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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5xZ*U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )"  H$1  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, S~"1q 0  
j@0/\:1(U  
\NYtxGV[Z  
P# o/S4  
  class filler !Jo3>!,j  
  { B;M{v5s~]  
public : 39;Z+s";  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =*q|568  
} ; Te%'9-jk  
R jO9E.nm  
I0 y+,~\  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =<-tD<  
55vpnRM  
Z+!3m.q  
aqvt$u8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >3H/~ Y  
tuA,t  
*_<P% J  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Lc>9[! +#  
;!<WL@C~  
m`<Mzk.u<  
RUTlwTdv  
二. 战前分析 h+mM  
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。 2[&3$-]  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 R5LzqT,/N:  
0\t k/<w2  
#C?T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |H67ny&K^&  
  /* --------------------------------------------- */ [Rh[Z# 6  
vector < int *> vp( 10 ); 2e}${NZN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9I>+Q&   
/* --------------------------------------------- */ ~L!*p0dS^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7@g8nv(p  
/* --------------------------------------------- */ V/Hjd`n)`i  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'hl>pso.  
  /* --------------------------------------------- */ @Taj++ua  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); & z;;Bx0s  
/* --------------------------------------------- */ Wxl^f?I`:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); OE(H:^ZR  
!FweXFl  
%H:uE*WZ  
]KGLJ~hm>  
看了之后,我们可以思考一些问题: _W41;OY  
1._1, _2是什么? bS{7*S  
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。 daT[2M  
2._1 = 1是在做什么? kBY54pl  
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。 zdCeOZ 6  
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。 !dfc1UjB  
*|MHQp'A  
iw<#V&([ J  
三. 动工 @ViJJ\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \oF79   
N=K|Nw  
v*%#Fp,g8  
LTu cs }  
template < typename T > 03*` T  
class assignment aG7QLCL  
  { qu[ ~#  
T value; Gx ?p,Fj  
public : CIh@H6|  
assignment( const T & v) : value(v) {} D%v4B`4ua'  
template < typename T2 > !dB {E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~ \tI9L?|A  
} ; -;_`>OU{  
r]eeKV,{p  
>9c$2d|>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]!J 6S.@#+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y:C7S~  
OKfJ  
Y) Y`9u<?  
!oeu  
  class holder 4 vwa/?  
  { orn9;|8q  
public : oxE'u<  
template < typename T > <,d.`0:y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $x5P5^Y  
  { n(.y_NEgV!  
  return assignment < T > (t); 2wE?O^J  
} ]]{$X_0n  
} ; #q1Qa_LXc  
0es[!  
]Q=D'1 MM  
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: k"|4 LPv[  
'3Yci(t+  
  static holder _1; FjIS:9^)t5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 gK/mm\K@  
6k;__@B,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *vFVXJo  
而不用手动写一个函数对象。 FblwQ-D  
x[7jm"Pz  
8DbXv~3@  
~vnG^y>%  
四. 问题分析 vz:P 2TkM  
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。 hK9Trrwau  
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。 Dt)\q^bH)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {dJC3/ Rf  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !b0'd'xe  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7''l\3mIn  
kH1hsDe|&y  
五. 问题1:一致性 Ei2Y)_   
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?| 78>)<$+d  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 an^"_#8DA@  
^'i(@{{o\  
struct holder `;b@a<Wl  
  { {4Y@ DQ-  
  // p+U}oC  
  template < typename T > :G9+-z{Y&  
T &   operator ()( const T & r) const 2#l<L>#  
  { 1a 3rA  
  return (T & )r; T6JN@:8  
} !s#25}9zX5  
} ; qd"1KzQWO  
Ar4E $\W  
这样的话assignment也必须相应改动: 6lO]V=+  
VTySKY+  
template < typename Left, typename Right > qEr2Y/:i"  
class assignment emOd<C1A  
  { x/Se /C  
Left l; [H z_x(t26  
Right r; 0ZPwEP  
public : 9tsI1]1[m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fv_}7t7  
template < typename T2 > {]<l|qK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } zu'Uau  
} ; $u_0"sUV  
!Uz{dFJf;  
同时,holder的operator=也需要改动: 3}=r.\]U  
L^} Z:I  
template < typename T > 0F-X.Dq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1C\OL!@L  
  { D_ xPa  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lxy_O0n  
} |t*(]U2O0  
t m?[0@<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。 n"8vlNeW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 / pzdX%7  
S-{[3$  
return l(rhs) = r; c^vP d]Ed  
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。 \"B?'Ep;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'HTr02riY  
sHD8#t^{  
template < typename Tp > u Jy1vI  
class constant_t /%9D$\  
  { K: g_M  
  const Tp t; e*p7(b-  
public : zWpJ\/k~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zbK=yOIOd  
template < typename T > =; Gw=m(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Gm;)Om_  
  { o&P}GcEIw  
  return t; $&/JY  
} n/#zx:d?  
