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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (V`ddP-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F&OcI.OTXF  
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, 6h&i<->  
~tB9kLFG  
%kk~qvW  
sb%l N   
  class filler hNF,sA  
  { sv#/78~|  
public : v2 >Dn=V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} l YjPrA]TC  
} ; KwxJ{$|xH  
)u307Lg  
7K/t>QrBtU  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: (2/i1)Cq  
}G<A$*L1  
T>v`UN Bl]  
#o(@S{(NZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +F^X1  
mXUe/*r0T  
l^v,X%{Iz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 lH>6;sE  
9YwS"~Q =w  
C+-sf  
deutY.7g  
二. 战前分析 n:JG+1I  
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。 *35o$P46  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 wtfM }MW\  
D!bi>]Yd  
DE$T1pFV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N| |s#  
  /* --------------------------------------------- */ )GJlQ1x  
vector < int *> vp( 10 ); z_:r&UP`"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s1zkkLw`*  
/* --------------------------------------------- */ >soSOJ[   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); XQj+]-m  
/* --------------------------------------------- */ {G _|gs  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vtTXs]>  
  /* --------------------------------------------- */ D 6F /9|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w M#q [m;  
/* --------------------------------------------- */ _;k))K^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Xgo`XsA  
}Q{4G  
*G,r:Bnb  
o%v,6yv  
看了之后,我们可以思考一些问题: cqb]LC  
1._1, _2是什么? z9^_5la#  
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。 bpfSe  
2._1 = 1是在做什么? @C5 %`{\  
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。 4,ewp coC%  
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。 g)iw.M2  
zfUkHL6  
#M8>)oc  
三. 动工 Jl89}Sf  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &3Mps[u:h  
=L}$#Y8?  
aGmbB7[BZ  
Nv\<>gA:  
template < typename T > L9 H.DNA  
class assignment ]w9syz8X  
  { s _`y"' ^  
T value; BC1P3Sk 6X  
public : ~Nl`Zmn(A|  
assignment( const T & v) : value(v) {} aB4L$M8x  
template < typename T2 > K?mly$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } QEl~uhc3  
} ; H3q L&xL  
:,=Z)e  
edh<L/%D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '5n=tRx  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \E EU G^T  
~8G cWy6  
~sc@49p  
Uc|MfxsL  
  class holder 7=]Y7 "XCf  
  { ktK/s!bgY  
public : 0d=<^wLi^  
template < typename T > v:@ud,d<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R$VeD1n@  
  { Cl3hpqv1I  
  return assignment < T > (t); c)=UX_S!  
} [KwwhI@3  
} ; [0hZg  
7$I *ju_  
DX#F]8bWl  
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: %q,^A+=  
BcD%`vGJ  
  static holder _1; e\>g@xE%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 WjMP]ND#c  
=;HmU.Uek%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +v'n[xa1v  
而不用手动写一个函数对象。 78<QNl Kn  
;V3d"@R,  
`o!a RX  
+)K yG  
四. 问题分析 1Du9N[2'P  
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。 b1qli5  
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。 Z'z~40Bda  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hk1jxnQ h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Mt`XHXTp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 VR0#"  
quw:4W>  
五. 问题1:一致性 ]6{\`a  
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?| \78kShx  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 UQ 'U 4q  
R|H_F#eVn}  
struct holder a'ODm6#  
  { XG}pp`{o  
  // b(H) 8#C  
  template < typename T > q! U'DDEP  
T &   operator ()( const T & r) const n;Etn!4M  
  { Dbo.N`  
  return (T & )r; *d/]-JN,K  
} H=k*;'  
} ; v;@-bED(Qs  
& A<Pf.Us  
这样的话assignment也必须相应改动: ;F<)BEXC<  
h8_~ OX  
template < typename Left, typename Right > ' ! ls"qo  
class assignment Aw *:5I[  
  { k)R>5?_  
Left l; k|}S K9  
Right r; JP<Z3 A2q  
public : ~0>{PD$@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <=,KP)   
template < typename T2 > >h m<$3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (&u)F B*  
} ; m=< ;)  
XL7jUi_4:L  
同时,holder的operator=也需要改动: n`hes_{,g  
@*c ) s_  
template < typename T > L"6@3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6Pa jBEF  
  { QP e}rQnm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \;A\ vQ[  
} 5&r2a}K  
J ;wA  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 3It'!R8$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 jTx,5s-  
 Dk fw*Oo  
return l(rhs) = r; lFY;O !Y5\  
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。 f V.(v&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wFaWLC|&  
N7xkkAS{  
template < typename Tp > :Y[r^=>  
class constant_t Yg#)@L  
  { s"?&`S  
  const Tp t; qEpP%p  
public : IczEddt@'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d0 tN73(  
template < typename T > `'[ 7M  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3:Sv8csT  
  { J)n g,i  
  return t; *{)![pDYd  
} !2N#H~{  
} ;  iV71t17  
G?/1 F1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 VMW ?[j  
下面就可以修改holder的operator=了 mYk5f_}  
4>^ %_Xj[  
template < typename T > 2g^Kf,m  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AsM""x1Ix  
  { hGF(E*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); viBf" .  
