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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s|cL mL[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w!GPPW(  
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, W`vgH/lSnZ  
ulA||  
sYMgi D  
qD] &&"B  
  class filler Z?@oe-mz  
  { O7})1|>1  
public : @7}]\}SR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !e<D2><^  
} ; %U<1]  
T09'qB  
EFk9G2@_  
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: MkNPC  
~uUN\qx52  
u`ezQvrcy  
>QA;02  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); K{vn[}  
#a$k3C  
'zUWO_(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 F5+)=P#  
Szb#:C  
T F[8r[93  
F\Z|JCA  
二. 战前分析 \LEU reTn  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 'v~%rhq3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 O8mmS!  
0W6j F5T  
.7`c(9<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^+MG"|)u~  
  /* --------------------------------------------- */ K|ZB!oq  
vector < int *> vp( 10 ); ?c6`p3p3L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @dHQ}Ni  
/* --------------------------------------------- */ 02F\1fXS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); C25EIIdRb  
/* --------------------------------------------- */ F, 39'<N[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IE0hC\C}  
  /* --------------------------------------------- */ 71I: P|.>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6");NHE  
/* --------------------------------------------- */ "BvAiT{u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ETMF.-P  
1Y6DzWI  
bMvHAtp  
B*AF8wX|  
看了之后,我们可以思考一些问题: nvOJY6)$V  
1._1, _2是什么? Zk*!,,P!  
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。 SKdh!*G  
2._1 = 1是在做什么? n]< >$  
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。 \-Ipa59U  
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。 Fs 95^T  
a j13cC$  
Js0hlWu  
三. 动工 6^#@y|.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s+@`Z*B5  
wyC1M  
Q G8X{'  
C'S&  
template < typename T > 8Ben}j)H  
class assignment 4RDdfY\%u  
  { C9Xj)5k@R  
T value; ~^ ^|]s3  
public : =*'K'e>P3  
assignment( const T & v) : value(v) {} J5j3#2l  
template < typename T2 > `F,*NESv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } fZNWJo# `.  
} ; &Z%|H>+;T  
{[Z}<#n)  
IM8lA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1 [D,Mu%E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment h$U(1B  
!W48sZr1&  
sF!nSr  
[7sy}UH  
  class holder cms9]  
  { 89+Q^79m  
public : 3{FUFx  
template < typename T > {<#~Ya-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const N[j*Q 8X_  
  { WJs2d73Qp  
  return assignment < T > (t); G Z~W#*|V  
} 79G& 0 P\  
} ; vq;_x  
w^N3Ma  
;Q8LA",5d  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: # *)X+*  
]J)3y+;P  
  static holder _1; ffgb 3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }35HKgqX  
z]33_[G1U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @yxF/eeEy+  
而不用手动写一个函数对象。 QsC6\Gt#  
hY[Vs5v  
n[tES6u  
'A)r)z {X  
四. 问题分析 Di>B:=  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 vd]75  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 C'oNGOEd  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 MFqM 6_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 XPd@>2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |a{~Imz{  
C)v*L#{%  
五. 问题1:一致性 TL*8h7.(  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|  OK\F  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \Zbi`;m?  
D N#OLk  
struct holder c2fqueK|:W  
  { HI%#S&d  
  // tShyG! b  
  template < typename T > BMxe)izT;  
T &   operator ()( const T & r) const 'BmLR{[2L  
  { {-Q=YDR  
  return (T & )r; qOi"3_  
} T]0H&Oov  
} ; V<W$ h`  
8DO3L "  
这样的话assignment也必须相应改动: nLcOz3h  
@b5zHXF83E  
template < typename Left, typename Right > NR|t~C+  
class assignment .sE5QRVc  
  { QxS=W2iN  
Left l; 3Lw&HtH  
Right r; 8 O% ?t  
public : [zMnlO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1Bhd-  
template < typename T2 > ~4'AnoD1w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } n,vs(ZL:  
} ; @M_p3[c\  
`iT{H]po  
同时,holder的operator=也需要改动: #cdrobJ  
 SE;Yb'  
template < typename T > xG"*w@fs7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .lE7v -e  
  { ?Ja&LNI9S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ptj[9R  
} 'j27.Ry.  