} ; Y-\hV6v6  
&Oc^LV$6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z+I'N4*^  
下面就可以修改holder的operator=了 G'IqAKJ  
[G2@[Ct Y1  
template < typename T > rF:C({y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z(2pl}  
  { <+UEM~)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4Gs#_|!  
} qp_lMz  
.gTla  
同时也要修改assignment的operator() Hs/ aU_  
\"Z^{Y[,;  
template < typename T2 > AE`X4q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *,<A[XP  
现在代码看起来就很一致了。 vdw5T&Q{{C  
z<aBGG  
六. 问题2:链式操作 D/)wg$MI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l+!!S"=8)~  
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。 KBJw7rra  
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。 pSp/Qpb-B  
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。 DhZuQpH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j#QJ5(#  
P8!ON=  
template < typename T > q/U(j&8W{  
struct result_1 n&ZA rJ  
  { r(;oDdVc  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {Q],rv|;  
} ; FY_.Vp  
d%_=r." Y  
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: [ZC]O2'  
ir/m. ~?  
template < typename T > l?pF?({  
struct   ref MuXp*s3[  
  { >KHR;W03  
typedef T & reference; "1 O!Ck_n  
} ; {$D[l hj  
template < typename T > O ]o7  
struct   ref < T &> MB.\G.bV  
  { &_Kb;UVRj  
typedef T & reference; ]-[M&i=+&  
} ; :5Vk+s]8  
 [U9b_`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U-Ia$b-5!  
VP0q?lh  
template < typename T > MmiC%"7wt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wZ6D\I  
  { rk$&sDc/3  
  return l(t) = r(t); o V"d%ks  
} xxjg)rVuy  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 xCN6?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Xi$( U8J_  
_M'WTe  
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 kFKc9}7W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Mo?eVtZ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I5]=\k($  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1o"/5T:S[  
最后的布局是: |vW(;j6  
                Add rEz-\jLD~  
              /   \ +8qtFog$\g  
            Divide   5 o6`4y^Q{/  
            /   \ 'a.n  
          _1     3 %Aaf86pkp  
似乎一切都解决了?不。 ;fomc<  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 .EeXq }a[  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 U%%fKL=S  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: "Tw4'AY'P  
EmrUzaGD  
template < typename Right > od~^''/b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (Z:(f~;  
Right & rt) const 0XouHU  
  { UNLmnj;-Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X3[gi`  
} _Z~cJIEU  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =KQQS6  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 & Tz@lvOv%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 vBy t_X  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 8Aq [@i  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 5)h#NkA\J  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? &L7u//  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: C]S~DK1  
Br/qOO:n$}  
template < class Action > 6oTWW@  
class picker : public Action _N8Tu~lqV  
  { be&5vl  
public : L8OW@)|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6Gt~tlt:L  
  // all the operator overloaded 9%fd\o@X  
} ; VnlgX\$}  
 )ph**g  
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。 OJ#eh w<  
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: j,<3[  
W,sU5sjA  
template < typename Right > D5]AL5=Xt2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +'fy%/  
  { w Vegr  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0|6]ps4Z7  
} JFAmND;+  
5\\#kjjx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > mjgwU8'![  
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。 LV4\zd6  
5ggmS<=  
template < typename T >   struct picker_maker fZQL!j4  
  { q/T(s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t "y[  
} ; -NzO,?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Dl C\sm  
  { Zl,c+/  
typedef picker < T > result; }"} z7Xb0  
} ; So?.V4aD_  
3=[#(p:  
下面总的结构就有了: W&M=%  
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。 |gXtP-  
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。 eZ>KA+ C[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 MmIVTf4  
至此链式操作完美实现。 ^b{-y  
oZM6%-@qi  
\.0cA4)[$  
七. 问题3 m/{HZKh  
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。 !-G'8a|7  
( mV*7Z  
template < typename T1, typename T2 > sb1Zm*m6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D.7,xgH  
  { K)-Gv|*t  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); OGl>i  
} M't~/&D#  
|X}H&wBWo  
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: j[E8C$lW  
[cJQ"G '  
template < typename T1, typename T2 > %62W[Oh5  
struct result_2 $O\I9CGr$  
  { >Xz=E0;^Ua  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ? PIq/[tk  
} ; hMcSB8?  