} N3H!ptn37  
>}/"g x  
同时也要修改assignment的operator() &w3LMOT  
8X]j;Rb  
template < typename T2 > z@ A5t4+3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q6{%vd  
现在代码看起来就很一致了。 )x"Z$jIs  
GKPqBi[rO  
六. 问题2:链式操作 /kVy#sT|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9bXU!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。 }~-)31e'`  
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。  \'"q6y  
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。 ' n~N*DH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct h3xX26l  
6SsZK)X  
template < typename T > t Q_}o[  
struct result_1 W.n@  
  { R< xxwjt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^LT9t2  
} ; G$4lH>A&  
'eqvK|Uj:  
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: jt2 m-*aP  
Y@u{73H  
template < typename T > hv .Mf.m  
struct   ref $Y aL3n  
  { 4Df TVO"h  
typedef T & reference; &H5 6mL{  
} ; bTHa;* `  
template < typename T > ^ I,1kl~i  
struct   ref < T &> &TWO/F+Y  
  { 5 |C;]pq  
typedef T & reference; n]coqJ  
} ; :eQx di'  
3g2t{ %  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x)vYc36H  
{ Rw~G&vQ  
template < typename T > 8gBqur{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _I|wp<R  
  { S_2I8G^A  
  return l(t) = r(t); e@^}y4 C  
} uNhAfZ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 -3_kS/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 iJrscy-  
OR"ni  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 +bf%]   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |klL KX&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p dnL~sv  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rzaEVXbz1  
最后的布局是: web&M!-  
                Add l/rhA6kEU  
              /   \ gYzKUX@  
            Divide   5 9fl !CG  
            /   \ {Y'_QW1:2  
          _1     3 !FpMO`m  
似乎一切都解决了?不。 4 <]QMA0  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 e$>5GM  
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。 F/EHU?_EI  
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: [S</QS!  
<!OP b(g2  
template < typename Right > p-KuCobz]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 29Q5s$YD@  
Right & rt) const [sNn^x  
  { n{' [[2U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }.b[az\T  
} dnIBAe  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^ACp_RM  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 'pm2C6AC  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 (vj2XiO^+  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 zLh ~x  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 rX{|]M":T  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? *.nqQhW  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ^*{ xTB57  
@#Xzk?+  
template < class Action > Ha+FH8rZ  
class picker : public Action !&'xkw`  
  { &aF_y_f\  
public : %W&=]&L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A&t'uY6  
  // all the operator overloaded swLgdk{8n  
} ; [#R%jLEJ2  
:sPku<1is  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 09%eaoW  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: %74 Ms  
hU=J^Gi0  
template < typename Right > Z(}x7jzW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x(=kh%\;  
  { ap6Vmp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Aoo'i  
} W X\%FJ  
)Y *?VqZn  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n3|~X/I  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ZXU e4@qfl  
l E&hw  
template < typename T >   struct picker_maker 'g=yJ  
  { RD_;us@&&*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -dvDAs{X  
} ; ;!~;05^iD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dIpt&nH&$  
  { 'Vrev8D  
typedef picker < T > result; rf`Br\g8  
} ; nL:vRJr-$  
&% *S  
下面总的结构就有了: MW4dPoa  
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。 PZ ogN  
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。 j{;3+LCo*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >6kWmXK[  
至此链式操作完美实现。 3x=F  
y1 }d(%  
3tm z2JIb  
七. 问题3 SY$%!! @R  
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。 cLYc""=  
U|Jo[4A  
template < typename T1, typename T2 > 6/-!oo   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zEhy0LLm  
  { V.-?aXQ*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <m6Xh^Ko;  
} ~<Lf@yu-{  
C`jP8"-  
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: <HzAh<_@F  
\YKh'|04  
template < typename T1, typename T2 > PCLSY8N  
struct result_2 =:g^_Hy  
  { hx2C<;s4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $>h#|?*?  
