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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda WQL\y3f5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .-oxb,/  
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, ^pF&` 2eD  
OGg>#vj,s  
ww $  
w\i\Wp,FP  
  class filler };jN\x?&q  
  { #S*/bao#  
public : A5R<p+t6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} n+q!l&&  
} ; q[W 0 N >  
4UvZ)^r  
,UGRrS  
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: ^c4@(]v'G  
S:oi< F  
|G,tlchprs  
5l2 ?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); YS@ypzc/  
O  %!!w  
^N;.cY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <[\`qX  
Bb^;q#S1  
[] `&vWZ  
W~~7 C,!  
二. 战前分析 vAh6+K.e  
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。 S^>,~R.TX  
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 C|). ;V&  
lpeEpI/gM  
,p2s:&"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o9%)D<4M  
  /* --------------------------------------------- */ [nc4{0aT'  
vector < int *> vp( 10 ); &d+Kg0:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); : $Y9jR  
/* --------------------------------------------- */ $M lW4&a|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3U.88{y  
/* --------------------------------------------- */ 'y2nN=CN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); YY)s p%  
  /* --------------------------------------------- */ m~P CB_ifW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l(u.I2^o  
/* --------------------------------------------- */ */|lJm'R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O[s{ Gk'>  
7/ysVWt  
I)cFG{~L  
6@e+C;j =  
看了之后,我们可以思考一些问题: D 38$`j  
1._1, _2是什么? &7b|4a8B%  
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。 6c"0})p  
2._1 = 1是在做什么? i2YuOV!  
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。  fA<[f  
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。 *:t|qgJI#+  
XZJ+h,f  
P8>d6;o($  
三. 动工 ;04Ldb1{|3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8lb%eb]U  
oCi=4#g%7  
Xr2ou5zAn  
4.h=&jz&  
template < typename T > ~ ! 3I2  
class assignment 3k# /{Z  
  { U.XNv-M  
T value; \"^w'ng  
public : T[uiPs /xD  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]*FVz$>XM  
template < typename T2 > [}8|R0KF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } PBxCx3a{  
} ; VUYmz)m5  
K]|> Et`  
.J.-Mm` .  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PSVc+s[Q+V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;SaX;!`39+  
k.^co I5  
}_;!hdY q  
\XM^oE#G  
  class holder 2 fS[J'-o  
  { 8&~~j7p,  
public : X 9%'|(tL  
template < typename T > ~r$jza~o(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,0~9dS   
  { IWveW8qJ  
  return assignment < T > (t); %4 XJn@J  
} * Y7jl#7  
} ; &q~:~   
S.Ma$KL~'^  
E}_[QEY;Y  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7&"n`@(.!  
Ru>uL@w  
  static holder _1; Ck@J,~x1D  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3a 1u  
n;p:=\uN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qb; d:@9  
而不用手动写一个函数对象。 Vc%R$E%  
Ra/Ukv_v  
g'u?Rn 7*J  
PN<C=gAe  
四. 问题分析 )d-.M  
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。 80Y\|)  
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。 6uKMCQ=h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 u#A<hq;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =rQP[ICs!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >Clh] ;K  
ELjK0pE}-  
五. 问题1:一致性 lz0TK)kuC  
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?| z%7SrUj2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h:)Ci!D;  
P^Q[-e{  
struct holder B_l{<  
  { ~h=X8-D  
  // + "}=d3E6  
  template < typename T > 5P+t^\  
T &   operator ()( const T & r) const F@!Td(r2  
  { 8?O>ZZtu  
  return (T & )r; Z!&Rr~i <  
} ^*= 85iyo  
} ; CBKkBuKuk  
0\~Z5k`IT  
这样的话assignment也必须相应改动: 8dOo Q  
bo=ZM9  
template < typename Left, typename Right > %tt%`0  
class assignment R%H$%cnj  
  { ORWm C!  