g(X-]/C{  
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? 'eM90I%(  
这个差事就留给了holder自己。 t1LIZ5JY  
    =1!,A  
\VL_  
template < int Order > `/|S.a#g  
class holder; eA4dDKX+  
template <> ~Onj| w7  
class holder < 1 > $5(_U  
  { "o| f  
public : +&AKDVmx  
template < typename T > |6qxRWT"  
  struct result_1 I JPpF`  
  { It5U=PU  
  typedef T & result; M lv  
} ; iTX:*$~I  
template < typename T1, typename T2 > F'v3caE  
  struct result_2 A~2U9f+\  
  { t>f61<27eB  
  typedef T1 & result; FWi c/7  
} ; 96NZ rT  
template < typename T > a'NxsByG]s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "ITC P<+  
  { AD$$S.zoD<  
  return (T & )r; `5HFRgL`.  
} 0n FEPMO  
template < typename T1, typename T2 > V XE85  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !b !C+ \v  
  { qcNu9Ih  
  return (T1 & )r1; Ou26QoT9XI  
} Gky e  
} ; |E& F e8  
g431+O0K1  
template <> \t pJ   
class holder < 2 > PZT]H?  
  { S]Y3nI  
public : TT85G&#  
template < typename T > %VV\biO]  
  struct result_1 rNi]|)-ET  
  { >e g8zN  
  typedef T & result; t)#d R._q  
} ; 9/8#e+L  
template < typename T1, typename T2 > +*I'!)T^B  
  struct result_2 @&I7z,  
  { :,<G6"i  
  typedef T2 & result; FW~{io]n  
} ; Sckt gp8  
template < typename T >  #  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O^Y}fo'  
  { bF85T(G  
  return (T & )r; b]-~{' +  
} F!>92H~3G  
template < typename T1, typename T2 > gI~4A,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AQUl:0!  
  { }3b3^f  
  return (T2 & )r2; b I%Sq+"}  
} pBZf=!+E  
} ; 2qA"emUM  
"e3T;M+  
/Zzb7bHLK  
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> >。 IIn sq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: v+), uj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =XRTeIZ  
jX9{Ki"  
return l(i, j) = r(i, j); g9T9TQ-O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +#B4Z'nT  
1X ?9Ji)h  
  return ( int & )i; B4&K2;fg_  
  return ( int & )j;  L+=pEk_  
最后执行i = j; @Sik~Mm_h  
可见,参数被正确的选择了。 y ~PW_,  
3d1$w  
@4O;dFOQ)  
ZaNZUVBh  
kVqRl%/3Tb  
八. 中期总结 ~x(1g;!^  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: p aQ"[w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b}f#[* Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 j O-H 1@;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J~e%EjN5e  
T#o?@ ;  
o+w G6 9  
'\,|B x8Q  
9<" .1  
(t.OqgY  
九. 简化 qe/|u3I<lF  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 i[+cNJ|$B0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A89n^@  
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|>Fl  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Np.] W(  
  +-*/&|^等 @5[9iY  
2. 返回引用。 v^;p]_c~2  
  =,各种复合赋值等 T?DX|?2X  
3. 返回固定类型。 'j#J1 xwJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) oP"X-I  
4. 原样返回。 UI?AM 34  
  operator, Q#h*C ZT  
5. 返回解引用的类型。 zXEu3h  
  operator*(单目) MF41q%9p  
6. 返回地址。 z#j)uD  
  operator&(单目) O(_a6s+m  
7. 下表访问返回类型。 rUz-\H(-  
  operator[] doX8Tq   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 FX yyY-(O  
  operator<<和operator>> 2 &(w\#'  
8V08>M  
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'H@:/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: nt5x[xa  
m|CB')  
template < typename Left > u2FD@Xq?  
