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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda EB jiSQw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2pFOC;tl  
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, K[)N/Q  
FV^CSaN[R  
eU_|.2  
NWPL18*C  
  class filler >R3~P~@30  
  { #EtS9D'd+  
public : :Bp{yUgi@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D4'"GaCv  
} ; >U~.I2sz  
Z:aDKAboU  
e3YZ-w^W~h  
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: K !8+~[  
yAtM|:qq  
)xCpQ=nS  
K1uN(T.Ju  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); D.)$\Caq  
m s\:^a  
6HpSZa  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >JS\H6  
wE3^6  
]+)z}lr8 C  
o*97Nbjn  
二. 战前分析 4?M= ?K0  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 6}R^L(^M  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 qRsPi0;  
N'Va&"&73>  
,0[8/)$M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1iaNb[:QX  
  /* --------------------------------------------- */ N^q*lV#kob  
vector < int *> vp( 10 ); VY<v?Of i-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U6FM`w<  
/* --------------------------------------------- */ tr7FV1p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %^^2  
/* --------------------------------------------- */ k='sI^lF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); btw_k+Fh  
  /* --------------------------------------------- */ ?PiJ7|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \l_RyMi  
/* --------------------------------------------- */ B$g!4C `g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); al=Dy60|z  
t-dN:1  
5ejdf  
td q;D  
看了之后,我们可以思考一些问题: IvetQ+  
1._1, _2是什么? ;E:ra_l  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 4 *He<2g  
2._1 = 1是在做什么? Rb<aCX  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 s \#kqw\x  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8U\;N  
Um;ReJ8z  
JoKD6Q1D  
三. 动工 rj$u_y3S*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &of%;>$>M  
wGd8q xa  
tb AN{pX  
}CaL:kY8  
template < typename T > Gw!jYnU  
class assignment P^v`5v  
  { tNbCO+rZ  
T value; en!cu_]t  
public : zdyS"H}  
assignment( const T & v) : value(v) {} CcgCKT  
template < typename T2 > LH]nJdq?)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [HtU-8:  
} ; "pdG%$  
E~2}rK+#)  
rv;w`f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ub}t3#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dQ`ch~HVUW  
=4 &9!Z  
@s2z/ h0H  
!K'kkn,h  
  class holder R JnRbaC  
  { ~c! XQJ  
public : )Y Qtrc\91  
template < typename T > n0O- Bxhl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b,D+1'  
  { .cQwj L  
  return assignment < T > (t); 5Tb93Q@c  
} O9=vz%  
} ; VZb0x)w  
ocAoqjlT[  
qW][Q%'lt  
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: YX18!OhQ  
`DC)U1  
  static holder _1; Jmf&&)p  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w80g) 4V+  
$eX; 2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xO'1|b^&  
而不用手动写一个函数对象。 -HP [IJP  
_&.CI6  
I Vq9z  
>7@F4a  
四. 问题分析 P[8`]=  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 p/cVQ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 QlSZr[^v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ] 5YG*sD4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /(E)|*~6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 O>Xyl4U  
1}QU\N(t  
五. 问题1:一致性 ?%iAkV  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %S]5wR6;_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BB|w-W=Kd  
n$ axqvG  
struct holder ^WVH z;  
  { ^E{~{  
  // :p=IZY  
  template < typename T > A>xFNem  
T &   operator ()( const T & r) const Fj7cI +  
  { 0{@E=}}h  
  return (T & )r; elJLTG  
} Z[FSy-;"  
} ; n>+M4Zb  
&xj?MgdNL  
这样的话assignment也必须相应改动: -SlLX\>p  
^ bexXYh  
template < typename Left, typename Right > UCa(3p^V_  
class assignment R8W{[@  
  { Z '/:  
Left l; Wepa;  
Right r; C^2Tql  
public : #:v|/2   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y7u"a)T  
template < typename T2 > |/Ggsfmby  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >TeTa l  
} ; 2x"&8Bg3  
Pn[-{nz  
同时,holder的operator=也需要改动: DKPX_::  
MIsjTKE  
template < typename T > cDYKvrPY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fx_7X15  
  { O8w R#(/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); N41)?-7F  
} ]L"jt8E  
N8@Fj!Zi  
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。 ]t=m  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q=)$  
MXh0a@*]  
return l(rhs) = r; U6t>UE6k  
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。 c/jU+,_g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +4Aj/$%[q  
+g(>]!swb  
template < typename Tp > ?xWO>#/  
class constant_t }u5/  
  { 8doKB<#_+=  