k3 S  
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。 &w7Ev21  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6X`i*T$.  
|jT^[q(z  
return l(rhs) = r; G>f2E49BXt  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 [ :*Jn}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ap)[;_9BD  
K#_x.: <J  
template < typename Tp > qOM"?av  
class constant_t H68~5lJY^]  
  { <)am]+Lswy  
  const Tp t; c4i%9E+Af  
public : >xB[k-C4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E=eK(t(8  
template < typename T > TP R$oO2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3I):W9$Qp  
  { {$H-7-O$  
  return t; TpIx!R9  
} %3;vDB*L$  
} ; kACgP!~/1  
~>-MVp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Nt'6Y;m!  
下面就可以修改holder的operator=了 05PRlz *x=  
jqv"8S5  
template < typename T > hw9qnSeRy  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2/F";tc\'  
  { IF~E;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); IMcuoQ5  
} R q |,@  
4#"_E:;PQ  
同时也要修改assignment的operator() jRGslak;  
cM 5V%w  
template < typename T2 > `G0GWh)`x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s:ZYiZ-  
现在代码看起来就很一致了。 d.3cd40Q  
M%(^GdI#Vf  
六. 问题2:链式操作 !> 2kH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W{W8\  
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。 =`pH2SJT  
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。 xm$-:N0q  
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。 0aM&+j\q}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >h3m/aeNC  
V]Z!x.x"=y  
template < typename T > =8V 9E  
struct result_1 dtx3;d<NsJ  
  { [L ?^+p>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -~] q?k?  
} ; h ]6: `5-  
mxEn iy  
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: SE<?l  
q/#p ol  
template < typename T > 67b w[#v  
struct   ref Q&]f9j_  
  { cMK}BHOC  
typedef T & reference; 4H4ui&|7u6  
} ; 8yDe{  
template < typename T > s C>Oyh:%!  
struct   ref < T &> v2l*n  
  { F87/p  
typedef T & reference; q>rDxmP<  
} ; W+Q^u7K  
1Eh6ti  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zI,z<-  
0PD=/fh[  
template < typename T > m gE r+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]_(J8v  
  { e);`hNLih  
  return l(t) = r(t); .]w=+~h  
} PC!g?6J  
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。 $uUR@l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8+@j %l j  
/b7]NC%  
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 f]48-X,^6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: < Dt/JA(p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `0, G' F  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Nsn~mY%  
最后的布局是: HA74s':FN  
                Add v>0I=ut  
              /   \ |*$0~mA  
            Divide   5 ykYef  
            /   \ 3 <)+)n  
          _1     3 8b!xMFF"  
似乎一切都解决了?不。 '*B%&QC-  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 \`;1[m  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 I(H9-!&  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: {l"(EeW6)  
0`V;;w8  
template < typename Right > h S)lQl:^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const U"RA*|  
Right & rt) const 3Cgv($xl&  
  { l >~Rzw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a+RUSz;DL  
} D"gv:RojD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }9kn;rb$g  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 `S+n,,l  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 fV2w &:^3  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ;nrkC\SYh:  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 EM(%|#  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? G.r .Z0  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 7g$*K0m`  
)t((x  
template < class Action > n&,X ']z.  
class picker : public Action *cZ7?  