struct value_return 0afDqvrC6  
  { z_ 01*O  
template < typename T > CyWMr/'  
  struct result_1 #s}cK  
  { {hNvCk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (C&Lpt_  
} ; %XQ!>BeE  
QAk.~ ob  
template < typename T1, typename T2 > wnPg).  
  struct result_2 liuw!  
  { yu~o9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Dp8`O4YC  
} ; O'WB O"  
} ; y8!#G-d5  
lQq&tz,  
Eq\PSa=gz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .boBo$f  
J8;lG  
下面我们来剥离functor中的operator() a*D])Lu[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: XMLJ X~  
\ y^Ho1Fj  
return l(t) op r(t) p$:ERI  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) SKUri  
return op l(t) \-h%z%{R  
return op l(t1, t2) MT3TWWtZ:  
return l(t) op Mx]![O.ye  
return l(t1, t2) op G9|w o)N  
return l(t)[r(t)] -aV!ZODt  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A><q-`bw  
l$\OSG  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: P{gGvC,  
单目: return f(l(t), r(t)); B(zcoWQ*B  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); GdlzpBl  
双目: return f(l(t)); T`7HQf ;  
return f(l(t1, t2)); oRALhaI  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z=|NoDZ  
yPmo@aw]1  
struct meta_divide - Mubq  
  { PL}c1Ud  
template < typename T1, typename T2 > W74Y.zQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M];?W  
  { N}/|B}  
  return t1 / t2; h;lg^zlTb  
} wr~Ydmsf  
} ; oR1HJ2>Z1  
L T2UY*  
这个工作可以让宏来做: FD*) @4<o  
fK?/o]vq  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3%0ShMFP@  
template < typename T1, typename T2 > \ {~y,.[Ga  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4owM;y  
以后可以直接用 2|re4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n5G|OK0,  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 %p(!7FDE2n  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ~M !9E])  
Y;uQq-CP  
N6%wHNYZ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Mnx')([;W  
S!r,p};  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p3q >a<  
class unary_op : public Rettype Fs}vI~}  
  { MKPw;@-  
    Left l; d7 W[.M$]  
public : vhz[H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _=Eb:n+X  
 ~0T;T  
template < typename T > +bhR[V{0g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mV'XH  
      { q[ -YXO  
      return FuncType::execute(l(t)); Jjr&+Q^3Tu  
    } v*[oe  
-KA Y  
    template < typename T1, typename T2 > KccIYn~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i .GJO +K  
      { 1I#]OY#>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0g{`Qd  
    } j YVR"D;  
} ; ;NJx9)7<  
cmu|d  
p\).zuEf.  
同样还可以申明一个binary_op `m_ ('N  
[(kC/W)!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QrSF1y'd  
class binary_op : public Rettype , |lDR@  
  { $E,,::oJ  
    Left l; ,Qb(uirl]  
Right r; B_3:.1>"BM  
public : J4l \  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9[@K4&  
ri?k}XnhX  
template < typename T > H~ `JAplr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^lP;JT?  
      { +f"q^RIU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6M^NZ0~J  
    } }1}L&M@  
iU1yJ=  
    template < typename T1, typename T2 > /9o gg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cqSo%a2  
      { NSV;R~"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \\d!z-NOk?  
