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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (XW'1@b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >X eXd{$  
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, vq^';<Wh.  
ZJQFn  
1}c'UEr%)  
QnD8L.Dg  
  class filler _@!vF,Wcf  
  { &Cv  
public : |bnYHP$!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} T'vI@i9  
} ; BWy-R6br  
X-_VuM_p  
l>b'b e9  
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: .=TXi<8Brw  
R-9o 3TPa  
m7g*zu2#  
GT)7VFrL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N`,\1hHMT  
;Tp9)UP)  
!cYID \}S,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X,_K )f  
/\# f@Sg  
c6#E gN,X  
2/fol TR7  
二. 战前分析 #` gu<xlW  
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。 YCh`V[0  
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 zMu9A|  
GRbbU#/=G  
"q+Z*   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g.@[mf0r  
  /* --------------------------------------------- */ sdg2^]|  
vector < int *> vp( 10 ); QfAmGDaYQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _^#eO`4"  
/* --------------------------------------------- */  IPK1g3Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7~XA92  
/* --------------------------------------------- */ vm_]X{80;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); t_w\k_ T  
  /* --------------------------------------------- */ [B+F}Q^;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6>rz=yAM_  
/* --------------------------------------------- */ A1-,b.Ni  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \ *[Ht!y  
P.@dB.Ny  
@4T   
GI/NouaNfm  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,++HiYOG}e  
1._1, _2是什么? ~Yi4?B<  
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。 g^(gT  
2._1 = 1是在做什么? 6h)_{| L)  
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。 T?m@`"L,  
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。 qz]qG=wmL  
g"5Kth  
 P>iZ gv  
三. 动工 v0oVbHO5<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (b//YyqN  
>pLJ ,Z  
FEu"b@v  
g/!MEOVx  
template < typename T > UIyLtoxu  
class assignment OxGfLeP.R!  
  { >fI\f <ez  
T value; 1b3k|s4   
public : ~LpkA`Hn!  
assignment( const T & v) : value(v) {} \DS*G7.A+&  
template < typename T2 > Lk,q~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4tLdqs  
} ; go AV+V7  
J.R\h!  
m\XsU?SuX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 qzbW0AM[M  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %'s_ =r`  
CO@G%1#  
Y Z+G7D>  
AZc= Bbh  
  class holder By8SRWs  
  { ;!S5P(  
public : U'ctO%  
template < typename T > 2K};-}eW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <hCO-r#  
  { n]$rLm%^  
  return assignment < T > (t); VtI`Qc jc  
} [(x*!,=  
} ; 4h|*r !  
g]: [^p  
hQ<7k'V  
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: =bC'>qw}  
/7#e  
  static holder _1; T^|k`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 AaA!U!B  
"NLuAB. P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Hq:: F?  
而不用手动写一个函数对象。 o}:x-Y  
fm-m?=  
AJEbiP  
iZy>V$Aq  
四. 问题分析 N s0,Z#Z+  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 "ymR8 y'  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 U[x$QG6m!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F ><_gIT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mN]WjfII  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]#f%Dku.m  
lL:!d.{  
五. 问题1:一致性 4E5;wH  
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?| Rk g8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D tZ?sG  
@a@}xgn{  
struct holder mbkt7. ,P  
  { /Z:NoTGn  
  // bl a`B=r  
  template < typename T > w6!97x  
T &   operator ()( const T & r) const mW'3yM  
  { mA$y$73=T  
  return (T & )r; }Mt)57rU  
} 0)d='3S  
} ; G7"(,L` 5  
7ihcjyXB  
这样的话assignment也必须相应改动: ^@*`vz^_  
mTtaqo_Bh  
template < typename Left, typename Right > ;LP3  
class assignment Wjl2S+Cc  
  { ,M{G X  
Left l; r'{N_|:vv  
Right r; v; i4ZSV^A  
public : xA7~"q&u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ; &6 {c  
template < typename T2 > yZNG>1 N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o|h=M/  
} ; o FP8s[B  
85G-`T  
同时,holder的operator=也需要改动: (+(@P*c1  
o=7,U/{D!  
template < typename T > 6 ScB:8M  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vx($o9  
  { XjL3Ar*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yYJ_;Va  
} M;y*`<x  
aBReIK o  
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。 ?HPAX  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E& 6I`8  
z7IJSj1gQI  
return l(rhs) = r; Rmmu#-{Y  
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。 \O "`o4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hH5~T5?\  
g?"QahH G  
template < typename Tp > 7!cLTq  
class constant_t H; \C7w|  
  { j8Z;}Ps  
  const Tp t; K\9CW%W  
public : a-|pSe*rx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rz_W]/G-P  
template < typename T > *t| !xO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const I?g}q,!]  