  { $xCJ5M4  
public : h$mGaw vZ~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7 0PGbAD  
  // all the operator overloaded -<L5;  
} ; AZf69z  
2}XxRJ0   
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。 lL'Bop@  
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: Y9I|s{~  
k!bG![Ie|  
template < typename Right > l$[,V:N  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 39MOqVc  
  { y|=KrvMHJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m#ig.z|A  
} ~^'WHuz Py  
zJ$U5r/u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ayh235>a(  
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。 [+8*}03  
FY-eoq0O3  
template < typename T >   struct picker_maker 1;PI%++  
  { EEMRy  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Nf)SR#;  
} ; Rn`DUYg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6J_$dzw  
  { JP(0/?Q  
typedef picker < T > result; :wEy""*N0  
} ; 8)M WC:  
/EJy?TON*  
下面总的结构就有了: scTt53v^  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 : sw@1  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 |tU wlc>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 kkW}:dBl  
至此链式操作完美实现。 6oFA=CjU{  
8Q"1I7U  
GHo mk##0E  
七. 问题3 Lxv6\3I+  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 =p7id5"  
52NI{"  
template < typename T1, typename T2 > \/C5L:|p_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;Wa&Dg/5`  
  { fdHFSnQ g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \ .+:yV<$  
} m>3\1`ZF~<  
-%Ce  
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: lauq(aD_C  
KV-h~C  
template < typename T1, typename T2 > ]vPdj"7  
struct result_2 B#}EYY  
  { o9yUJ@ :i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "c?31$6  
} ; gIIF17|Z  
| +uc;[`  
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? B9Wd '  
这个差事就留给了holder自己。 d(@ ov^e-  
    G1*,~1i  
1~},}S]id  
template < int Order > m8G/;V[x  
class holder; 3xmPY.  
template <> ksJ 1:_  
class holder < 1 > pSEaE9AX%  
  { $ER9u2  
public : 1)qD)E5&cf  
template < typename T > B2KBJ4rI[1  
  struct result_1 0%Y}CDn_  
  { B/^o$i  
  typedef T & result; g:!R't?  
} ; vlipB}  
template < typename T1, typename T2 > (d* | |"  
  struct result_2 O3%#Q3c>3  
  { k*C[-5&#  
  typedef T1 & result; E1`_[=8a9  
} ; =Zsxl]h   
template < typename T > 2- (}=N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ( z F_<  
  { Iz;^D!  
  return (T & )r; [-81s!#mkw  
} #l.s> B4  
template < typename T1, typename T2 > )K`tnb.Pf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J!dv"Ww"  
  { SQ]M"&\{y  
  return (T1 & )r1; j~>J?w9<O  
} -^;,m=4{3  
} ; T &bB8tQk  
B[ D s?:  
template <> 2R^Eea  
class holder < 2 > +"JWsD(C(  
  { )]<^*b>  
public : @`Dh 7Q  
template < typename T > qV,x)y:V  
  struct result_1 zwP*7u$CH  
  { [Ls%nz|  
  typedef T & result; sJl>evw  
} ; Ir*{IVvej  
template < typename T1, typename T2 > hx/A215L  
  struct result_2 PI,2b(`h_  
  { BQeg-M  
  typedef T2 & result; 'YYT1H)  
} ; \_i22/Et  
template < typename T > ! L3|5:j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aSJD'u4w.a  
  { &Fjyi"8(r  
  return (T & )r; JE*?O*&|Q  
} /[ Rp~YzW  
template < typename T1, typename T2 > PlgpH'z4$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +%~me?  
  { A1z<2.R  
  return (T2 & )r2; X &G]ci  
} 7uF @Xh  
} ; vBM<M3  
9(_n8br1  
O#>,vf$  
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> >。 v |(N  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g0s4ZI+T  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i~M-V=Zg  
R? N+./{  
return l(i, j) = r(i, j); rg 0u#-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,:V[H8 ?  
M9(lxu y1  
  return ( int & )i; iU=:YPE+ .  
  return ( int & )j; i1]}Q$  
最后执行i = j; z U *Mk  
可见,参数被正确的选择了。 300[2}Y]  
#!_ViG )2^  
Fta=yH }  
t+^__~IX  
ORXH<;^0y  
八. 中期总结 C8 }=fa3u  
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: }/IP\1bG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2uF'\y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e"p){)*$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R+/kx#^  
1,we: rwX  
xf|C{XV@H  
%;Z_`W  
77]lp mC  
(#qQ;ch  
九. 简化 YhN:t?  
