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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j`JY3RDD  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H4%2"w6|!  
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, %@/"BF;r  
v&t~0jX,  
Hc?8Q\O:  
RbPD3& .  
  class filler /Y=Cg%+  
  { f4A;v|5_  
public : =l6aSr  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^)$(Fe<  
} ; V<X[>C'  
l-;u*JA  
eqvbDva^  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 8 MIn~  
uw'>tb@  
>< <(6  
>*DR>U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &PY~m<F  
HgH\2QL3&  
4n55{ ?Z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j\W"P_dpd  
e/+_tC$@p@  
Z>=IP-,>  
1'.SHY|  
二. 战前分析 sVdn>$KXk  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 0,~f"Dyqy  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 iuxI$  
l%vX$Kw  
&72 ( <  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |'mwr!  
  /* --------------------------------------------- */ UC3&:aQ!  
vector < int *> vp( 10 ); ,4kly_$BH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q-A:0F&{t  
/* --------------------------------------------- */ &(M][Uo{|'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -D=J/5L#5  
/* --------------------------------------------- */ GYv D*?uBc  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %6A."sePO  
  /* --------------------------------------------- */ <( "M;C3y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Hzm<KQ g  
/* --------------------------------------------- */ ?D 8<}~Do  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3y&N}'R(F  
M%(B6};J  
'p%aHK{  
rGa@!^hk  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ck`-<)uN  
1._1, _2是什么? E}^np[u7  
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。 g.L~Z1-  
2._1 = 1是在做什么? ^\<nOzU?  
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。 \X3Q,\H @  
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。 JONfNb+  
X#;n Gq)5  
Vq8G( <77  
三. 动工 U.XvS''E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G =`-w  
k2bjBAT  
n $Nw/Vm  
r"E%U:y3P  
template < typename T > b/#SkxW#S  
class assignment \<e?  
  { @;\2 PD  
T value; 2@TgeV0Y[  
public : #}M\ J0QG  
assignment( const T & v) : value(v) {} IP?15l w  
template < typename T2 > kSW=DE|#}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L{pz)')I  
} ; F~bDA~  
v,T :V#f^  
" V[=U13  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9Hu;CKs  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }I}/e v  
.[8! E_  
/,C;fT<R  
{oXU)9vj  
  class holder ,=_)tX^  
  { /Pbytu);ds  
public : ON(OYXj  
template < typename T > -FOn%7r#Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RB\ Hl  
  { s=S9y7i(R  
  return assignment < T > (t); q?R^~r  
} ]|JQH  
} ; wDQ@$T^vh  
#}PQ !gZ  
Q,ez AE  
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: ^`~s#L7  
k kZ2Jxvx  
  static holder _1; UWW^g@d4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 uBp,_V?  
<mrvuWg0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .2Q4EbM2  
而不用手动写一个函数对象。 W)X" G3  
#!0=I s^  
C33BP}c]  
hQeGr 2gMq  
四. 问题分析 xNrPj8V<Y  
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。 |mMK9OEu  
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。 jj,CBNo(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -/V,<@@T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N!PPL"5z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,59G6o  
tG7F!um(  
五. 问题1:一致性 `w6*(t:T  
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?| (HEi;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3 as~yF0  
opXxtYC@  
struct holder K N Y  
  { )_&P:;N  
  // ndmsXls  
  template < typename T > bIWSNNV0F  
T &   operator ()( const T & r) const JpRn)e'Z  
  { !"g2F}n  
  return (T & )r; JRw<v4pZ  
} Ao )\/AR'  
} ; QkFB \v  
sH'IA~7   
这样的话assignment也必须相应改动: =ea'G>;[H  
oSf6J:?*e  
template < typename Left, typename Right > 7z2Q!0Sz  
class assignment 5gq  
  { `K7UWtp  
Left l; 4 -CGe  
Right r; ~GLWhe-  
public : LULRi#n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }ed{8"bj  
template < typename T2 > .9u0WP95  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2M+}o"g  
} ; Bq5-L}z  
/n2qW.qJ>  
同时,holder的operator=也需要改动: n2(`O^yd7C  
]')  
template < typename T > j%U'mGx  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ynZp|'b?<  
  { 1!%T<!A.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); zv-9z  
} Yu}[RXC(=  
4C#r=Uw`  
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。 eP|_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pJ3-f k"i  
