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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y-%l7GErhL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5"}y\  
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, T^'*_*m  
:^H9W^2  
V<HOSB7  
Pu$kj"|q*[  
  class filler &N/|(<CB  
  { (RDa,&  
public : Ko$ $dkSE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8Fd1;G6  
} ; +H[}T ]  
;/?Z<[B  
agU%z:M{  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: A;fB6  
3@PUg(M  
;L G %s  
tA! M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Uh3wj|0  
[!J @a  
N+\oFbE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %w'/n>]j  
1P[I}GW#  
"ibK1}-  
<[Tq7cO0  
二. 战前分析 'DCKD4@C/  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 nd$H 3sf  
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 :"M9*XeHO  
)myf)"l5  
DO7- =74=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &Pu+(~'Q  
  /* --------------------------------------------- */ ]> nPqL  
vector < int *> vp( 10 ); o,?!"*EP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L!bfh`  
/* --------------------------------------------- */ 0V<Aub[${  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); r+t ,J|V  
/* --------------------------------------------- */ &u+yM D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =d go!k  
  /* --------------------------------------------- */ u iBl#J Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zW%>"y  
/* --------------------------------------------- */ \ V[;t-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); FX%t  
/C*~/}  
N7e`6d!  
Wc~3^ ;U  
看了之后,我们可以思考一些问题: =LlLE<X"%x  
1._1, _2是什么? qq OxTG]  
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。 1i4WWK7k  
2._1 = 1是在做什么? Z7JKaP9{:  
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。 gO+\O  
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。 nAIH`L"X  
seu ~'s-  
J6*f Uh  
三. 动工 By2s']bw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x|.v{tQa  
9 0X?1  
SXQ@;= ]xV  
*%:@ cbF-M  
template < typename T > cb +l"FI7  
class assignment #X#8ynt  
  { LyGUvi  
T value; fi=0{  
public : Iha[G u  
assignment( const T & v) : value(v) {} @zo7.'7P   
template < typename T2 > *dN N<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } & B}Lo  
} ; $50\" mo~z  
BYS lKTh  
{{32jU7<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 b 8>q;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Nu@5 kwH  
y`4{!CEyLW  
J7:9_/ e0T  
(qUK7$  
  class holder )u0O_R  
  { \SOeTn+  
public : >:2}V]/ ;  
template < typename T > 'f*O#&?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const BBxc*alG0  
  { )Ob]T{GY  
  return assignment < T > (t); gY!N3 *:  
} J_PH7Z*=,  
} ; Cc!J1)  
|H W( vA  
W .U+.hR  
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: qz`rL#W]  
m2(E>raV6  
  static holder _1; wX0l?xdI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9*\g`fWc}{  
]boE{R!I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yAG+] r  
而不用手动写一个函数对象。 MU1E_"Z)  
hU" F;4p  
Iyyo3awc  
h=6xZuA\  
四. 问题分析 e[{mVhg4E  
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。 hbI;Hd  
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。 1[-vD=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 WL U}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r P'AJDuq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |@RpWp>2  
$mpO?D J~  
五. 问题1:一致性 ]JdJe6`Mc  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| *~2cG;B"e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8eJE>g1J  
z)}!e,7  
struct holder ] 8Tzr  
  { s8vKKvs`9  
  // SkHYXe"]  
  template < typename T > fx)KNm8Lx  
T &   operator ()( const T & r) const Fp%Ln(/m  
  { AnMV <  
  return (T & )r; ()\jCNLT  
} G\=_e8(  
} ;  3-|3`(  
68e[:wf  
这样的话assignment也必须相应改动: %>zjGF<  
P :k+ y$  
template < typename Left, typename Right > 1~\M!SQ)  
class assignment BzN@gQo  
  { #U ASH&  
Left l; C6jR=@42Q  
Right r; zzIr2so  
public : =a$Oecg?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aG{$Ic  
template < typename T2 > 3FNT|QF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7\Fs=\2l+'  
} ; vt1lR5  
~OypE4./1  
同时,holder的operator=也需要改动: wK!~tYxP  
41V e}%  
template < typename T > Zu/<NC (  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8P2 J2IU  