    } >gSiH#>  
} ; 7mT iO?/y<  
TYH4r q &  
,3P@5Ef  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 S9mcThcZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s)BB(vQ]6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sn.0`Stt  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 lq_(au.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (M;jnQ0  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Zjq(]y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 eR|u']Em>T  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) d #vo)>  
下面是修改过的unary_op RqU^Q*/sF  
?igA+(.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > G}V5PEF]`  
class unary_op ~bnyk%S o  
  { VoG:3qN  
Left l; T? e(m  
  2qgm(jo *y  
public : y{k65dk-  
{^V9?^?d (  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VNT*@^O_=  
vAt ]N)R  
template < typename T > 'Z}3XVZEN  
  struct result_1 ~zO>Q4-k  
  { sBq6,Iu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K*sav?c  
} ; 'jA>P\@8  
k"$E|$  
template < typename T1, typename T2 > W&Xm_T[ Q  
  struct result_2 IZSJ+KO  
  { <nk7vo?Ks  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e anR$I;Yj  
} ; <_>xkQbn2  
$_Kcm"oj  
template < typename T1, typename T2 > A9 ;!\Wo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UpFm3gKF  
  { I(Gl8F\c~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H/''lI{k)  
} H[o >"@4  
h6;vOd~%  
template < typename T > l#|wF$J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u.rFZu?E\  
  {  0U&@;/?  
  return OpClass::execute(lt(t)); #<o=W#[  
} X4dxH_@  
^hRx{A  
} ; ojG;[@V  
K'f`}y9  
G<W;HMj2  
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 m'PU0x  
好啦,现在才真正完美了。 T8W;Lb9hQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: E]c0+rh~  
pZ)N,O3  
template < typename Right > FByA4VxB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  \<u  
  { +cwuj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8Xx4W^*_  
} aQHB  
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。 1%$Z%?  
^|UD&6 dx  
KbGz3O'u  
Ux-i iH#s  
S.R|Bwj}(Y  
十. bind :ZsAWe{%,J  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 sL4j@Lt  
先来分析一下一段例子 xRbtiFk9H  
yN{TcX  
Csf!I@}Z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _~.S~;o!b  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]Ei*I}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <^(>o  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 T8NDS7&?  
我们来写个简单的。 aL^ 58My&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .r~M7 I  
对于函数对象类的版本: k@|Go )~  
(Tv~$\=  
template < typename Func > @bF4'M  
struct functor_trait ni?5h5-  
  { ^ ^T xx  
typedef typename Func::result_type result_type; RMs+pN<5  
} ; Ny5$IIF e  
对于无参数函数的版本: Y6RbRcJw  
/2>.*H_2  
template < typename Ret > NnRX0]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &a!MT^anA~  
  { !X4m6gRaP  
typedef Ret result_type; S1a6uE  
} ; SsCV}[  
对于单参数函数的版本: ?+G / 5,e  
@iBaJ"*,  
template < typename Ret, typename V1 > 2*5pjd{Kt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^i!I0Q2yd  
  { vw6DHN)k  
typedef Ret result_type; \rM5@ Vf  
} ; ows 3%  
对于双参数函数的版本: +} x\|O  
(>C$8)v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > N oRPvFv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fL~@v-l#~  
  { !g4u<7  
typedef Ret result_type; ymb{rKkN3  
} ; *h M5pw  
等等。。。 _)ZxD--Qg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;T :]?5W!  
pEq }b+-  
template < typename Func > 4u= v  
struct func_return 2= zw !  
  { ,t +sw4  
template < typename T > gX]ewbPDQ  
  struct result_1 Gz:ell$  
  { Slv91c&md,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c2wgJH!g  
} ; `+!F#.  
\: Q)X$6  
template < typename T1, typename T2 > -"6Z@8=  
  struct result_2 ttA'RJ  
  { &AnWMFo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p^)w$UL}}  
} ; LRqlK\  
} ; j8W<iy  
7O,!67+^~  
e.WKf,e"X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uxlrJ1~M  
v}TFM  
template < typename Func, typename aPicker > sBa&]9>m  
class binder_1 |4rqj 1*U  
  { ,</Kn~b  
Func fn; m4?a'z"  
aPicker pk; qIwsK\^p  
public : 4 q\&Mb3  
Y=D\  
template < typename T > [ d`m)MW-  
  struct result_1 -I[KIeF  
  { NqM=Nu\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JPM~tp?;<  
} ; :!wl/X ~  
*tfD^nctO  
template < typename T1, typename T2 > vZ1?4hG  
  struct result_2 X#tCIyK,nV  
  { Y|S>{$W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V[0 ZNT&  
} ; Jwpc8MQ  
%+oqAY m+s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Hu+GN3`sx^  
O9rA3qv B  
template < typename T > x/ix%!8J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |nBs(>b  
  { m qwJya  
  return fn(pk(t)); K[S)e!\.  