Left l; (zYy }g#n  
Right r; n*'<uKpM  
public : GOB(#vu  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #W2[  
template < typename T2 > y3;q_4.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o1OBwPj  
} ; uw7{>9  
sNHSr  
同时,holder的operator=也需要改动: 9H]Lpi^OH  
pA#}-S%  
template < typename T > & &<9p;E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ZRUhAp'<qj  
  { V' 2EPYB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s& {Qdf  
} qy!Ou3^  
hc$@J}`  
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。 Uo_tUp_Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tNmy& nsA  
oXt,e   
return l(rhs) = r; X7|.T0{=x  
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。 5lJ )(|_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kao}(?x%  
<;t)6:N\  
template < typename Tp > GfyX'(ge  
class constant_t m>e3vu  
  { q1hMmMi  
  const Tp t; y466A]|  
public : \Z-2leL)j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} B7-RU<n  
template < typename T > ]yX@'f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VLg EX4  
  { Cw,D{  
  return t; w3D]~&]  
} !m{2WW-  
} ; 88a<{5 :z  
zyN (4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -05U%l1e  
下面就可以修改holder的operator=了 ;? uC=o>Z{  
>n7["7HHk  
template < typename T > a~^Srj!}x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <-jGqUN_I  
  { HrqF![_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .1*DR]^`  
} q:HoKJv4  
 i j&p4  
同时也要修改assignment的operator() {%']w  
.)8   
template < typename T2 > t&814Uf&\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #Y,A[Y5jX  
现在代码看起来就很一致了。 j [S`^2  
{.#zHL ;  
六. 问题2:链式操作 ":d*dl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |r~ uos  
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。 ! VRI_c  
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。 hZNEv|  
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。 J35l7HH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct qZ G-Lh  
Y%v P#>h  
template < typename T > \kwe51MQ  
struct result_1 S[@6Lp3q_  
  { Yn[x #DS  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &?$\Y,{  
} ; ehc<|O9tY  
iiwpSGFl]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 2uo8jF.h  
L^KdMMz;  
template < typename T > p\ txlT  
struct   ref *t =i  
  { L+Nsi~YVq  
typedef T & reference; |z7dRDU}]  
} ; 2v|qLf e1  
template < typename T > F|]rA*2u  
struct   ref < T &> tq E>Zx=X  
  { l Z~+u  
typedef T & reference; RUrymkHFB  
} ; 5~yb ~0  
vXPuyR<J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @dhH;gt.I  
3GWrn ,f  
template < typename T > 9XN~Ln@}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const cJq<9(  
  { /lUk5g^j  
  return l(t) = r(t); F9D"kG;Dk  
} :A$wX$H01  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 5fxbA2\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 H5^Y->  
KH)pJG|NY  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 "11j$E9#\n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &.*T\3UO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'h:!m/1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~g96o81V  
最后的布局是: pqd4iR Wv  
                Add D;yd{]<  
              /   \ A@ { !:_55  
            Divide   5 W.GN0(uG  
            /   \ &*c'uN w  
          _1     3 Rmgxf/  
似乎一切都解决了?不。 kBUufV~  
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。 {N@Y<=+:  
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。 6 cr^<]v!  
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&W_  
DwC@"i.  
template < typename Right > HO G=c!b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A9.;>8!u  
Right & rt) const |7Yvq%E  
  { Fj48quW1\P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7@\GU]. 2  
} jS}'cm-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 f#2#g%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。 >R) F}  
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。 -{r!M(47  
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。 rGAFp,}-f  
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。 mKMGdN~  
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? >cSi/a,L  
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: (h%|;9tF  
X$ejy/+.  
template < class Action > QDl)92z  
class picker : public Action @b>YkJDk  
  { T[mw}%3<v  
public : [cY?!Qd 0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} sd]0Hx[  
  // all the operator overloaded W=(MsuirO  
} ; |^\ Hv5  
CiHn;-b;  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Rqt[D @;m  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: gA|!$ EAM  
DPR;$yV  
template < typename Right > -+`az)lrp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const oT$(<$&<  
  { &8o  :  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F?!};~$=Z  
} Cw@k.{*7,  
hG< a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0:PH[\Z  
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。  [ ((h<e  
dY48S{  
template < typename T >   struct picker_maker &T5f H!?4  
  {  rytGr9S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {-:4O\/  
} ; "{,\]l&o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &zaW"uy3T  
  { r|u6OF>  
typedef picker < T > result; L5i#Kh_  
} ; >;T$#LZ  
}D&"z8mP  
下面总的结构就有了: .`i'gPLkn2  
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。 rQ 9?N^&!%  
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。 S&gKgQD"Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )M&I)In'  
至此链式操作完美实现。 9y d-&yDG  
.YnP% X=  
VPq5xSc?  