  { :O-1rD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )T|L,Lp  
} C6  "  
3BQ!qO17^d  
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。 }dYBces  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GF$`BGW  
|E3X  
return l(rhs) = r; '@=PGpRF  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "%6/a7S  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (gXN%rsY  
/4irAG% Oj  
template < typename Tp > se9>.}zZN  
class constant_t o{WyQ&2N  
  { v)X\GmW7w  
  const Tp t; /)L 0`:I#  
public : (u1m]WYL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} & E}mX]t  
template < typename T > 6'-As= iw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s60 TxB  
  { "TOa=Tt{,  
  return t; p&b5% 4P  
} s1j{x&OSq  
} ; r 2:2,5_  
jp2Q 9Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 bBc-^  
下面就可以修改holder的operator=了 Af(WV>'  
{KL5GowH  
template < typename T > >SbK.Q@ei  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2f~($}+*  
  { aM3gRp51cj  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); b;cMl'  
} !ZXUPH  
<n"C,  
同时也要修改assignment的operator() kFLB> j97  
V ~{fB~  
template < typename T2 > ?Bi*1V<R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gb|Q%LS9R  
现在代码看起来就很一致了。 )?! [}t  
Ah69 _>N`S  
六. 问题2:链式操作 #'baPqdO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?#A]{l  
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。 ne}+E  
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。 +j14Q$  
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。 2BXy<BM @  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _l`e#XbG  
>/$Fh:R-  
template < typename T > s"KJiQKGM  
struct result_1 o`S ?  
  { |OO in]5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; da!P0x9p  
} ; OHr Y(I6  
68fiG  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: bBcp9C)iY  
72uz<i!&$  
template < typename T > T4/fdORS  
struct   ref ,i9Byx#TN  
  { y m,H@~  
typedef T & reference; EI>l-N2  
} ; uQ$^;Pr  
template < typename T > eDI= nSo  
struct   ref < T &> = {'pUU  
  { WS8+7O'1\  
typedef T & reference; Rgy- OA  
} ; /&#XhrT  
 +ECDD'^!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: M,5j5<7  
R:-JkV>e:  
template < typename T > +yob)%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 620%Z*   
  { 8M,9kXq{L  
  return l(t) = r(t); 2aZw[7s  
} pL=d% m.W  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ]M>9ULQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 WF&[HKOy/  
O`Gs S{$sS  
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 :AdDLpk3j  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: W W2Ob*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @oF$LMD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >KLtY|o)  
最后的布局是: ,d+fDmm3  
                Add =o}"jVE  
              /   \ 0_P}z3(M  
            Divide   5 c3*t_!@oC  
            /   \ r=/;iH?UH  
          _1     3 5AS[\CB4  
似乎一切都解决了?不。 mME 4 l  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Sd/?&  
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。 G&xo1K]  
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: E9|eu\  
xqXDxJlns  
template < typename Right > /&& 2u7*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "LYh7:0s!k  
Right & rt) const o*x*jn:hm  
  { JjpRHw8\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \$aF&r<R  
} c^rOImZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R+q"_90_  
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。 =~Ynz7 /x  
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。 J89Dul l  
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。 zf4Ec-)  
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。 (Rk_-9_E.  
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? i&njqK!wS  
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: {e|*01hE  
y-p70.'{U  
template < class Action > ^_5L"F]sP  
class picker : public Action QB:i/9  
  { 8Y0"Cejq  
public : FJ*i\Q/D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4L-:*b_v\  
  // all the operator overloaded  $Y=T&O  
} ; LA_3=@2.H  
Z3k(P  
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。 "G-1>:   
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: gH2,\z`[4  
_, ;j7%j  
template < typename Right > BR'I+lQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OA:%lC!  