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。 ?f!&M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N&(MM.\`^  
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|4P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5*Dh#FRp  
  +-*/&|^等 8hSw4S "$  
2. 返回引用。 OL@$RTh  
  =,各种复合赋值等 z$(`{ o%a  
3. 返回固定类型。 6J cXhlB`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5F]2.<i  
4. 原样返回。 \vpX6!T  
  operator, Zl.,pcL  
5. 返回解引用的类型。 -f?,%6(1  
  operator*(单目) [EQTrr( D  
6. 返回地址。 &F'n >QT9q  
  operator&(单目) i|S/g.r  
7. 下表访问返回类型。 Z8f?uF  
  operator[] RS2uk 7MB  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \(zUI  
  operator<<和operator>> \"Qa)1 |  
'HL.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。 V%`\x\Xat  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &,\my-4c>  
}1.'2.<Y  
template < typename Left > L;6{0b58 $  
struct value_return xA0=C   
  { y3P4]sq  
template < typename T > Yq{R*HO  
  struct result_1 \J-D@b;  
  { 8}Q 2!,9Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; FU)=+m  
} ; I:;umyRH  
*-E'$  
template < typename T1, typename T2 > d9l2mJzW  
  struct result_2 ;RMevVw|  
  { Sj v iH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p]7IoO -@  
} ; Qn;,OB k  
} ; +.uQToqy  
4MCj*ok<  
+.-mqtM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &@w0c>Y  
gIKQip<  
下面我们来剥离functor中的operator() WM ]eb, 8q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5!Ovd O}g  
<driD'=F  
return l(t) op r(t) I2,AT+O<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =}Yz[-I  
return op l(t) 8/lgM'Eux  
return op l(t1, t2) }:!X@C~  
return l(t) op \Qf2:[-V0  
return l(t1, t2) op ju1B._48  
return l(t)[r(t)] :BB=E'293  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3`Xzp  
^zfs8]QSf  
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: MHA_b^7?  
单目: return f(l(t), r(t)); Q07&7SH_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); yI / FD  
双目: return f(l(t)); bL5u;iy)  
return f(l(t1, t2)); 4zZ.v"laVM  
下面就是f的实现,以operator/为例 }L=Qp=4  
ClNuO  
struct meta_divide oqzWL~  
  { JoD@e[(  
template < typename T1, typename T2 > PZI6{KOis  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rE0%R+4?  
  { e$&n)>%  
  return t1 / t2; RYdI$&]  
} e\!Aoky  
} ; 7}`FXB  
R \]C;@J<  
这个工作可以让宏来做: lbC,*U^  
~.tYYX<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #7KR`H  
template < typename T1, typename T2 > \ ;d FJqo82  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7y_<BCx h  
以后可以直接用 ? 51i0~O=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ncTMcu  
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 #WS>Z3AY  
(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。。。) 8s %YudW  
<(H<*Xf9  
"2p\/VfA  
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 v8n^~=SH  
&xp]9$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kI2+&  
class unary_op : public Rettype \[]?9Z=n  
  { p7HLSB2Rp  
    Left l; y>)c?9X  
public : u4bVp+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6;wKL?snO  
ZT8LMPC  
template < typename T > %jHe_8=o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t0Jqr)9}6  
      { Z] x6np  
      return FuncType::execute(l(t)); [ako8  
    } [B+:)i  
7 p1B"%  
    template < typename T1, typename T2 > ^a Q&.q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z 4;@"B  
      { /)`]p1c1%w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); X4Pm&ol  
    } i0zrXaKV  
} ; K\59vtga  
,eWLig  
PB!XApTb  
同样还可以申明一个binary_op B< HN$/  
CGkx_E]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sZEa8  
class binary_op : public Rettype 6As%<g=  
  { Eggu-i(rD  
    Left l; <]X 6%LX  
Right r; pjs4FZ`Pd;  
public : 9!kp3x/`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ect$g#  
(E,Ibz2G:e  
template < typename T > adAdX;@e`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pLys%1hg  
      { =Y5m% ,Bq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E31Yk D.A  
    } .wyuB;:  
uG +ZR: _  
    template < typename T1, typename T2 > )Y9\>Xj7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x+;y0`oL  