} ; %&] }P;&  
~lF lv+,%  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 4vX]c  
这个差事就留给了holder自己。 9Y4N  
    asq/_`  
Hwc{%.%ae  
template < int Order > k0YsAa#6V  
class holder; ~o%-\^oc  
template <> N{`l?t0I  
class holder < 1 > 3w9 ]@kU  
  { M|v.5l#   
public : ipzUF o<w  
template < typename T > @NH Ruk+  
  struct result_1 &=?`;K  
  { m+m6"yE#_  
  typedef T & result; "aBd0i&  
} ; z67=v9+7  
template < typename T1, typename T2 > w7Pe< vT  
  struct result_2 x@Y2jM  
  { ,|4Ye  
  typedef T1 & result; 4bxkp3~h;  
} ; Xou#38&p>  
template < typename T > &Bp\kv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |be r:1  
  { ZKR z=(  
  return (T & )r; (k5DbP[  
} -+9x 0-P  
template < typename T1, typename T2 > 3N bn|_`(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4y1> !~f  
  { @*uX[)  
  return (T1 & )r1; cyhD%sB[D9  
} 9kF#*  
} ; epR~Rlw>2  
)PG,K 4z  
template <> C}h@El  
class holder < 2 > %)/f; T6  
  { ).]m@g:ew  
public : {\aSEE /'  
template < typename T > @ |GeR  
  struct result_1 r$#G%FMv  
  { 46zaxcY<!  
  typedef T & result; {IMzR'PN  
} ; 0lRH Yu  
template < typename T1, typename T2 > Z8&C-yCC  
  struct result_2 w}.'Tebu  
  { [Kj:~~`T   
  typedef T2 & result; F3Y>hs):7  
} ; nP3GI:mjL  
template < typename T > |wJZU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YF -w=Y6  
  { HLe^|  
  return (T & )r; ?fmt@@]T?  
} vaj66nV  
template < typename T1, typename T2 > &5.~XM;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  4 Z}bw#  
  { VDTY<= Q  
  return (T2 & )r2; hf<$vRti>  
} UPKi/)C;  
} ; 7rSUSra  
(oXN>^-D  
:6u3Mj{  
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> >。 Is@a,k  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &'7"i~pC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: R1.sq(z`  
7I(t,AKJ  
return l(i, j) = r(i, j); %;Z bQ9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |)q K g  
kP)o=\|W{z  
  return ( int & )i; ~RXpz-Ye  
  return ( int & )j; 'Y[A'.*}4  
最后执行i = j; ^V}R(gDu}s  
可见,参数被正确的选择了。 B/=q_.1F>  
x~;EH6$5'/  
tHtV[We.:  
/Tj"Fl\h  
<M,H9^&#l3  
八. 中期总结 r.W,-%=bL  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Tj=dL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 VxN64;|=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (b%y$D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S7kT3zB  
9"aFS=><  
;a#*|vx  
*9vA+uN  
ey)u7-O  
ZCBPO~&hO'  
九. 简化 b!]0mXU  
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。 s$Zq/l$1x  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *e<Eu>fW#&  
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: fcICFReyV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 QP%kL*=8  
  +-*/&|^等 6!B^xm.R@  
2. 返回引用。 (kC} ,}  
  =,各种复合赋值等 tQ~<i %;  
3. 返回固定类型。 ~g1, !Wl  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X B*}P  
4. 原样返回。 m*!f%}T  
  operator, 4C1FPrh  
5. 返回解引用的类型。 k=7Gr;;l=p  
  operator*(单目) C,r`I/;  
6. 返回地址。 8*yo7q&  
  operator&(单目) WE[m@K[CR  
7. 下表访问返回类型。 UQ3@@:L_  
  operator[] kwHqvO!G  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 VkpHzr[k  
  operator<<和operator>> b(RB G  
i~)N QmH<  
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。 Px?Ao0)Z,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'qV3O+@MF  
HmExfW  
template < typename Left > A/"}Y1#qX\  
struct value_return -~][0PVL9  