  { ve ~05mg  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fgNU03jp^x  
} SVjl~U-^  
d=,%= @  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `X,yM-(  
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。 vHAg-Av c  
^8 ' sib  
template < typename T >   struct picker_maker h/x0]@M&  
  { \MxoZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kc7lc|'z  
} ; 5L:1A2Z?c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?JV|dM  
  { s5RjIa0$7  
typedef picker < T > result; h25G/`  
} ; )s1Ib4C  
axHK_1N{  
下面总的结构就有了: |F.)zC5{  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 9}B`uJ  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 {bO|409>W  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L< zD<M  
至此链式操作完美实现。 [D5t{[i  
jBaB@LO9G  
^kS T  
七. 问题3 &z"krM]G  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 SuZ&vqS  
~&\ f|%  
template < typename T1, typename T2 > 7PR#(ftz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q1E:l!2al  
  { T[= S$n -'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); G/%iu;7ZCb  
} ) 'j:  
I\qYkWg7  
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: C"lJl k9g^  
3~e8bcb  
template < typename T1, typename T2 > @"T"7c?Cv  
struct result_2 K78rg/`  
  { yqSs,vz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Rl|4S[  
} ; ,G#.BLH cX  
azjEq$<M  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? `nUO l  
这个差事就留给了holder自己。 @\&m+;6  
    3:%QB9qc]'  
VF&Z%O3n  
template < int Order > %3HVFhl  
class holder; Pmi#TW3X  
template <> 2iu_pjj  
class holder < 1 > vpPl$ga5bY  
  { zi~5l#I  
public : ND<!4!R^  
template < typename T > B*htN  
  struct result_1 _= #zc4U  
  { >=iy2~Fz,  
  typedef T & result; bslrqUk_`=  
} ; Lp5U"6y  
template < typename T1, typename T2 > uS&| "*pR  
  struct result_2 ( 6(x'ByT  
  { Ld^GV   
  typedef T1 & result; PL{Q!QJK'  
} ; 6io, uh!  
template < typename T > $4jell  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (h']a!  
  { I *c;H I  
  return (T & )r; s08u @  
} o`khz{SU:  
template < typename T1, typename T2 > (BX83)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D .vw8H3  
  { $ _8g8r}  
  return (T1 & )r1; JcJmds  
} ~-a'v!  
} ; RkF D*E$  
ch5s<x#CE  
template <> .@iFa3  
class holder < 2 > `k\grr.J  
  { OT %nrzP  
public : U=bEA1*@0  
template < typename T > F#xa`*AP  
  struct result_1 _<ut)G^9  
  { PR<||"03  
  typedef T & result; _F p>F  
} ; Dc~,D1xWj  
template < typename T1, typename T2 > +@X5!S6  
  struct result_2 Uadr># C*  
  { DOm[*1@^  
  typedef T2 & result; NV4g~+n  
} ; h72UwJ2rw  
template < typename T > A`O<6   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  Do?P<x o  
  { {>0V[c[~  
  return (T & )r; *X%m@KLIKv  
} h%d^Gq~  
template < typename T1, typename T2 > N132sN2   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b7C e%Br  
  { ^=cXo<6D  
  return (T2 & )r2; T0j2a &Pv  
} ;D ~L|  
} ; ~Pk0u{,4XQ  
[n,?WwC  
1;u4X`8  
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> >。 HU B|bKy  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0Flu\w/+P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "oJ(J{Jat  
@-.? B  
return l(i, j) = r(i, j); ,S[K{y<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tP ~zKU  
-237Lx$/  
  return ( int & )i; +2cs#i  
  return ( int & )j; c yQ(fIYl  
最后执行i = j; +R$?2  
可见,参数被正确的选择了。 O^{1RV3:,T  
]XUl@Y.   
_|c&@M  
~JZ3a0$^  
<MD;@_Nz\  
八. 中期总结 RcY[rnI6  
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: 7-iIay1h"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 K6\` __mLf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +Al>2~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g%J./F=@3  
u,i]a#K  
$7gB_o$zz  
I{.HO<$7D}  
Uf,fX/:!  