      { w7&.U qjf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1N:~5S}s>  
    } s9OW.i]zX  
} ;  m l@% H  
/oLY\>pD  
DEt!/a{X  
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 8S8UV(K0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3,X8 5`v^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qxsHhyB_n;  
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。 ts}OE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <RZqs  
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。。。 oveK;\7/m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~P"Agpx3u  
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) VX>j2Z'  
下面是修改过的unary_op +."cbqGP_q  
G_ ,9h!e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s{8=Q0^  
class unary_op G--(Ef%v'  
  { BV }CmU&DA  
Left l; YOj&1ymBZ  
  OP"_I!t  
public : )fxn bBz{  
>cg)Nq D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nk7>iK!i  
9V[}#(f$  
template < typename T > gIusp917  
  struct result_1 0@{0#W3R  
  { @rDBK] V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q=D8 Nz  
} ; &;)B qqXc  
K~I?i/P=z  
template < typename T1, typename T2 > dr+(C[=  
  struct result_2 nE*S3  
  { p<#aXs jy  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LExm#T`  
} ; !{+.)%d'g  
'`. -75T  
template < typename T1, typename T2 > v9Sk\9}S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 32?'jRN(ue  
  { CCol>:8{P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); JbS[(+o  
} O9/)_:Wdh  
.{*l,  
template < typename T > M \  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -!\%##r7~  
  { P=KhR&gwV~  
  return OpClass::execute(lt(t)); x<Gjr}  
} 8ih_S2Cd  
D7JrGaF{  
} ; $u'"C|>8  
;UM(y@  
S50}]5K  
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 VltM{-k^  
好啦,现在才真正完美了。 6)ln,{  
现在在picker里面就可以这么添加了: wet[f{c  
kGo2R]Dd[  
template < typename Right > _$5DK%M}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w,vnpdT  
  { ]+3M\ ib  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C;K+ITlJ  
} 7pQ 5`;P  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6 U[VoUU   
j BBl{  
-]Su+/3(,  
r|DIf28MIq  
 C=@4U}  
十. bind (=;'>*L(  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 +xO3<u  
先来分析一下一段例子 SZ9DT  
3Il._]#  
8Q$WwiS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f!R7v|j P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %;v~MC @  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l9="ccM  
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。 *AQ3RA8  
我们来写个简单的。 : [328X2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ".$kOH_:  
对于函数对象类的版本: 'j, ([  
0XCAnMVo  
template < typename Func > 6QbDU[  
struct functor_trait KN`k+!@/7  
  { -6s:D/t1'  
typedef typename Func::result_type result_type; !/u  
} ; <N$Hb2b  
对于无参数函数的版本: _cWuRvY  
-Yh(bS l  
template < typename Ret > ,f>9oOqqA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^>Z_3 {s:$  
  { 1/w8'Kf'u  
typedef Ret result_type; QOYMT( j  
} ; N{Z+  
对于单参数函数的版本: ej&.tNvq  
,52 IR[I<T  
template < typename Ret, typename V1 > [f6BA|   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }u3|w0~c)  
  { Xb>SA|6[|  
typedef Ret result_type; H1B%}G*Ir-  
} ; fuv{2[N V  
对于双参数函数的版本: <nD@4J-A0  
[~ 2m*Q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :??W3ROn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > b~:)d>s8wY  
  { t,JX6ni  
typedef Ret result_type; K-#d1+P+  
} ; y$]<m+1  
等等。。。 /7Pqy2sgE  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xatq  
lGWz  
template < typename Func > 6',Hs  
struct func_return zQ{bMj<S  
  { Wq<oP  
template < typename T > F I[BZZW  
  struct result_1 QY&c=bWAX"  
  { j,^&U|!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Gg ~0>XS  
} ; 1uj~/M  
5;" $X 1{  
template < typename T1, typename T2 > E~fb#6  
  struct result_2 gggD "alDx  
  { 2XeyNX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |e2s\?nB0S  
} ; m!w|~ Rk  
} ; ' *a}*(0OA  
W-#DEU 7_  