  { Cs>`f, o  
  return t; Sk 7R;A  
} xSD*e 0  
} ; B@M9oNWHu  
g=nb-A{#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yR|2><A  
下面就可以修改holder的operator=了 uFSU|SDd.  
;dUKFdKH}  
template < typename T > O>pX(DS L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4@fv%LOQo  
  { ].xSX0YQ%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %:`v.AG  
} o]&q'>Rf  
=QVkY7  
同时也要修改assignment的operator() F\+AA  
FhY#3-jH  
template < typename T2 > R&(OWF;~,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~wuCa!!A  
现在代码看起来就很一致了。 +^(_S9CO  
RD[P|4eY  
六. 问题2:链式操作 @-[}pZ/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 w~v6=^  
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。 qzNb\y9G  
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。 })^eaLBR4  
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。 5]I)qij q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ' F.^ 8/>  
;=0mL,  
template < typename T > _1E c54D  
struct result_1 13F]7l-#  
  { @Nsn0-B?ne  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1z7+:~;l  
} ; <}[ !k<  
jw{N#QDh  
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:  :'F,l:  
,zx{RDI  
template < typename T > +Xw%X3o)  
struct   ref zs]ubJC@  
  { >&;J/ME  
typedef T & reference; J@/4CSCR]  
} ; k@lJ8(i^qU  
template < typename T > SeXgBbGAne  
struct   ref < T &> 9Zl4NV&B  
  { z9IW&f~~P  
typedef T & reference; 9k71h`5  
} ; `{{6vb^g  
[ K/l;Zd  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C <:g"F:k  
lfM vNv  
template < typename T > }:faHLYT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8[J%TWq%9  
  { ]dGH i \  
  return l(t) = r(t); `Z,WKus  
} #3 E"Ame  
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。 (Z$7;OAI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]2f-oz*hU  
H6`k%O*  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ]pe7I P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wnd #J `  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (LTu=1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8m' f8.x  
最后的布局是: Vc9Bg2f5  
                Add 1(Vv-bq$  
              /   \ I= :yfW  
            Divide   5 D+uo gRS61  
            /   \ v[uVAbfQ  
          _1     3 j;}-x1R  
似乎一切都解决了?不。 s:6K'*  
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。 d)uuA;n  
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。 ZVH 9je  
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: kIS )*_  
_ -RqkRI  
template < typename Right > IIY_Q9in  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %%X/gvaJ  
Right & rt) const V z  
  { !b!An; ',  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BTr oe=R  
} bTeuOpp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =:g\I6'a  
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。 =t_+ajY%  
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。 *c4OhMU(  
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。 QmSj6pB>  
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。 no-";{c  
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? 6 DQOar>d  
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: Cu%BU}(  
gKTCfD~  
template < class Action > e}2?)B`[  
class picker : public Action E7h@Y~bNhW  
  { Jk}3c>^D  
public : cG0)F%?X?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^NU_Tp:2^  
  // all the operator overloaded PtuRXx  
} ; BDfMFH[1  
90+Vw`Gz=  
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。 oO[eer_S-  
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: AoGpM,W]5  
~H\P0G5GA  
template < typename Right > ]vcT2lr]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^3sv2wh^|8  
  { ?pJ2"/K   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D#'CRJh;7  
} $9\8?gS  
FDuA5At  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ][Tw^r&  
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。 {nSgiqd"28  
oVk!C a  
template < typename T >   struct picker_maker  Yf[Cmn  
  { $G0e1)D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uHquJQ4  
} ; YYI0iM>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >,zU=I?9Y  
  { uu]C;wl  
typedef picker < T > result; k2->Z);X  
} ; uYs45 G  
,DHH5sDCn  
下面总的结构就有了: (&*Bl\YoX  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 zhow\l2t}  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 CaCApL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `Qb!W45  
至此链式操作完美实现。 hs+)a%A3G  
kS{k=V&hf_  
x!S}Y"  
七. 问题3 FiRe b3zR  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 A1B[5a*o!  