m$UvFP1>u1  
九. 简化 I/u9RmbU  
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。 2JO-0j.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a4GWuozl  
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: u?Hb(xZtg=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c cG['7  
  +-*/&|^等 f>iuHR*EXB  
2. 返回引用。 7s>a2  
  =,各种复合赋值等 &H;8QZ8uw  
3. 返回固定类型。 `bgb*Yaod  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;i)KHj'  
4. 原样返回。 2/Nq'  
  operator, 3l:XhLOj  
5. 返回解引用的类型。 6OUvrfC(H  
  operator*(单目) mVf.sA8  
6. 返回地址。 mX_)b>iW  
  operator&(单目) 1 tfYsg=O  
7. 下表访问返回类型。 Ygj6(2  
  operator[] 3A0_C?E  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 fp !:u  
  operator<<和operator>> L=A\ J^%  
=3+L#P=i9  
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。 {Bs+G/?o/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O8RzUg&  
xEoip?O?7F  
template < typename Left > r#h {$iW  
struct value_return >[K?fJ$+  
  { $4j^1U`~)K  
template < typename T > )h"Fla  
  struct result_1 }""p)Y&  
  { W7e4pR?w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y}1 P~  
} ; X\A]"su  
9]~PC Z2j  
template < typename T1, typename T2 > )mD \d|7f  
  struct result_2 pDDG_4E>  
  { !RMS+Mm?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _ VKgs]Y  
} ; edN8-P(  
} ; z-Hkz  
(&Q)EBdm  
*FPg#a+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait I)[B9rbe  
!A-;NGxE  
下面我们来剥离functor中的operator() QWhp:] }  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A~y VYC6l  
R 7K  
return l(t) op r(t) .ev\M0Dt  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n&7@@@cA  
return op l(t) O)<r>vqe}  
return op l(t1, t2) Sr7@buF  
return l(t) op 6Kht:WE  
return l(t1, t2) op -&7=uRQk  
return l(t)[r(t)] Jmy)J!ib*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o3= .T+B  
)+k[uokj  
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: (WkTQRcN,  
单目: return f(l(t), r(t)); a[JZ5D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5~-}}F  
双目: return f(l(t)); YiBOi?h9  
return f(l(t1, t2)); nO:HB.&@  
下面就是f的实现,以operator/为例 CH#kvR2  
ZK!4>OuH`  
struct meta_divide / (.'*biQ  
  { /J8o_EV  
template < typename T1, typename T2 > ndB@J*Imu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) S#hu2\9D,  
  { gm}C\q9  
  return t1 / t2; FBbm4NB  
} J;"nm3[.q  
} ; \|Y{jG<cu  
+E)e1 :8  
这个工作可以让宏来做: `^`9{@~  
8|Q4-VK<!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5bF5~D(E  
template < typename T1, typename T2 > \ JN)"2}SE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; y!BB7cK6  
以后可以直接用 n<+~ zQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) iF+S%aPd#  
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 'bG1U`v=3  
(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。。。) (T4k~T`3  
UT % #K%  
I}1fEw>8  
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 )*+u\x_Hx  
Jn60i6/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wo$|~ Hr  
class unary_op : public Rettype (kdC1,E  
  { e$x4Ux7*"  
    Left l; K"G(?<>~4c  
public : 7kOE/>P?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Kl!DKeF  
w# xncH:1  
template < typename T > X #H:&*[!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c-v*4b/d  
      { %oMWcgsdJi  
      return FuncType::execute(l(t)); !;ZBL;qY9  
    } r$Yh)rpt:  
yr (g~MQ  
    template < typename T1, typename T2 > rn[$x(G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,WzG.3^m  
      { WNl&v]   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ae3,W  
    } Am]2@ESUP  
} ; VoWA tNU  
m]Hb+Y=;h  
o8iig5bp  
同样还可以申明一个binary_op oPp!*$V  
4|I7:~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |qQ{8T%)  
class binary_op : public Rettype ;,()wH  
  { 5XhK#X%:A  
    Left l; i#Ne'q;T  
Right r; 0@JilGk1u  
public : q+r ` e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YLD-SS[/>  
$@5%5  
template < typename T > 1y_fQ+\2A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H^]Nmd8Q)  
      { F]/L!   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s@.`"TF.7  
    } /h1dm,  
w++B-_  
    template < typename T1, typename T2 > )er?*^9Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mb2:'u [  
      { /8 e2dw: \  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2V#c[%vI  
    } \7OJN ~&<  
} ; V[BY/<z)A  
6M O|s1zk  
]}UeuF\  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0BbiQXU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 vB&F_"/X2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _"R3N  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 aYv'H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! CVyx lc>  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 X|lElN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +0oyt?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 0A #9C09  
下面是修改过的unary_op ,yB?~  
`'A(`. CL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !mpMa]G3  
class unary_op k;"R y8[k  
  { ~I/>i&|M1  
Left l; [t "_}t=w  
  .dg 4gr\D  
public : p ?Ij-uo"o  
4acP*LkkQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N>cp>&jV  
I9Edw]  
template < typename T > e@2E0u4  
  struct result_1 Yq)YS]  
  { ;S{Ld1;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; f<s'prF  
} ; P&-D0T_  
t`Y1.]@U  
template < typename T1, typename T2 > C,VqT6E<  
  struct result_2 @=MZ6q  
  { i$ fjr[$B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1=/MT#d^?  