七. 问题3 'b?#4rq}  
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。 [esX{6,i  
Xs.$2  
template < typename T1, typename T2 > S|O%h}AH;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tk] _QX %  
  { zz+M1n-;o  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o|Yn(xu-  
} C.Wms}XA  
|e.3FjTH  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: )l 4>=y  
YFC0KU  
template < typename T1, typename T2 > 6qmo ZAg  
struct result_2 UeK, q>i  
  { ePPp)=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ` maN5)  
} ; TA-(_jm  
0& SrKn  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? d=.n|rS4 W  
这个差事就留给了holder自己。 *cI6 &;y  
    3=G5(0  
!)l%EJngL  
template < int Order > nEa'e5 lg  
class holder; /o}0oo5B  
template <> s$+: F$Y0  
class holder < 1 > D KMbs   
  { r~Is,.zZ}  
public : C7c|\T  
template < typename T > OJC*|kN-#^  
  struct result_1 Fc{6*wtO  
  { hBYh90]  
  typedef T & result; ?@,f[U-  
} ; D^T7pO  
template < typename T1, typename T2 > g)zn.]  
  struct result_2 2Xq!'NrS  
  { ;?Y` e  
  typedef T1 & result; 9< 0$mE^:  
} ; y>pq*i  
template < typename T > #k|g9`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "YdDaj</  
  { fv 1!^CDia  
  return (T & )r; [(.T%kJ  
} Nf?, _Rl  
template < typename T1, typename T2 > 0o^#Fmuz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]@j"0F/`  
  { 'zD;:wT  
  return (T1 & )r1; =QxE-)v  
} 5M.n'*   
} ; /{#_Um0.  
\"sSS.'  
template <> 5 xzB1n8  
class holder < 2 > "'p+qbT8  
  { $d"f/bRWy  
public : 1wNY}3  
template < typename T > xYkgNXGs5  
  struct result_1 Y_ ;i  
  { W;AWO0+  
  typedef T & result; Xe^=(| M  
} ; (A<sFw?  
template < typename T1, typename T2 > _F$t#.o  
  struct result_2 :tS>D5dz(  
  { ?}>Z_ ("  
  typedef T2 & result; )GT?Wd  
} ; ~9>[U%D  
template < typename T > \oZUG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Hn'2'Vu  
  { c+K=pp@  
  return (T & )r; sN` o_q{Q  
} x%?*]*W  
template < typename T1, typename T2 > +AC-f2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^HN  
  { JX,#W!d  
  return (T2 & )r2; `]I5WTt*X  
} b)`#^uxxJ  
} ; Mh/>qyS *2  
C-b%PgA  
dcTM02kEh  
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> >。 9 8BBsjkd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <XcMc<h~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b0x0CMf  
sTstc+w  
return l(i, j) = r(i, j); >nW}zkfn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) FveK|-  
v2X0Px_  
  return ( int & )i; {gHscj;SM  
  return ( int & )j; r Q@o  
最后执行i = j; Cspm\F  
可见,参数被正确的选择了。 K[yJu 4  
`Ta(P30  
|}y}o:(  
W%ZU& YBc  
!*. nR(>d  
八. 中期总结 '# 2J?f'  
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: 9nAK6$/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'Mhdw}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !w\;Q8irN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;mKU>F<V  
]8nm9qmF<  
d?X6x  
l'8TA~  
k3h53QTmC  
q x }fn/:  
九. 简化 h#;K9#x6  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 4J|t}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ##ea-"m8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Y]0y -H  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =C2C~Xd  
  +-*/&|^等 d"a7{~l  
2. 返回引用。 W/X;|m`  
  =,各种复合赋值等 {NqGWkGt*b  
3. 返回固定类型。 qf$|z`c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) R@aT=\u+  
4. 原样返回。 g7yHhF>%X  
  operator, Q*{ 2  
5. 返回解引用的类型。 FLOJ  
  operator*(单目) {oeQK   
6. 返回地址。 <4bo7XH  
  operator&(单目) 4 V*)0?oYE  
7. 下表访问返回类型。 -^"?a]B  
  operator[] aJ@qB9(ZBe  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 IKp x~  
  operator<<和operator>> X*) :N]  
_( Cp   
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。 0~+:~$VrT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: CU&,Kq@  
dK$dQR#  
template < typename Left > +:Zi(SuS]  
struct value_return ^: j:;\;  
  { %/C[\w p81  
template < typename T > AtYYu  
  struct result_1 QX|K(`of  
  { .r"?w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A+8b] t_k  
} ; :UciFIa  
cv1L!Ce,  
template < typename T1, typename T2 > :]jtV~E\  
  struct result_2 UGgi)  
  { 8~>3&jX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4!|ar?Zy  
} ; Rgu^> ~   
} ; 5E=Odep`  
r2w7lf66!  