=zAFsRoD_B  
template < typename T1, typename T2 > ?8grK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ecl6>PS$'  
  { )$Ib6tYY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]Y$Wv9 S6  
} nO`[C=|  
h] )&mFiE"  
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: &/' O?HWl  
jm&[8ApW  
template < typename T1, typename T2 > .3+ 8Ip#z  
struct result_2 ,>(X}Q  
  { zuMz6#aCC8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ByoI+n* U  
} ; -[>J"l  
se3EI1e  
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? ec^{ez@`  
这个差事就留给了holder自己。 kQ\l7xd  
    o\tw)_ >  
lgt&kdc%o  
template < int Order > &9v8  
class holder;  !N\_D  
template <> yWc%z6dXC  
class holder < 1 > Pt-mLINvG  
  { ~<IQe-Q 5  
public : N>L)2WKFT  
template < typename T > r.LOj6c  
  struct result_1 CPsl/.$tC  
  {  nmL|v  
  typedef T & result; -*&aE~Cs  
} ; ?gU - a  
template < typename T1, typename T2 > Tl_o+jj  
  struct result_2 #.]W>hN8\  
  { FLsJ<C~/~  
  typedef T1 & result; "9c!p  
} ; =dKk #*  
template < typename T > Y/mfBkh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k<fR)o  
  { ,,EG"Um6  
  return (T & )r; U;ujN8  
} ~PpU'[  
template < typename T1, typename T2 > !: vQg+S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "_dJ4<8  
  { 4u2_xbT  
  return (T1 & )r1; #EKnjh=Uq  
} e=jtF"&  
} ; qoph#\  
fk2Uxg=[  
template <> C_[ d  
class holder < 2 > ?<0'h{zNy  
  { 3M^`6W[;  
public : ze+S_{  
template < typename T > #\="^z6  
  struct result_1 lzFg(Ds!f  
  { }]=A:*jD  
  typedef T & result; 2,|@a\H  
} ; G'HLnx}Yi  
template < typename T1, typename T2 > N1n\tA?  
  struct result_2 5M8   
  { Pa; *%7  
  typedef T2 & result; Cx) N;x  
} ; h4slQq~K  
template < typename T > )=N.z6?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ](ztb)  
  { 4Im}!q5;:<  
  return (T & )r; E[CvxVCx  
} Vhm^<I-d  
template < typename T1, typename T2 > sdewz(xskj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v<0S@9~  
  { DAN"&&  
  return (T2 & )r2; u0uz~ s  
} HW6Cz>WxOW  
} ; 8,CL>*A  
0eCjK.   
&t@ $]m(  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 eEmLl(Lb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -42 U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lvk*Db$  
4uVyf^f\]f  
return l(i, j) = r(i, j); Eh`W J~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M9yqJPS}B  
FzBny[F  
  return ( int & )i; ,b+Hy`t  
  return ( int & )j; ws]d,]  
最后执行i = j; {5fq4A A6  
可见,参数被正确的选择了。 noT}NX%  
zzKU s"u  
127@ TN"  
KA`)dMWL  
wp/x|AV  
八. 中期总结 P}PMRAek  
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: )fT0FLl|1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F<6{$YI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (ubK i[)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor A_6Dol=J@  
/#xYy^`  
lFgE{; z@  
O#U_mgfzJ  
?H!X p  
t6+>Zr  
九. 简化 :~,akX$  
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。 NL ceBok  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 { lZ<'p  
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: 1T3YFt@&I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 XoiZ"zE  
  +-*/&|^等 nm,Tng oj  
2. 返回引用。 g{7?#.7  
  =,各种复合赋值等 ><@& &u.  