} ; c^dl+-{Mc  
r=P$iG'&  
template < typename T1, typename T2 > NBbY## w0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [6/%V>EM  
  { S7#^u`'Q_^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !5' 8a5  
} $S)e"Po~5  
4?*"7t3  
template < typename T > ,G!_ SZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L F-+5`  
  { D\_*,Fc  
  return OpClass::execute(lt(t)); }HA2c e\  
} z*k 3q`=>  
|V~(mS747:  
} ; {7M4SC@p|  
1vR#FE?  
h.s<0.  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug <g|nmu)o$  
好啦,现在才真正完美了。 |"tV["a  
现在在picker里面就可以这么添加了: )l!&i?h%  
BGh8\2  
template < typename Right > $nD k mKl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const u):Rw  
  { V@+<,tjq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); as!|8JE`  
} /+JP~ K  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ~E:/oV:4 >  
.*wjkirF#~  
dE9aE#o  
cdU >iB,  
px(1Ppb9  
十. bind Nm :|C 3_I  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *}WqYqOow  
先来分析一下一段例子 zKAyfn.A  
gu .))3D9  
|sZ9 /G7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5bqYi  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Rx"VscB6z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Y8CYkJTAD-  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 cJE>;a  
我们来写个简单的。 &WWO13\qd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~[X:twidkL  
对于函数对象类的版本: apWrcaj  
* jNu?$  
template < typename Func > E=U^T/  
struct functor_trait gdn,nL`dP  
  { PL B=%[  
typedef typename Func::result_type result_type; $HnD|_*  
} ; GISI8W^  
对于无参数函数的版本: kd2'-9  
D `3yv R  
template < typename Ret > KB-#):'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9(Xch2tpO!  
  { Z"8cGN'  
typedef Ret result_type; # 2t\>7]  
} ; HE .Dl7 {  
对于单参数函数的版本: M]:B: ;  
?=o]Wx0(9  
template < typename Ret, typename V1 > K1:)J.ca_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [~H`9Ab=  
  { /|^^v DL  
typedef Ret result_type; L7'X7WYf&  
} ; 97 X60<  
对于双参数函数的版本: ;7{wa]  
hzVr3;3Zn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > VTkT4C@I;Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5N}|VGN  
  { 6E%k{ r  
typedef Ret result_type; Olrw>YbW  
} ; ?fwr:aP~  
等等。。。 t-{OP?cE1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy g(/O)G.  
Z19y5?uR  
template < typename Func > 8y )i,"  
struct func_return -BH'.9uqGQ  
  { UE](`|4H  
template < typename T > 9K_HcLO%y  
  struct result_1 ^Q:`2C5  
  { G`K7P`m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,=yIfbFQ  
} ; JugQ +0  
a'.=.eDQ  
template < typename T1, typename T2 > T>?1+mruM  
  struct result_2 u"3cSuqy  
  { lw lW.C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :7]R2JP  
} ; g5]DA.&(  
} ; rMx_ <tXX  
5WX2rJ8z  
n m$G4Q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 x?$Y<=vT  
SaScP  
template < typename Func, typename aPicker > Qx#)c%v \\  
class binder_1 N1t:i? q&  
  { gC:E38u  
Func fn; -Euy5Y  
aPicker pk; O~1p]j  
public : DGUU1 vA  
hkm3\wg  
template < typename T > B9 {DO  
  struct result_1 }6(:OB?  
