  struct result_2 !M)!  
  { iG6 ^s62z7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^$`xUKp`pn  
} ; Rr|VGtg  
T,`'qZ>  
template < typename T1, typename T2 > MDGcK/$')f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const --Dw8FR9  
  { 0A9x9l9Wd  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "n7rbh3VW  
} OzX\ s=  
`P)1RTVx  
template < typename T > w`c9_V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const va95/(  
  { %R7Q`!@8  
  return OpClass::execute(lt(t)); V7[Dvg:W  
} />FrMz8;(  
V`pTl3  
} ; *<Fz1~%*  
B[S.6 "/H  
~i fq_Ag.  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug &!N5}N&  
好啦,现在才真正完美了。 )[~ #j6  
现在在picker里面就可以这么添加了: \#m;L/D  
`(_cR@\  
template < typename Right > &:S_ewJK7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N+"Y@X yg  
  { "5synfO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); jE&kN$.7j  
} |Rhx&/  
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。 .%U~ r2Y(  
E@JxY  
GWM2l?zOP  
'R*xg2!i  
"of(,p   
十. bind k#c BBrY  
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。 {YcVeCq+N  
先来分析一下一段例子 x98LOO  
e,Gv~ae9  
G"5Nj3v d  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w> IkC+.?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q2Yv8q_}Uq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &A*oQ3  
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。 LJc w->  
我们来写个简单的。 K.*?\)&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ed'}ReLK  
对于函数对象类的版本: f0IljY!.  
d?v#gW  
template < typename Func > `JG~%0Z?}  
struct functor_trait Ke&lGf"5  
  { HsR#dp+s~  
typedef typename Func::result_type result_type; @1*lmFq'kV  
} ; 2GqPS  
对于无参数函数的版本: &VY;Al  
+y6|Nq  
template < typename Ret > zv@'x nY]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ojs&W]r0Z  
  { i\3BA"ZX  
typedef Ret result_type; -102W{V/T  
} ; <^~Xnstl  
对于单参数函数的版本: j+Y4>fL$  
Gqk"%irZ  
template < typename Ret, typename V1 > HAf.LdnzS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > a_waLH/  
  { }(a y(  
typedef Ret result_type; Te[[xhTyw  
} ; j /)cdP  
对于双参数函数的版本: pEH[fA]  
>u*woNw(XM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d=oOMXYa   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O.TFV.  
  { ]N!SG@X+  
typedef Ret result_type; 7Kk rfJqN  
} ; }h +a8@  
等等。。。 i_`YZ7Hxp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy DECX18D  
Wq<>a;m  
template < typename Func > }ebw1G  
struct func_return %b\xRt[0v7  
  { t<ftEJU"'w  
template < typename T > S/~6%uJ  
  struct result_1 ~<v{CBq[  
  { @T;O^rE~N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6|T{BOW!d  
} ; [cXu<vjFM  
g_0"T}09(  
template < typename T1, typename T2 > tborRi)  
  struct result_2 n\,TW&3  
  { wS``Q8K+dM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iL|*g3`-f  
} ; l2VO=RDiW  
} ; ;cp-jY_U  
_q6+]  
ua|qL!L+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 oxO}m7 ULH  
oq8~PTw  
template < typename Func, typename aPicker > 6Wc eDY  
class binder_1 j"94hWb  
  { 1G.+)*:3  
Func fn; QAygr4\X^  
aPicker pk; 2-j|q6m5  
public : Qi=rhN`  
M?[lpH3  
template < typename T > JO :m: M  
  struct result_1 lmH!I )5  
  { rt^z#2$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *ivbk /8  
} ; Zr}`W \  
,J}lyvkd  
template < typename T1, typename T2 > M8KfC!  
  struct result_2 / sH*if  
  { jvu,W4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~{^A&#P  
} ; R)<Fqa7Tm  
<>j, Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *zX<`E  
=_^g]?5i  
template < typename T > elKQge  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HoRLy*nU  
  { 2mU}"gf[  
  return fn(pk(t)); 7DOAG[gH  
} ]"/ *7NM  
template < typename T1, typename T2 > ,l0s(Cg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GExG1n-  
  { ,P auP~L  
  return fn(pk(t1, t2)); NA/+bgyuT>  
} * +OAc `8  
} ; zh/+1  
Bj@&c>  
 }Ecm  
一目了然不是么? l\$C)q6O  
最后实现bind QRdb~f;<hj  
 n8:2Z>  
y:2o-SJn  
template < typename Func, typename aPicker > q8kt_&Ij  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "hy#L 0\t  
  { cq[}>5*k  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R`1$z8$  
} zR{TWk]  
/ /wmJ |  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oK(ua  
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。 A)`M*(~  
][?GJ"O+U  
十一. phoenix Z<&: W8n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: TzK?bbgr!  
2B!nLL Cp+  
for_each(v.begin(), v.end(), >`oO(d}n[0  
( w~Y#[GW  
do_ ^' [|  
[ 8i:b~y0  
  cout << _1 <<   " , " 6PPvf D^  
] \ g0  
.while_( -- _1), "4"L"lJ   
cout << var( " \n " ) }:jXl!:V  
) 7kJ,;30)  
); ?C $_?Qi  
uk\GAm@O  
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: b%)a5H(  
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 y& L,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {ld([  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .S5&MNE  
GbL,k? ey  
8=2)I.   
template < typename Cond, typename Actor > D~mGv1t"  
class do_while 4cV(Z-\  
  { mS%D" e  
Cond cd; ")sq?1?X  
Actor act; DD~8:\QD  
public : el[6E0!@  
template < typename T > IF1?/D"<  
  struct result_1 nZ%<2  
  { $}\. )^[}  
  typedef int result_type; l|uN-{ w  
} ;  MT&i5!Z  
SQz>e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]I}' [D  
L3kms6ch  
template < typename T > 99ZQlX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RKBtwZx>f  
  { sF<4uy  
  do zF{ z_c#3@  
    { yXEC@#?|  
  act(t); Z>X -ueV  
  } ?VzST }  
  while (cd(t)); L~0B  
  return   0 ; FvvF4 ,e5  
} `Zk?.1*2/  
} ;  Ng-3|N  
Pd@?(WQ  
^$T>3@rDB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G4=v2_]  
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。 9^aMmN&6N2  
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。 :_?>3c}L  
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。 GJ((eAS)  
下面就是产生这个functor的类: +Uk/Zg w^  
"urQUpF  
tZ6KU11O  
template < typename Actor > H~$a6T"&  
class do_while_actor XGO_n{ x  
  { n\P{Mc  
Actor act; Qp< 6qM35  
public : "1l d4/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7Y$p3]0e+  
4{J%`H`Q!  
template < typename Cond > _y8)jD"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a"ht\v}1  
} ; gx9H=c>/  
dwmj*+  
/[us;=CM  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *.i` hfRc  
最后,是那个do_ nNL9B~d  
av5lgv)3  
+:^tppg  
class do_while_invoker Q *lZ;~R  
  { D&]SPhX  
public : hZyz5aZ)K  
template < typename Actor > 9cj:'KG)!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \Hy~~Zh2  
  { #|gt(p]C  
  return do_while_actor < Actor > (act); S(rA96n  
} hsVWD,w  
} do_; 3|@Ske1%Y  
pET5BMxGG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <)"Mi}Q[)p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gE:qMs;  
最后来说说怎么处理break和continue v'DL >Y  
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。 XRaq\a`=:  
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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