3. 返回固定类型。 69C ss'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) qkyYt#4E  
4. 原样返回。 u-dF ~.x  
  operator, E~Y%x/oX  
5. 返回解引用的类型。 {O[ !*+O  
  operator*(单目) 1`n ZK$  
6. 返回地址。 VqB9^qJ]!  
  operator&(单目) &cx]7:;  
7. 下表访问返回类型。 rmnnV[@o  
  operator[] 5YiBw|Z7 "  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N<lf,zGw  
  operator<<和operator>> "\1V^2kMr  
yj`xOncE}  
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。 C_hIPMU=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3j$,x(ua9  
VzFzVeJ  
template < typename Left > 'seuO!5  
struct value_return -(.\> F  
  { -_Iuvw  
template < typename T > O$peCv   
  struct result_1 S>?B)  
  { *WXqN!:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $%J $  
} ; Vg"Ze[dA  
V P4ToYc  
template < typename T1, typename T2 > i>rsq[l  
  struct result_2 ; >>/}Jw\  
  { L2y{\<JC"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |.U- yyz  
} ; ,%]s:vk[u  
} ; 0EP8MRSR  
c\eT`.ENk  
M7IQJFra  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait DWJkN4}o  
/K#J63 ,  
下面我们来剥离functor中的operator() :!gzx n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t~]oJ5%  
%^8>=  
return l(t) op r(t) 6I\mhw!pQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) I*i$!$Bx2  
return op l(t) "LH*T  
return op l(t1, t2) |teDe6 \m  
return l(t) op T]J#>LBd  
return l(t1, t2) op zzBqb\Ky  
return l(t)[r(t)] JYWc3o6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qS+Ilg  
zn{[]J  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Tn3f5ka'  
单目: return f(l(t), r(t)); d "vd_}P~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ('px X+  
双目: return f(l(t)); pDx}~IB  
return f(l(t1, t2)); z'}?mE3i  
下面就是f的实现,以operator/为例 p}swJ;S  
NBZ>xp[U  
struct meta_divide > 'KQL?!F  
  { 6<A3H$3b  
template < typename T1, typename T2 > oWc +i U(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ti9cN)lq&  
  { TDQh^Wo  
  return t1 / t2; KbV%8nx!!  
} ) N"gW*  
} ; MtO p][i  
0H{0aQQ  
这个工作可以让宏来做: x5Ee'G(  
T)B1V,2j=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8M'6Kcr  
template < typename T1, typename T2 > \ { e %  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l+V5dZ8W  
以后可以直接用 Jid:$T>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5{|\h}  
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 $pGk%8l%  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) wen6"  
{n%U2LVL  
p^``hP:J  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  goT:\2  
JZ=a3)x"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H{T)?J~  
class unary_op : public Rettype dfq5P!'  
  { Gu_Rf&:  
    Left l; 0IM#T=V  
public : !kfnqe?|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [}_ar  
7e"(]NC84  
template < typename T > g)iSC?H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !f\6=Z?>3  
      { DEC,oX!bI1  
      return FuncType::execute(l(t)); yMa5?]J  
    } 3?uP$(l  
T't^pO-`  
    template < typename T1, typename T2 > v+=_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J=U7m@))Y#  
      { K`2a{`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?Xo9,4V1  
    } X|wXTecg*|  
} ; Ic/<jFZXM  
JhDjY8?86  
:1>R~2  
同样还可以申明一个binary_op |E]YP~h  
} q ? iJ?P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g `B?bBg  
class binary_op : public Rettype #z t+U^#)  
  { vP'R7r2Yx  
    Left l; 3-8Vw$u  
Right r;  D-4 PEf  
public : Dx[t?-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {ersXQ:  
e"|9%AW@<  
template < typename T > J:mOg95<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &/, BFx"  
      { 3)g1e=\i$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); X6<HNLgra  
    } ;o3 .<"  
?t} [Wi}7  
    template < typename T1, typename T2 > ]yVB66l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XW Y0WDh:  
      { m x,X!}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .[Sv|;x"E  
    } *<#&ne 8  
} ; a}c(#ZLs  
C>;yW7*g"  
r%'2a+}D  
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 5#f&WL*U@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  D#m+w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D0k7)\puQ  
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。 D1O7S]j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Vq'&t<K#  
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。。。 28BiuxVW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >k\*NW  
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) f3l >26  
下面是修改过的unary_op XLbrE|0A?  
bt&vik _  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Hab9~v ]  
class unary_op c*1x*'j.  