>fQN"(tf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )YnN9"8  
v$Z1Lh  
下面我们来剥离functor中的operator() LOzKpvGl  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1)ne-e  
,Fiiw  
return l(t) op r(t) ;wZ.p"T9^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (H^o8J   
return op l(t) ".IhV<R  
return op l(t1, t2) sqRuqUj+  
return l(t) op 3.Kdz}  
return l(t1, t2) op 9m4|1)  
return l(t)[r(t)] i=@*F$,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] LLiX%XOh  
4G ?k31,k  
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: pDQ,v"  
单目: return f(l(t), r(t)); oef(i}8O@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g.Q ?Z{  
双目: return f(l(t)); K~R{q+  
return f(l(t1, t2)); |Sm/Uq(c  
下面就是f的实现,以operator/为例 .CYkb8hF  
pz+#1=b]  
struct meta_divide }$jIvb,3?  
  { `N+ P ,  
template < typename T1, typename T2 > u#<]>EtbB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yFjSvm6  
  { *v&RGY[>  
  return t1 / t2; #q%/~-Uk  
} '"Gi&:*nQ<  
} ; %VCHM GP=  
?fG Y,<c  
这个工作可以让宏来做: NG ~sE&,7  
KMa?2cJH#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %BJ V$tO  
template < typename T1, typename T2 > \ wuCODz@~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A7se#"w  
以后可以直接用 p{Uro!J,K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) QMP:}  
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 hdzaU&w  
(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。。。) [/FIY!nC?  
\oyr[so(i  
~7|z2L  
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 }/|1"D  
V.qB3 V$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Nsb13mlY  
class unary_op : public Rettype iM-@?!WF  
  { > ewcD{bt  
    Left l; q-'zZ#  
public : [||$1u\%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ktoxl+I?  
mSs%gL]g  
template < typename T > _ . _'\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t5S S]  
      { pV_2JXM~@  
      return FuncType::execute(l(t)); ^VD14V3  
    } NeYj[Q~xy  
k 2~j:&p  
    template < typename T1, typename T2 > CAk.2C/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %j yLRT]H  
      { Lq:Z='Kc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?(Nls.c  
    } V<b"jCXI  
} ; IsI\T8yfc  
>Tw|SK+3  
uTQ/_$  
同样还可以申明一个binary_op 278 6tZF,  
D9h\=[%e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @l 1 piz8  
class binary_op : public Rettype m6s32??m  
  { "~tEmMz  
    Left l; h-V5&em"_  
Right r; ^XV$J-  
public : F[LBQI`zq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qvCl mZ  
vNP,c]:%  
template < typename T > k z<We/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -Y D6  
      { ) b?HK SqI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Lf3:' n  
    } w _n)*he)z  
!RV}dhI  
    template < typename T1, typename T2 > 1N2s[ \q$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MbYAK-l.h  
      { bUt?VR}P(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bX8Bn0#a+  
    } $w{#o E  
} ; V1M oW;&  
A#*0mJ8IK  
.7" f~%&oP  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 al1Uf]xh  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 XDU&Z2A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) L9(fa+$+#  
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。 A~u-Iv(U  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! i!9yN: m0  
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。。。 ;kY'DKL(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qlO(z5Ak  
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) ULj'DzlfH  
下面是修改过的unary_op QOMh"wC3  
UT%^!@u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $3k5hDA0e  
class unary_op zrri&QDF<  
  { &Nl:  
Left l; Srg `Tt]  
  C[gy{40}  
public : WbB0{s  
a~jM^b;VN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^h1EE=E"  
"CX&2Xfe  
template < typename T > F<VoPqHq  
  struct result_1 Mt"j< ]EW  
  { ^^1rjh1I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %3!DRz  
} ; l.Iov?e1S  
LNOm"D?"  