  { 1&WFs6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5rhdm?Ls0  
} ; hYx^D>}]  
T}LJkS~*l  
template < typename T1, typename T2 > VdrF=V&] O  
  struct result_2 =z dti'2{4  
  { G]4+ Qr?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4 df1)<}U-  
} ; 9]9(o  
*]k"H`JoFC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} n*|-"'j  
{RO=4ba{J  
template < typename T > rGO 3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r-uIFhV^  
  { smNr%}_g  
  return fn(pk(t)); Sy~Mh]{E  
} IT"jtV  
template < typename T1, typename T2 >  EZFWxR/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YDL)F<Y  
  { [O'p&j@  
  return fn(pk(t1, t2)); ]YKWa"  
} y->iv%  
} ; h Nwb.[  
U3QnWPt}>  
O*7~t17  
一目了然不是么? ;RYKqUE  
最后实现bind C$; ~=  
EtG)2)  
1gr jK.x  
template < typename Func, typename aPicker > DKH9 O  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w[_Uv4M  
  { _69\#YvCG  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); i vk|-C'\  
} M>j)6?n`_  
q fe#kF9  
2个以上参数的bind可以同理实现。  '%4,!  
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`Cn9bX  
 q\"$~*  
十一. phoenix |F`'m":$m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HB^azHr  
`XP Tf#9j  
for_each(v.begin(), v.end(), ];YOP%2   
( 03y<'n  
do_ .?TVBbc%5  
[ \k8_ZJw  
  cout << _1 <<   " , " ShP V!$0  
] `.XU|J*z,  
.while_( -- _1), Ab)7hCUW  
cout << var( " \n " ) j|9 2 g  
) vY koh/(/u  
); Dr<Bd;)  
u8QX2|  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: .nJGxz+X"  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor fQh!1R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #c_ZU\" h"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o=}?aC3I  
sj~'.Zs%  
FE.:h'^h  
template < typename Cond, typename Actor > <T>f@Dn,  
class do_while i|e-N?l  
  { g=wnly  
Cond cd;  LvaF4Y2v  
Actor act; +X%yF{^m(  
public : X-)6.[9f  
template < typename T > +$C5V,H ~  
  struct result_1 xe' *%3-v)  
  { M'sJ5;^5  
  typedef int result_type; u/:@+rTV_  
} ; #<:khs6  
_'Z@ < ,L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f32nO  
]2+(i  
template < typename T > O #"O.GX<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $oz ZFvJF  
  { 3$TpI5A  
  do L '=3y$"],  
    { |ONOF  
  act(t); }N NyUwFa  
  } tQ"PCm  
  while (cd(t)); Sk xaSJ"  
  return   0 ; #+$z`C`  
} 4U3T..wA  
} ; d?JVB  
1x]G/I*  
{ .AFg/Z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6aL`^^  
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。 dJk.J9Z  
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。 hk(^?Fp  
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。 HDYoM  
下面就是产生这个functor的类: 6k-]2,\#  
@U,cj>K  
\VW.>@s~  
template < typename Actor > \%#jT GFs~  
class do_while_actor  ^(y4]yZ  
  { U}NNb GQj  
Actor act; 6xwC1V?:0t  
public : }0I! n@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5we1q7  
q?wB h^  
template < typename Cond > 'yl`0,3wV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  -H{{  
} ; $%/Zm*H  
1mf_1spB  
fE >FT9c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &A>J>b  
最后,是那个do_ -1[ri8t;nV  
`ainJs:B  
i^yQ; 2 -  
class do_while_invoker w] VvH"?  
  { OF)X(bi4j  
public : fYpy5vc-dm  
template < typename Actor > q^gd1K<N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8I*fPf  
  { @E1N9S?>  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,MdCeA%`  
} 9.<$&mVk7`  
} do_; s f%=q$z  
<I7UyCAF  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? & )Z JT.S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Fik*7!XQ8  
最后来说说怎么处理break和continue `*! .B  
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。 nRvV+F0#  
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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