  { ohM'Fx"q  
Left l; ;. :UfW  
  U.6hLFcE  
public : 9 [I ro  
#t(?8!F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a* IJ)'S  
G(0 bulq  
template < typename T > j^!J: Bj  
  struct result_1 _Wb-&6{  
  { v*BA\&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S5Px9&N8(  
} ; tc,7yo\".  
QX]tD4OH  
template < typename T1, typename T2 > (I~,&aBr  
  struct result_2 n`:l`n>N$  
  { \AK|~:\]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "?9fL#8f*!  
} ; $qrr]U  
sy@k3wQ  
template < typename T1, typename T2 > bo -Gh`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x)* /3[  
  { 7T2W% JT-,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "+ Qh,fTt  
} #/jHnRrQ   
q2<J`G(tZ  
template < typename T > 2.lnT{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F9+d7 Y$  
  {  vo(?[[  
  return OpClass::execute(lt(t)); X)&Z{ V>  
} wRiP5U,  
Z?Q2ed*j  
} ; Ph%s.YAZ~  
Dps{[3Y+  
`Ys })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 ~fUSmc  
好啦,现在才真正完美了。 mpF_+Mn  
现在在picker里面就可以这么添加了: *nC,= 2  
h?1pGz)[C  
template < typename Right > lb6s3b  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const oF6MV&q/  
  { D&^:hs@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {Jy%h8n*  
} \rN_CBM  
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。 UQdQtj1'  
Cg|uHI*  
88*RlxU  
d!LV@</  
( gFA? aD<  
十. bind &sNID4FR  
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。 aw4+1.xy  
先来分析一下一段例子 T8(wzs  
GSFT(XX  
t/D Q<B_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1*jL2P]D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :hr@>Y~r  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k2WO*xa*  
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。 ~R8yj(  
我们来写个简单的。 @} Z/{Z[@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: % b&BLXW  
对于函数对象类的版本: @ixX?N)V  
#<e7 Y0  
template < typename Func > Rj&7|z  
struct functor_trait Gehl/i-  
  { U+RPn?Q  
typedef typename Func::result_type result_type; &e)p6Egl  
} ; 9}mp,egV  
对于无参数函数的版本: ,Ex\\p-  
E 9:hK  
template < typename Ret > bOdv]nQ1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %Uk/P  
  { lG+ltCc$9  
typedef Ret result_type; qR<DQTO<  
} ; $"(YE #]|  
对于单参数函数的版本: 3.H-G~  
;E"mB4/)  
template < typename Ret, typename V1 > M0e|G.S&_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >y~_Hh(TSL  
  { E!<$J^  
typedef Ret result_type; T ?? aVe]c  
} ; *;d)'7<  
对于双参数函数的版本: <`*P/V  
#]N9/Hij#g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^k(eRs;K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > . R}y"O\  
  { bLzuaNa'  
typedef Ret result_type; |K-lg rA  
} ; y m{/0&7  
等等。。。 )l}wjKfgO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O*v+<|0!l  
r97[!y1gt  
template < typename Func > 3ky+qoe  
struct func_return )It4al^\  
  { M\6`2q  
template < typename T > gc~h!%'.I  
  struct result_1 uPXqTkod  
  { @/(7kh +  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -c?wEqa~2  
} ; N8q Z{CWn  
~?5m5z O  
template < typename T1, typename T2 > Ve1] ECk  
  struct result_2 IpXhb[UZ?  
  { \KXEw2S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z}tp0~C  
} ; l,L=VDEz,  
} ; sr+mY;   
an`(?6d  
ncr-i!Jjk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 P/9J!.Cm  
L,pSdeq  
template < typename Func, typename aPicker > <xjv7`G7  
class binder_1 xm0#4GFUS  
  { J-<B*ot+lX  
Func fn; B[B<U~I}  
aPicker pk; \=V[ba:q  
public : cgeS)C7  
mRY6[*u  
template < typename T > uW9M&"C~  
  struct result_1 4Z9 3 g {  
  { C+?s~JL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7 aD&\?  