  const Tp t; % r`hW \4{  
public : h8&VaJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }xk85*V  
template < typename T > 2-s ,PQno^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mXtsP1  
  { I q]+O Q  
  return t; F0qpJM,  
} X4_1kY;  
} ; i882r=TE3  
F0t-b%w,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5Tag-+  
下面就可以修改holder的operator=了 -GJ~xcf0  
o,>9|EMQZ  
template < typename T > H*51GxK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [3lAKI  
  {  Sg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -N $4\yp  
} |J-Osi  
F$.h+v   
同时也要修改assignment的operator() .)59*'0  
<|8N\FU{  
template < typename T2 > i=T!4'Zu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JN)@bP  
现在代码看起来就很一致了。 /*Iq,"kGz  
fm]mqO  
六. 问题2:链式操作 hGh91c;4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]dIcW9a  
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。 Nk?eVJ)  
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。 S9RH&/^H  
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。 !xcLJ5^W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'tvX.aX2  
^%ZbjJ7|j  
template < typename T > AK$&'t+$}7  
struct result_1 Yw=7(}  
  { *Tc lc u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nl<TM96  
} ; 8! eYax   
K Q^CiX  
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: 9U&~H*Hf  
SG \6qE~  
template < typename T > |ht:_l 8  
struct   ref Rax]svc  
  { 41uiW,  
typedef T & reference; .w,$ TezGP  
} ; Y % 9$!  
template < typename T > HOt,G _{  
struct   ref < T &> DwmK?5p  
  { IC"Z.'Ph  
typedef T & reference; UahsX  
} ; U45kA\[bZ  
6|uv+$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G+7#!y Y  
QjOO^6Fh  
template < typename T > PH.g+u=v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e dTFk$0  
  { V82HO{ D  
  return l(t) = r(t); dJv2tVm&'  
} @*Tql:Qcd^  
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。 rjK]zD9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 IJ]rVty  
; DXsPpZC  
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 ]*?lgwE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S-'R84M,F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }ChScY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mqtX7rej  
最后的布局是: mq}V @H5  
                Add !mZDukfjQ  
              /   \ @AtJO>w  
            Divide   5 \VpN:RI  
            /   \ {8I,uQO  
          _1     3 O!!N@Q2g  
似乎一切都解决了?不。 :6MV@{;PJ  
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。 Nj;5iy  
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。 NX4G;+6  
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: / 3eGt7x#  
`>0%Ha   
template < typename Right > |\2>n!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const FI,K 0sO/|  
Right & rt) const gky+.EP.  
  { 4VF4 8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h0R.c|g[  
} >?O?U=:<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /W GD7\G'8  
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。 #_eXybUV  
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。 '_b3m2I.G  
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。 zLgc j(;  
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。 ~&?57Sw*m  
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? uK] -m  
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: $l2`@ia"  
-T}r$A  
template < class Action > D6~KLSKm  
class picker : public Action |8pSMgN  
  { 3[j,d]\|  
public : ?q7MbQw  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  svx7  
  // all the operator overloaded Nw9@E R  
} ; 3?K+wg s  
kebk f,`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。 ?wu@+  
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: {yv_Ni*6!  
8 :WN@  
template < typename Right > +oh|r'~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^vxx]Hji  
  { O=t~.]))  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m.rV1#AI  
} )w~1VcnJEp  
oi]XSh[_s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9Nps<+K  
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。 whYk"N  
w[F})u]E  
template < typename T >   struct picker_maker  LtH j  
  { K\wu9z8M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; zJP jsD]  
} ; Y(t /=3c[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "f8,9@  
  { ia3Q1 9r  
typedef picker < T > result; ;e*okYM  
} ; YO-B|f  
k>F!S`a&m  
下面总的结构就有了: q_6lD~~q^  
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。 W**[: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。 L){V(*K '  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 uB^"A ;0v  
至此链式操作完美实现。 g0"xG}d  
^SsdM#E  
!?_CIt$p  
七. 问题3 w&f>VB~,1  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 k-a1^K3  
 [Rub  
template < typename T1, typename T2 > R(pQu! K4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x&^Xgi?  