  { NQC3!=pQ}Y  
template < typename T > \C K(;J  
  struct result_1 90s;/y(  
  { nMG rG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |rFR8srPG  
} ; -2\ZzK0tM  
5r4gmy>  
template < typename T1, typename T2 > l RDxIuTK  
  struct result_2 (`6%og#8  
  { j/9WOIfa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \2Og>{"U  
} ; Xlv#=@;O]  
} ; 3@)obb  
e40udLH~x  
@Y UY9+D&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yW\XNX  
'Y!pY]Z  
下面我们来剥离functor中的operator() A XBkJ'jd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hOPe^e"  
l(%k6  
return l(t) op r(t) ZBX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dL_QX,X-]  
return op l(t) [?chK^8  
return op l(t1, t2) ATXF,o1  
return l(t) op aDL)|>"Q  
return l(t1, t2) op [ $l"-*s4  
return l(t)[r(t)] TZ_rsj/t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x(PKFn  
3ai (x1%  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: QCOLC2I  
单目: return f(l(t), r(t)); ja[OcR-tX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Vkr`17`G  
双目: return f(l(t)); '{[!j6wt\  
return f(l(t1, t2)); X9fNGM1  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,+tPRkwA^  
3J%V%}mD  
struct meta_divide q2e]3{l3  
  { bj@xqAGl  
template < typename T1, typename T2 > _>Pk8~m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /_V'DJV  
  { dv;9QCc'  
  return t1 / t2; jfUJ37zNZr  
} b5j*xZv  
} ; XGfzEld2"  
{A|bBg1!  
这个工作可以让宏来做: =fl%8"%N&  
 SLkuT`*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sV u k  
template < typename T1, typename T2 > \ .H8mRvd?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %}C9  
以后可以直接用 &1wpGJqm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rA,CQypo  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Xv0F:1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) D?e"U_  
\a\= gn   
JO2xT#V  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `=79i$,,t  
-!c IesK;<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !!FR[NK  
class unary_op : public Rettype 9\ v.qo.  
  { 9x=3W?K:,  
    Left l; o{V#f_o  
public : Z_FNIM0f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} d.`&0  
HsnG4OE  
template < typename T > 3DW3LYo{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BCx!0v?9  
      { `<^*jB@P  
      return FuncType::execute(l(t)); u_.HPA  
    } ]:&n-&@L  
iJ)0Y~  
    template < typename T1, typename T2 > &<Mt=(qY1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '[nmFCG%m*  
      { wcZbmJ:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H"+wsM^@  
    } 7 _g+^e-"  
} ; x;j{} %  
==N` !+  
66Gx.tE  
同样还可以申明一个binary_op (S F1y/g@=  
as r=m{C"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R2 lXTW*  
class binary_op : public Rettype [ ?iqqG.  
  { Seda}  
    Left l; Uky9zGa  
Right r; uEx9-,!  
public : -`7$Qu 2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !\;:36B#6  
\ZS TKi?  
template < typename T > *| YU]b;W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sqpGrW.  
      { )11W)G`w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); QR"bYQ  
    } 6NX3"i0 eT  
_ h9o@  
    template < typename T1, typename T2 > QHzgy?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z(me@P!D~  
      { oG_C?(7>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QU T"z'  
    } O*G1 QX  
} ; l~J*' m2  
IU#x[P!  