} ; \X.=3lc&  
'sBXH EZA]  
template < typename T1, typename T2 > 'm5(MC,  
  struct result_2 7B!Qq/E?g  
  { s)8M? |[`I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %,cFX[D/)  
} ; 5a!e%jj  
PB67 ?d~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} pNQkKDbL+  
pQ:PwyU  
template < typename T > XWQ0V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e=UVsYNx  
  { cloSJmUlQ  
  return fn(pk(t)); MH;%Y"EI  
} dG?a"/MA  
template < typename T1, typename T2 > ;6txTcn`=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^ [[ b$h$  
  { %N>NOk)  
  return fn(pk(t1, t2)); },aWCvJL  
} ~o'#AP#N~  
} ; arQ %  
#*$@_  
tZCe?n]  
一目了然不是么? *F*jA$aY  
最后实现bind N$&ePU J  
K[ gWXBP  
&qP-x98E?  
template < typename Func, typename aPicker > tZ j,A%<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :U.)YHY  
  { rL sK-qQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u<shhb-  
} 8{Eo8L'V  
n=o'ocdS)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y2$;t'  
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。 Cm;qDvj+u  
)USC  
十一. phoenix J-\?,4mcP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  pl,Z  
n`z+ w*  
for_each(v.begin(), v.end(), }`N2ZxC0AQ  
( "SU-^z  
do_ e_c;D2' F  
[ f THun?Vn  
  cout << _1 <<   " , " YATdGLTeq  
] 9N D+w6"  
.while_( -- _1), 1uS-Tx  
cout << var( " \n " ) )Ct*G= N  
) G P[r^Z  
); ,;iBeqr5  
@fH&(@  
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: ]( =wlq)  
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 4JZHjf0M6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  AMD?LjY~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ki~y@@3I  
\}x'>6zr2  
ff}a <w  
template < typename Cond, typename Actor > !UMo4}Y  
class do_while Lcs{OW,  
  { \FoxKOTp  
Cond cd; ,#bb8+z&p  
Actor act; 1.0!H.>q  
public : }S vw,c  
template < typename T > .y7)XLC  
  struct result_1 "?SOBA!vy  
  { jfY{z=*]u  
  typedef int result_type; q|u8CX  
} ; \_*MJ)h)X  
-[pCP_`)u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HD:%Yv  
|N$?_<H  
template < typename T > 9S1Ti6A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?YO =J  
  { %]<RRH.w  
  do \5[D7}  
    { D=~B7b:  
  act(t); 1U7,X6=~  
  } .b#9q6F-/  
  while (cd(t)); 2b#(X'ob  
  return   0 ; wVp4c?s  
} {x|kg;  
} ; E./__Mz@  
'>e79f-O)  
P*SCHe'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (H8C\%g:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 >nhE%:X>  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 #$t}T@t>  
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。 nQ642i%RQ  
下面就是产生这个functor的类: !)%>AH'  
=F'M~3M   
f#v#)Gp+  
template < typename Actor > Jh\: X<q  
class do_while_actor j6e}7  
  { 7rdw`  
Actor act; ^S#\O>GHP  
public : ("?&p3];b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;V~rWzKM(  
kG$E tE#  
template < typename Cond > '(*&Ax  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jJUGZVM6)  
} ; &]VQR2J}:  
!{Q:(B#ec  
{xv?wenE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CQSpPQA  
最后,是那个do_ -SvTg{Q{la  
RVkU+7  
^`rpf\GX(  
class do_while_invoker d@4rD}_Z  
  { \TbsoWX  
public : +5HnZ?E\  
template < typename Actor > V#NG+U.B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~!ZmF(:  
  { T A\4uy6o  
  return do_while_actor < Actor > (act); ou'~{-_xd  
} VT% KN`l  
} do_; gMs+?SNHAh  
'%SR.JL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? CGC-"A/W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pcy<2UV  
最后来说说怎么处理break和continue 5{13 V*<  
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。 <&5m N  
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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