  { 0<:rp]<,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V dvj*I  
} X31%T"  
&OZx!G^Z  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Go1xyd:k  
eI:x4K,#  
template < typename T1, typename T2 > Zyr| J!VF  
struct result_2 Q|P M6ta  
  { rz,,ku4qt  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )Nx*T9!Q  
} ; QnOs8%HS-  
yUf`L=C:  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? IJKdVb~   
这个差事就留给了holder自己。 /s%-c!o^  
    <m^a ?q^  
A(uo%QE|  
template < int Order > Du +_dr^4  
class holder; +zbCYA  
template <> ?$ov9U_  
class holder < 1 > lK/4"&  
  { 'v^shGI%Ht  
public : *~4<CP+"0  
template < typename T > O-ENFA~E;v  
  struct result_1 \1&4wzT  
  { a * CXg.i  
  typedef T & result; k"%JyO8Y  
} ; S&-F(#CF^  
template < typename T1, typename T2 > ~3Pp}eO~V  
  struct result_2 t5_76'@cX  
  { O"|d~VQ  
  typedef T1 & result; -hfkF+=U'  
} ; U[Sh){4j  
template < typename T > %-fS:~$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qc.TYp  
  { *2N0r2t&  
  return (T & )r; i;/;zG^=_  
} )(yaX  
template < typename T1, typename T2 > 2"|7 YI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'LuxF1>  
  { ~`Vo0Z*S  
  return (T1 & )r1; 9@lG{9id?  
} Ake l.&  
} ; G9xO>Xp^Al  
k >.U!  
template <> E_$nsM8?  
class holder < 2 > RTbV!I  
  { J#j3?qrxu  
public : R>~I8k9mM  
template < typename T > Gg GjBt  
  struct result_1 |;(P+Q4lB  
  { _,v?rFLE  
  typedef T & result; S76MY&Vx23  
} ; 4Ozcs'}  
template < typename T1, typename T2 > X{i>Q_8>  
  struct result_2 |{-?OOKj  
  { P0_Ymn=&  
  typedef T2 & result; C8qSoO4Z  
} ; b&QI#w  
template < typename T > {*g{9`   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vA Z kT"  
  { xL<c/B`-:  
  return (T & )r; k#~oagW_Gw  
} ;gu4~LQw  
template < typename T1, typename T2 > J(~1mIJjC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'r_Fi5[q  
  { [g: cG  
  return (T2 & )r2; LfU? 1:Du  
} }M"])B I  
} ; v@2@9/  
(M u;U!M"P  
VK,{Mu=.9  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ~@QAa (P.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~ Al3Dv9x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E+e),qsbO  
cBOK@\x:Wi  
return l(i, j) = r(i, j); (Rq6m`M2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `D=d!!1eUi  
j"pyK@v2B  
  return ( int & )i; N7}3?wS  
  return ( int & )j; ]B~ (yh  
最后执行i = j; 73]t5=D:  
可见,参数被正确的选择了。 r}Gku0Hu_E  
r| \""  
UH+#Nel+!  