wzju)qS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XF)N_}X^  
 6d;}mhH  
template < typename Func, typename aPicker > J QnaXjW2  
class binder_1 O{~Xp!QQt  
  { G>0d^bx;E  
Func fn; \|QB;7u  
aPicker pk;  d9k`  
public : v9Ii8{ca|  
pMHl<HH  
template < typename T > \zg R]|  
  struct result_1 eg}g} a  
  { Z+y'w#MZL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; a dr\l5pWQ  
} ; cYg J}(>}  
n ng|m  
template < typename T1, typename T2 > c( U,FUS  
  struct result_2 !"qT2<A  
  { [niFJI sc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R3_OCM_*  
} ; [.xY>\e  
qm><}N7f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s) U1U6O  
Qe _{<E  
template < typename T > 4>V@+#Ec5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "J+L]IC?AD  
  { "0jwCX Cu  
  return fn(pk(t)); Q%d%Io\-t  
} erUK; +2g  
template < typename T1, typename T2 > 3c6e$/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :23S%B~X  
  { TBPu&+3  
  return fn(pk(t1, t2)); I1':&l^O  
} 7<e}5nA/  
} ; &-Ch>:[  
J(d+EjC  
^;a .;wR  
一目了然不是么? E7\K{]  
最后实现bind >JE+g[$@  
b5=|1SjR  
j#2Xw25  
template < typename Func, typename aPicker > }g-w[w 7p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) eo4z!@pRN  
  { $zCCeRP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l3F$5n  
} >YWK"~|i~  
)4B`U(%M~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zX*5yNd  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 &gr 8;O:0  
"A+7G5  
十一. phoenix 'a+^= c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: o[_,r]%+D  
z;oia!9z  
for_each(v.begin(), v.end(), TIiYic!_~  
( "i#g [x  
do_ 4y3c=L No  
[ v"yu7tZ3N  
  cout << _1 <<   " , " B2]52Fg-"  
] V{oFig 6  
.while_( -- _1), VNT?  
cout << var( " \n " ) uoE+:,P  
) )r{Wj*u  
); iZfZF  
Sdmz (R  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: o"X..m<  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor pp(09y`]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =Mwuhk|*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: f?/OV*  
>qNpY(Ql  
XV%R Mr6  
template < typename Cond, typename Actor > 2! ,ndLA  
class do_while 9Jh&C5\\  
  { 0~BaQ, A @  
Cond cd; 7O*Sg2B  
Actor act; Cn 5"zDK$  
public : t27UlFX  
template < typename T > 2c[HA  
  struct result_1 :tO4LEb  
  { TPBQfp%HU  
  typedef int result_type; J i@q7qkC  
} ; ?:`sE"  
ps2j]g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 02[m{a-  
Q?1.GuF  
template < typename T > a_}C*+D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \K\eq>@6  
  { R7(XDX=[ s  
  do f4.jWBF  
    { "$(D7yFO  
  act(t); tL;.vRx  
  } pJ8F+`*  
  while (cd(t)); v]on0Pi!  
  return   0 ; .-HM{6J  
} iYT?6Y|+  
} ; )tJaw#Mih  
!Ltx2CB2]  
Z+U -+eG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ',`Qx{tQ)  
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。 aE)1LP  
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。 `)8~/G%  
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。 ~ i+XVo  
下面就是产生这个functor的类: f9#srIx+  
X);'[/]E*  
V*rLGY#  
template < typename Actor > {,Vvm*L/  
class do_while_actor  q%d'pF  
  { ?m~1b_@A{  
Actor act; 9>- 6Y  
public :  YMv}]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &@@PJ!&  
w?u3e+  
template < typename Cond > jG&HPVr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !l#aq\:}~e  
} ; AlDp+"|  
+|g*<0T5<  
rQT%~oM:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 LYYz=oZOE!  
最后,是那个do_ e?;c9]XO,o  
.u ikte  
Y5CkCF  
class do_while_invoker \8ZVI98  
  { y7h^_D+Ce  
public : _/Ve~( "  
template < typename Actor > BJ3<"D{.*4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O, eoO,gB  
  { f@!9~s  
  return do_while_actor < Actor > (act); $}b)EMMM  
} V-(]L:[JQ  
} do_; Z>g&%3j  
l*hWws[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2>X yrG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mgH~GKf^  
最后来说说怎么处理break和continue T$0)un  
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。 ;|XX^  
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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