} &WZ&Tt/)/  
template < typename T1, typename T2 > z"-oD*ICw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PYTwyqS  
  { ;;+h4O )  
  return fn(pk(t1, t2)); 9Dp0Pi?29  
} ?JBA`,-  
} ; M(vX.kF  
/[!<rhY  
v.hQ 9#:  
一目了然不是么? $HCgawQ  
最后实现bind *U- :2uf  
T+oOlug  
B!U;a=ia  
template < typename Func, typename aPicker > 5A+@xhRf  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *T~b ox  
  { 1024L;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "^)GnK +-  
} b[J0+l\!"  
/=g/{&3[a>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Yl =-j  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 >[;L.  
8erG](  
十一. phoenix +J#8w h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5fRrd;  
B$qTH5)W  
for_each(v.begin(), v.end(), 5?[hr5E.E  
( >+DM TV[O  
do_ \BX9Wn*)a  
[ V9jxmu F,  
  cout << _1 <<   " , " %/ "yt}"|  
] 2#ZqGf.'v  
.while_( -- _1), Bo\~PV[  
cout << var( " \n " ) 8tVSai8[  
) x~=Mn%Ew0  
); Ze <)B *  
iNc!z A4  
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: N6`U)=2o>h  
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 iCCe8nK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]E)\>Jb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'bsHoO  
C DoD9Hq,  
`z$P,^g`  
template < typename Cond, typename Actor > UyFC\vQ  
class do_while 4sW'pH  
  { u%lUi2P2E  
Cond cd; ,U)&ny  
Actor act; 8nWPt!U:  
public : H>},{ z  
template < typename T > hy>0'$mU  
  struct result_1 )5n:UD{f[#  
  { Q @[gj:w  
  typedef int result_type; O<#8R\v  
} ; p5% %k-  
/nv+*+Q?d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mn\A)R Q  
OMM5ALc(F  
template < typename T > 5=I"bnIU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 62MQ+H  
  { wqT9m*VK  
  do |3 Iug  
    { v+}${h9  
  act(t); XE&h&v=>  
  } 9Ofls9]U  
  while (cd(t)); aqWlX0+  
  return   0 ; Djdd|Z+*{  
} v??$z#1F3  
} ; "Q:h[)a  
z`.<dNg  
Sk)lT^by  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (&v,3>3]  
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。 }!?RB v'W  
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。 Gs,e8ri!  
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。 ;)wk ^W  
下面就是产生这个functor的类: e ;^}@X  
nA{yH}D4  
_!!Fg%a5"R  
template < typename Actor > 9_?e, Q  
class do_while_actor O&&_)  
  { ~<~ ~C#R  
Actor act; 74N3wi5B  
public : s~bi#U;dF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~I9o *cq  
"RM\<)IF  
template < typename Cond > U=7nz|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L[A?W  
} ; La3rX  
:Ocw+X3  
[~X&J#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .gzfaxi  
最后,是那个do_ bo(w$& VW  
BFg&@7.X  
3Pgokj   
class do_while_invoker >\3\&[#"  
  { Ok|Dh;1_  
public : ;<thEWH;Y  
template < typename Actor > s$? LMfT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O|)b$H_  
  { Zd%wX<hU"  
  return do_while_actor < Actor > (act); *,%$l+\h  
} gu%i|-}  
} do_; k3nvML,bv  
.Gvk5Wn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? , ,ng]&%i  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eV/oY1B]<  
最后来说说怎么处理break和continue Dte5g),R  
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。 HyOrAv <  
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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