r4X\/  
o /1+ }f  
八. 中期总结 8cMX=P  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: <4@8T7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ei=u$S.  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :f_oN3F p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B`3z(a92S  
f w)tWJVD  
s`[V{1m,  
q|s:&&Wf  
W >}T$a}\  
BXxJra/V  
九. 简化 q@VIFmqY!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 KjF8T7%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &t_TLV 8T  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Vu4LC&q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )$a6l8  
  +-*/&|^等 :=!6w  
2. 返回引用。 [TqX"@4NS  
  =,各种复合赋值等 ,VUOsNN4\  
3. 返回固定类型。 -?{g{6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0Ny +NE:6M  
4. 原样返回。 z^4+U n  
  operator, SJ;{  Hg  
5. 返回解引用的类型。 d$E>bo-\   
  operator*(单目) KiE'O{Y  
6. 返回地址。 rxJl;!7G  
  operator&(单目) Rp:I&f$Hk/  
7. 下表访问返回类型。 k!$$ *a*  
  operator[] Uqj$itqUQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~+Cl9:4T  
  operator<<和operator>> @(N} {om  
Z?9G2<i  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 a%6=sqxE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jJ2{g> P0P  
\S?-[v*{  
template < typename Left > ~-%z:Re'_  
struct value_return G@T_o4t  
  { %X%f0J  
template < typename T > @ IDY7x27  
  struct result_1 Z R~2Y?Wt9  
  { P+_1*lOG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _o+OkvhU  
} ; V@gG x  
d]sg9`  
template < typename T1, typename T2 > A%&lW9z7  
  struct result_2 Y[rCF=ZVH  
  { Y(T$k9%}+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +~ Y.m8  
} ; XC}2GHO<  
} ; H3iYE~^#  
q8GCO\(  
9 *v14c%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3{ea~G)[9  
5RY-.c4}  
下面我们来剥离functor中的operator() KxFA@3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >,)U4 6  
Pe11a zJ  
return l(t) op r(t) ICG:4n(,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x%W~@_  
return op l(t) ox";%|PP1  
return op l(t1, t2) 6vU%Y_n=y]  
return l(t) op n#4T o;CS  
return l(t1, t2) op ir|L@Jj,  
return l(t)[r(t)] G#E8xA"{/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p"*xye x  
P.^*K:5@  
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: DwTVoCC  
单目: return f(l(t), r(t)); 7MKZ*f@x;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); C8(0|XX  
双目: return f(l(t)); 7kMO);pO  
return f(l(t1, t2)); c2Y\bKeN  
下面就是f的实现,以operator/为例 V9>$M=  
R"z}q (O:  
struct meta_divide AJ#YjkO>]  
  { 01]W@ \(  
template < typename T1, typename T2 > q+?q[:nR-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) YWk+}y}^d  
  { }%y5<n*v\  
  return t1 / t2; 4:s,e<Tc4v  
} srKEtd"  
} ; S]&aDg1y}  
F"' (i  
这个工作可以让宏来做: .`&k`  
f]Rh<N$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rfh`;G5s  
template < typename T1, typename T2 > \ <:StZ{o;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z:,`hW*A6  
以后可以直接用 *A0d0M]cg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |#(y?! A^  
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 eK\i={va  
(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'UIxc8  
v++&%  
|2jA4C2L}  
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 O6\c1ha  
=W gzj|Kr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2LCOB&-Ww  
class unary_op : public Rettype z6Nz)$!_i  
  { .W\x{h  
    Left l; <Iil*\SC  
public : -AB0uMot  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} j:HIcCp  
r\C"Fx^  
template < typename T > 6R#igLm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~L_1&q^4!i  
      { n3\~H9  
      return FuncType::execute(l(t)); wF*9%K'E  
    } Y/L*0 M.<  
X#fjIrn  
    template < typename T1, typename T2 > }E&:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;O<-4$  
      { S>s+ nqcP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]L k- -\  
    } CFu^i|7o  
} ; vm =d?*cR  
34J*<B[Njo  
TRE D_6  
同样还可以申明一个binary_op {r#uD5NJ/  
vPrlRG6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;Qq7@(2y  
class binary_op : public Rettype 9&Z+K'$=  
  { 1So`]N4  
    Left l; ~1nKL0C6u  
Right r; mH)8A+us  
public : Zlrbd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V \/Qik{h  
 +&<k}Mz  
template < typename T > AN)r(86L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fv:x>qZr@  
      { \:2z!\iP`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6!([Hu#= *  
    } x4v&%d=M  
6lUC$B Y  
    template < typename T1, typename T2 > 6;(b-Dhi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =o'g5Be<F  
      { ``>z8t[ks  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); h+j*vX/!  
    } 3jHE,5m  
} ; =>@ X+4Kb  
{4)d  
j' b0sve|?  