?TpUf  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 /p)F>WR  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Zu21L3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) s+,&|;Q  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 m'x;,xfY&F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^ve14mbF#.  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 %d;<2b0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tnb$sulc+  
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) VFj(M j`}G  
下面是修改过的unary_op /0lC KU!=  
=e BmBn  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z/7$NxJH  
class unary_op 3;_ n{&  
  { >A}0Ho  
Left l; LA4<#KP  
  dz%EM8  
public : CPv iR<ms_  
p|qyTeg  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;YyXT"6/p  
rh%m;i<b  
template < typename T > 3o6RbW0[  
  struct result_1 |P~;C6sf  
  { ?6P.b6m}0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *(QH{!-$s  
} ; a1c1k}  
@dgH50o[  
template < typename T1, typename T2 > WVX`<  
  struct result_2 Qi9-z'  
  { 9(,@aZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y3',"  
} ; qZk:mlYd  
A\$ >>Z  
template < typename T1, typename T2 > =X(%Svnp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t6lE#<xZV;  
  { n~g LPHY  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); idc4Cf+4  
} A\QJLWBv^$  
7:Zt uc]  
template < typename T > '6-$Xq0^E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o 3N]`xD'  
  { \we\0@v  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?&X6:KJQ  
} 0CAa^Q^w  
SVWIEH0?  
} ; $t/rOo9cV  
bRo|uJ:d  
%Mn.e a  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 1n=_y o  
好啦,现在才真正完美了。 u\1>gDI)|  
现在在picker里面就可以这么添加了: H!)=y  
x_MJJ(q8g  
template < typename Right > CN&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *>q/WLR  
  { Bh]!WMAw.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 'Ot,H_pE  
} a|_p,_  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 9YN?  
{i [y9  
)9v`f9X){  
D g>^ A  
=!b6FjsiG  
十. bind 6^)}PX= *  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 LM)`CELsYc  
先来分析一下一段例子 f{&bOF v  
?KE$r~dn  
OMrc_)he\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `>lzlEhKV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .12aUXo(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {+.r5py  
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。 ,!#ccv+Vm%  
我们来写个简单的。 1Sz A3c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :t("L-GPW  
对于函数对象类的版本: c64v,Hj9  
,'fxIO  
template < typename Func > 3=0E!e  
struct functor_trait K^l:MxO-X  
  { Ms^dRe)  
typedef typename Func::result_type result_type; mpw~hW0-  
} ; ZWUP^V  
对于无参数函数的版本: ^jE8+h  
W"q@Qa`Bm  
template < typename Ret > *OjKc s  
struct functor_trait < Ret ( * )() > An`3Ex[  
  { IE2"rQT  
typedef Ret result_type;  .) tSg  
} ; ]T:;Vo  
对于单参数函数的版本: f9u^R=Ff[  
hT g<*  
template < typename Ret, typename V1 > `# P$ ]:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > S>Yj@L  
  { S$q =;"  
typedef Ret result_type; .Ajzr8P  
} ; R`8@@ }  
对于双参数函数的版本: Guw}=l--YR  
)cJ#-M2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }_'IE1bA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > XOP"Px@  
  { / ~ %KVe  
typedef Ret result_type; .Pndx%X9s  
} ; Jju#iwb  
等等。。。 r=uN9ro  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o{qr!*_3  
[Nm4sI11  
template < typename Func > Sjj>#}U  
struct func_return "/Pjjb:2  
  { =T?}Nt  
template < typename T > :M3oUE{  
  struct result_1 thlY0XCq,%  
  { }L=/A7Nk>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N "tFP9;K  
} ; BR`ygrfe  
df}r% i  
template < typename T1, typename T2 > <W8t|jt  
  struct result_2 Vv.r8IGYm  
  { z;tI D~Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c_grPk2O4  
} ; 796\jf$  
} ; %]gTm7 =t  
0oZsb\  
g#]" hn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3f.b\4 U  
t_z>Cl^u  
template < typename Func, typename aPicker > %M F;`;1  