template < typename T1, typename T2 > v@(Y:\>  
  struct result_2 .-Yhpw>f  
  { gP:mZ7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]lV\D8#  
} ; 5 ELKL#(  
)*Xd  
template < typename T1, typename T2 > q$7SJ.pF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~H`~&?  
  { uczOSd  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?VaWOwWI  
} os 9X)G  
WrP 4*6;"  
template < typename T > V/"P};n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LX5, _`B  
  { jzt$  
  return OpClass::execute(lt(t)); qD0sD2 x  
} V 3?x_pp  
&iYy  
} ; X} <p|P+  
x=]PE}<E  
&Cv0oi&B  
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 !} ~K'1"  
好啦,现在才真正完美了。 bLSXQStB  
现在在picker里面就可以这么添加了: (nL''#Ka  
OcWy#,uC  
template < typename Right > BUhLAO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w=Cq v~  
  { u6tD5Y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); AXBf\ )[  
} -SO`wL NV  
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。 oVDqX=G  
N3O~_=/v?  
|1M+FBT$w  
dB`3"aSN7  
5BWO7F0v"  
十. bind !LDuCz -  
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。 VEUdw(-?s  
先来分析一下一段例子 DSb/+8KT  
ur*@TIvD  
2pu8')'P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} e[`u:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0C3s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8~q%H1[I\N  
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。 "j(?fVx  
我们来写个简单的。 ^#:F8D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~D[5AXV`^  
对于函数对象类的版本: $mS] K!\  
AL(YQ )-Cg  
template < typename Func > "otks\I<  
struct functor_trait N^u,C$zP9C  
  { E Ux kYl  
typedef typename Func::result_type result_type; DH@})TN*O  
} ; XnBpL6"T`  
对于无参数函数的版本: {i}z|'!  
^&nC)T<w  
template < typename Ret > ?z "fp$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C9?R*2L>  
  { N9lCbtn(0x  
typedef Ret result_type; HkH!B.H]  
} ; ~Z ,bd$  
对于单参数函数的版本: #+X|,0p  
+}MV$X  
template < typename Ret, typename V1 > &PfCY{_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D'dE!CAUs  
  { g\Gx oR  
typedef Ret result_type; z% ln}  
} ; {u/G!{N$  
对于双参数函数的版本: b7X-mkF  
J?Y1G<&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hN~]$"@2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N{lj"C]L  
  { OI=LuWGQE1  
typedef Ret result_type; q(N2 #di  
} ; :j sa.X  
等等。。。 Y5J}*`[Mr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy vXdz?  
^>?E1J3u  
template < typename Func > j\,HquTR  
struct func_return ;B8 #Nf  
  { O{0TS^  
template < typename T > "K.XoG4|  
  struct result_1 zvvF 9  
  { +3@d]JfMh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D4CN%^?  
} ; XxN=vL&m  
D][e uB  
template < typename T1, typename T2 > k>W5ts2+  
  struct result_2 Pc= S^}+  
  { .d\<}\zZ7J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HwE1cOT  
} ; $OE~0Z\0  
} ; s_`PPl_D$K  
/(`B;?  