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 zT93Sb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #8y"1I=i&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0:c3aq&u  
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。 gu&W:FY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $lA dh  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ;s8\F]K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e7plL^^`  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) alBnN<UM  
下面是修改过的unary_op 1-Dw-./N  
 \+:`nz3m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T # gx2Y  
class unary_op =)a %,H  
  { }ktK*4<k  
Left l; i`?yi-R&  
  >~tx8aI{  
public : sn]D7Ae  
T&}KUX~Q/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +RnWeBXAT  
FtlJ3fB@  
template < typename T > Xe(]4Ux  
  struct result_1 MPF({Pnx7  
  { b`f6(6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }vg|05L  
} ; :z6?  
*:`fgaIDa  
template < typename T1, typename T2 > 5xU}}[|~-  
  struct result_2 qac:"z'9  
  { ]cMZ7V^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ==trl#kQ%%  
} ; 5r d t  
JOs kf(  
template < typename T1, typename T2 > ?v'CuWS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J|HV8  
  { yN06` =  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2#cw_Ua  
} GoPMWbI7  
+?{LLD*2e  
template < typename T > NGZtlNvh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =`Ky N/  
  { z80*Ylx  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1&Ma`M('  
} U.ZA%De  
A;f)`i0l,  
} ; @ ]42.oP  
A5[kYD,_  
Lmw)Ts>  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 6F%6]n  
好啦,现在才真正完美了。 _^!C4?2!  
现在在picker里面就可以这么添加了: [$fB]7A  
?DnQU"_$  
template < typename Right > A>(EM}\,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const > :0N)Pj  
  { ^}:0\;|N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?q0a^c?A^  
} S'>KGdF  
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。 gLx?0eBBA  
>!c Ff$2'  
C[+?gQJ[9  
E^~ {thf  
j-qg{oIJ  
十. bind ]eTp?q%0  
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。 `];ne]xM  
先来分析一下一段例子 8-smL^~%#  
s"8z q ;)  
7JY9#+?p>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $-E<{   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [T,Df&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +RK/u  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 f,BJb+0  
我们来写个简单的。 <YWu/\{KT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;zWiPnX}  
对于函数对象类的版本: SO~pe$c-  
sr~VvciIy  
template < typename Func > -'i[/{  
struct functor_trait JBISA _Y  
  { n9 Jev_!A  
typedef typename Func::result_type result_type; h^J :k  
} ; F-$NoEL  
对于无参数函数的版本: kC'm |Y@T  
zD s V"D8  
template < typename Ret > viVn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *LvdrPxU=  
  { V7+/|P_  
typedef Ret result_type; #EH\Q%  
} ; q"LT8nD\  
对于单参数函数的版本: 2[KHmdgtB  
rj<-sfs  
template < typename Ret, typename V1 > -BsZw. 7P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >.REg[P  
  { m# ^).+  
typedef Ret result_type; fY|vq amA;  
} ; g G|4+' t  
对于双参数函数的版本: TQ5kT?/{  
XK(aH~7xme  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  GU xhn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > dBW4%Zh  
  { t 9_&n.z  
typedef Ret result_type; F+V[`w*k  
} ; "fSK7%BP  
等等。。。 Ge76/T%{Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy HA0yX?f]  
JJP!9<  
template < typename Func > WVL\|y728s  
struct func_return o:Tpd 0F  
  { M!\6Fl{ b  
template < typename T > 1w>G8  
  struct result_1 ?j} Fxr  
  { H]Gj$P=k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4{" v  
} ; e4 cWi  
VO*fC  
template < typename T1, typename T2 > dwm>! h  
  struct result_2 [wUJ ~~2#  
  { =Flr05}m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j,N,WtE  
} ; ?:RWHe.P  
} ; &|Vzo@D(!  