class binder_1 f5*k7fg  
  { 4S"\~><  
Func fn; \W5O&G-C  
aPicker pk; JCx WWre  
public : +j_ ;(Gw7  
.T<= z  
template < typename T > 3981ie  
  struct result_1 VZr>U*J[:  
  { {Bs~lC$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ia&AW  
} ; (_kp{0r#  
g,t jm(  
template < typename T1, typename T2 > Pt:e!qX)  
  struct result_2 M-L2w"  
  { LsEXM-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H={DB  
} ; \J..*,'  
9_s6l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :o-,SrORM  
E:sz$\Ht)  
template < typename T > u@'0Vk0zGH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :NHH Dl  
  { xJ^>pg8  
  return fn(pk(t)); G@FI0\t  
} oBQ#eW aY  
template < typename T1, typename T2 > p^<yj0Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,[S+T.Cu  
  { y.5/?{GL  
  return fn(pk(t1, t2)); }VS3L_ ;}/  
} oF9 -&  
} ; s4Sd>D 7  
KH)D 08  
oVA?J%EK  
一目了然不是么? N7'OPTKt&  
最后实现bind ~vmd XR`'T  
[${ QzO  
'j^xbikr  
template < typename Func, typename aPicker > ]V %.I_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) WARb"8Kg  
  { \P} p5k[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); H1<>NWm!v7  
} 3~,d+P  
h~&gIub  
2个以上参数的bind可以同理实现。 UDhG :  
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。 =9oP owq  
I}e 3zf>  
十一. phoenix p.ANVA@:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !CX t*/~  
] 2 #  
for_each(v.begin(), v.end(), bfB\h*XO  
( '1,,)U#6E  
do_ F(4?tX T  
[ t*@2OW`!  
  cout << _1 <<   " , " rg0m a  
] sw A+f   
.while_( -- _1), Hsih[f  
cout << var( " \n " ) 3iw{SEY  
) Nx{$}  
); ju}fL<<e  
<VD8bTk  
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: ;^*Unyt[4]  
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 F'g Vzf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8N:owK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: &_JD)mM5  
CkJCi  
7.DtdyM  
template < typename Cond, typename Actor > VrZ>bma;  
class do_while "UEv&mQ  
  { 9lB]~,z  
Cond cd; T\Uek-(  
Actor act; iXyO(w4D  
public : <0yE 5Mrf  
template < typename T > *f,DhT/P  
  struct result_1 J]m{ b09F  
  { z0|&W&&D  
  typedef int result_type;  O+%WR  
} ; W@y J AQ  
c/B'jPt  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 66^ycZCH  
&1+X\c+t b  
template < typename T > TKk-;Y=N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qwIa?!8 o  
  { 4iW'kuK  
  do D:Q 21Ch  
    { IbcZ@'RSw  
  act(t); >^Se'SE]  
  } Hm+ODv9  
  while (cd(t)); )c l5B{1P  
  return   0 ; Zy|Mz&  
} sp@E8G%xO  
} ; ,K:ll4{b  
#gm)dRKm%  
: tWU .f#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). MxyN\Mq'  
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。 J8Yd1.Qj  
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。 `%09xMPu  
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。 mhW-J6u*  
下面就是产生这个functor的类: )'*5R<#  
9-]i.y  
DGevE~  
template < typename Actor > ,f1q)Qf  
class do_while_actor >~K qg~  
  { @ym/27cRE  
Actor act; ^z,_+},a3T  
public : `DT3x{}_S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8k(P,o  
upeU52@\  
template < typename Cond > C7H/N<VAq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; DJP2IP  
} ; -hkQ2[Ew#  
[:^-m8QC  
K |DWu8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 88c<:fK  
最后,是那个do_ $lhC{&tBV  
Q,&/V_  
e^ lWR]v  
class do_while_invoker ]v#r4Ert  
  { c1%H4j4/  
public : CRbdAqofV  
template < typename Actor > _ Ro!"YVX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l2;CQ7  
  { E~LT b) !  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9b?SHzAa  
} }E`dZW*!!  
} do_; WD'#5]#Y  
N{-]F|XX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c\% r38  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "zIFxDR#  
最后来说说怎么处理break和continue ?BhMjsy.  
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。 P>9aI/d9  
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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