MhE'_sq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2r3]DrpJ  
I'23$IzPA  
template < typename Func, typename aPicker > mw^Di  
class binder_1 .zm'E<  
  { Kp_L\'.I5$  
Func fn; >a5M:s)  
aPicker pk; M<f=xY2$v  
public : c*O{?b  
HA +EuQE"  
template < typename T > b!>w4MPe  
  struct result_1 aFI?^"L  
  { r#Pkhut  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Jk$XL<t  
} ; Q?Au.q],  
}]-SAM  
template < typename T1, typename T2 > Tum9Xa  
  struct result_2 i(eLE"G+  
  { 0(owFNUBs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _g%Wx?K9  
} ; 5kwDmJy  
S-FoyID\H  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MoKGnb  
u>~G)lx%  
template < typename T > UOWOOdWS B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hFC4CqBV  
  { sFR'y.  
  return fn(pk(t)); *^'$YVd#  
} 91oIxW  
template < typename T1, typename T2 > 3I)!.N[m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P7IxN)b7  
  { ~YxLDo'.t  
  return fn(pk(t1, t2)); S9sFC!s1g  
} m6qmZ2<  
} ; sLx!Do$'  
.uAO k0^z  
AHws5#;$6*  
一目了然不是么?  (-\ ,t  
最后实现bind E' p5  
[]K5l%  
~lx5RTkp  
template < typename Func, typename aPicker > =2VM(GtK>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _ ?f~UvK  
  { K5x&:z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &[BDqi  
} 0T!_;IQ  
A[lkGQtS4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (r cH\   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 C\7qAR\  
B\2<r5|QG  
十一. phoenix f\ oB/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @DT${,.49  
 A_: Bz:  
for_each(v.begin(), v.end(), clz6; P  
( \NbMSC&H  
do_ ^s25z=^t  
[ umXa   
  cout << _1 <<   " , " < C\snB  
] [wAI;=.  
.while_( -- _1), {z?e<  
cout << var( " \n " ) sygAEL;.  
) Q7`}4c)  
); 4{rwNBj(  
|$`LsA.  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^8dJJ*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor :)+|q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]zHUF!a*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vukI`(#  
[3++Q-rR=  
|`9POl=  
template < typename Cond, typename Actor > ;4of7d  
class do_while E1:{5F5/  
  { W?8 |h  
Cond cd; e!*d(lHKos  
Actor act; D0,U2d  
public : xg)cA C\=  
template < typename T > '7Dg+a^x7  
  struct result_1 O3#4B!J$E  
  { $Jo[&,  
  typedef int result_type; !+& "y K@J  
} ; XoM+"R"  
zYfn;s%A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7Zp'}Om<I  
),5^bl/  
template < typename T > %qRbl4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hdtb.u~  
  { 2SEfEkk  
  do uiDK&@RS  
    { $-Q,@Bztq  
  act(t); j}Lt"r2F  
  } 8D[P*?O  
  while (cd(t)); bb[.Kvq5  
  return   0 ; &Cp)\`[y  
} oqOv"yLJ:  
} ; j?4k{?x  
j[Uul#  
#R<4K0Xan  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =@;uDu:Q  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 B<(v\=xZ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 *A.E?9pL\  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 c?5e|dZz  
下面就是产生这个functor的类: ]N!382  
si,fs%D&  
x9R_KLN:;  
template < typename Actor > wQJY,|.  
class do_while_actor .%;UP7g  
  { o:jLM7$=  
Actor act; Xu $_%+46  
public : :VC#\/f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6"C$]kF?  
LL@VR#n"V  
template < typename Cond > -S\74hA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; XzGPBi  
} ; !mH2IjcL  
#`)zD"CO  
U`sybtuBP'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )?RR1P-ID  
最后,是那个do_ |&lAt \  
E$]7w4,n  
_svY.p s*  
class do_while_invoker ?khwupdi  
  { DZKVZ_q  
public : ]+x;tP o  
template < typename Actor > X>l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const LM }0QL m?  
  { C5m6{Oo+-  
  return do_while_actor < Actor > (act); &*iar+vr  
} n_vopDMm  
} do_; cLR02  
vk:@rOpl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? iHhoNv`MR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7JNhCOBB  
最后来说说怎么处理break和continue m~ :W$x1+  
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。 7c$;-O  
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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