8noo^QO  
o(xt%'L`t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )/t=g  
4rNuAK`2  
template < typename Func, typename aPicker > "ScY'<  
class binder_1 1ka58_^  
  { 0U:9&j P,  
Func fn; o31pF  
aPicker pk; <9?`zo$y  
public : NW?h~2  
6;}FZ  
template < typename T > g0RfvR  
  struct result_1 >zv}59M  
  { Eb\SK"8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w Yr M2X@  
} ; HQ3kxOT  
7p,!<X}%  
template < typename T1, typename T2 > qg8T}y>  
  struct result_2 s|C4Jy_  
  { AW`+lE'?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (t-JGye>  
} ; ZN(@M@}  
%|By ?i  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _l](dqyuN(  
>J@hqW  
template < typename T > iYzm<3n?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nsV;6^>  
  { jX{t/8v/s4  
  return fn(pk(t)); -8,lXrH  
} ;=?KQq f  
template < typename T1, typename T2 > `n~bDG>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'B$qq[l]S  
  { 4krK CD>|G  
  return fn(pk(t1, t2)); G+f@m,  
} %NfbgJcL_  
} ; AP_2.V=Sn  
9WsGoZP n  
EU-=\Y  
一目了然不是么? ih/MW_t=m=  
最后实现bind L&SlUXyt.c  
0=Z_5.T>  
Ym "Nj  
template < typename Func, typename aPicker > xk8P4`;d$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xQ7-4 N,  
  { Q[N6#C:(4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &B5@\Hd;  
} Jri"Toz0  
] 6rr;S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 jB!Q8#&Q  
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@L8,Kj ~.  
 7ehs+GI  
十一. phoenix OTe0[p6v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Iz<}>J B  
bC@9 */i  
for_each(v.begin(), v.end(), W{2(fb  
( (lY< \l  
do_ i''[ u  
[ amK.H"  
  cout << _1 <<   " , " e8"?Qm7 J  
] ]Kb3'je  
.while_( -- _1), &\, ZtaB  
cout << var( " \n " ) OJ:iQ  
) [LJ1wBMw  
); J9 iQW  
8s_'tw/{  
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: HXTZ`'Rv  
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 LL1HDG >l  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 sKT GZA  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^Pk-<b4}  
45;{tS.z,B  
KC-q]  
template < typename Cond, typename Actor > BtN@P23>k.  
class do_while v<z%\`y  
  { gUoTOA,  
Cond cd; 'bpx  
Actor act; g6kVHxh-  
public : "&ElKy 7j  
template < typename T > mG!Rh  
  struct result_1 i#M$i*H*A  
  { G#&R/Tc5N  
  typedef int result_type; 6+9inWTT(  
} ; bF'^eR  
.OHjn|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} sILkTzs w  
9:!<=rk  
template < typename T > 9I:H=5c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3sf+ uoV  
  { '1[}PmhD  
  do ]C =+  
    { TM8WaH   
  act(t); p2;-*D  
  } zice0({iJ  
  while (cd(t)); 6^pddGIG  
  return   0 ; 6Hz45  
} ,nJYYM   
} ; $:R"IqDG  
iD)R*vnAi  
5fK#*(x  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]:B|_| H  
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。 y5L%_ {n  
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。 ,[rh7 _  
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。 6@TGa%:G  
下面就是产生这个functor的类: OchIEF "N  
G'/36M@  
E"e<9  
template < typename Actor > g|r:+%,M  
class do_while_actor _e<3 g9bj  
  { $okGqu8z.O  
Actor act; &<Bx1\ ~V  
public : ;Jex#+H(:D  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} v7+f@Z:N*  
N'nI ^=  
template < typename Cond > Re3vW re  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; t =ErJ  
} ; s7?Q[vN  
H]5%"(h  
^Jb=&u$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )x1LOMe  
最后,是那个do_ iX8& mUR  
PSX-b)wb  
`}/&}Sp  
class do_while_invoker X8 uVet]D~  
  { KS($S( Fi  
public : 5`oVyxJ<  
template < typename Actor > oR'8|~U@B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (B@:0}>  
  { :jB8Q$s  
  return do_while_actor < Actor > (act); w) o^?9T  
} IKhpe5}  
} do_; 7@R;lOzL3  
qk pnXQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tSK{Abw1B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [U_S u,  
最后来说说怎么处理break和continue P!q U8AJkt  
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。 9s\;,!b  
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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