LE|DMz|J  
return l(rhs) = r; */APe #  
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。 ]@I>OcH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O[|_~v:^  
h]]B @~  
template < typename Tp > N!//m?}  
class constant_t !C;$5(k  
  { dHkI9;  
  const Tp t; -kP$S qR~  
public : hz+O.k],?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rQ-,mq  
template < typename T > jK]An;l{Z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p[K!.vOt+  
  { KY%LqcC  
  return t; z41v5rB4  
} (Fj"<  
} ; a)8;P7  
0<XxR6w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ei82pLM z  
下面就可以修改holder的operator=了 ]&?8l:3-G  
S-[S?&c`  
template < typename T > RhWW61!"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g5;Ig  
  { zEKVyZd*{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m++=FsiX=  
} `J$7X  
l*z+<c6$_  
同时也要修改assignment的operator() KJ7-Vl>  
7.*Mmx~]=  
template < typename T2 > V6bjVd9|Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } O'{g{  
现在代码看起来就很一致了。 U;=1v:~d  
<2e[;$  
六. 问题2:链式操作 p4@0[z'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g_JSgH!4  
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。 'si{6t|  
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。 ,B:r^(}0j  
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。 hvc3n> Y[}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct xC9?Wt'  
eGLB,29g  
template < typename T > U/A [al  
struct result_1 6@x^,SA  
  { d/[kky}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,FwJ0V  
} ; HF<h-gX  
X>i{288M3  
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: tZY6{,K%4  
;YZ'd"0v  
template < typename T > C^fn[plL  
struct   ref + } y"S-  
  { (sSGJS'X  
typedef T & reference; E5IS<.  
} ; X4JSI%E  
template < typename T > s~m]>^?8MR  
struct   ref < T &> T7^?j :kJ/  
  { C;%1XFzM  
typedef T & reference; B2Kh~Xd  
} ; X.V4YmZ- ;  
#fDM{f0]R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B%WkM\\!^  
i}O.,iH  
template < typename T > G8.nKoHv7x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !tSh9L;<O  
  { 2;x+#D8  
  return l(t) = r(t); tHEZuoi  
} BZ,{gy7g7X  
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。 *#1J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s`|KT&r  
G1Vn[[%k  
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 ovZ!}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Mzw:c#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 m8 6ztP)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z<_a4 ffR  
最后的布局是: 8v)iOPmDC  
                Add Svdmg D!  
              /   \ >=86*U~  
            Divide   5 _K B%g_{  
            /   \ VNs3.  
          _1     3 AzVv- !Y  
似乎一切都解决了?不。 #itZ~tol  
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。 =imJ0V~RW  
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。 _:%i6c*"  
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: ]!uId#OH  
Z^J 7r&\V  
template < typename Right > ,'n`]@0?\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >2ha6A[  
Right & rt) const FQ0PXYh  
  { MS]Q\g}U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dsg-;*%  
} WtC&Qyuq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]_`ICS  
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。 YRCOh:W*  
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。 ByacSN  
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。 z3{Cp:Mn  
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。 Lf`<4 P  
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? +p$lVnAt  
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: SX&Q5:  
 F##xVmR~  
template < class Action > L#S|2L_hC  
class picker : public Action 8~F?%!X  
  { $}fY B/  
public : \}!/z]u  
picker( const Action & act) : Action(act) {} aMGyV"6(-6  
  // all the operator overloaded HM#|&_gV  
} ; !;K zR&  
O Q$C#:?  
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。 {&a6<y#-  
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: r5y*SoD!  
D=SjCmG  
template < typename Right > ,b:~Vpb1I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  `fE'$2  
  { i1K$~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G=LK irj(  
} @)wsHW%cjz  
z0%tBgqY(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hVl@7B~  
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。 vpC?JXz=H  
VB`% u=  
template < typename T >   struct picker_maker fYW9Zbov-  
  { *m2?fP\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; n(i/jW~0w  
} ; 13 %: 3W(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !L<z(dV|(  
  { Xpt9$=d  
typedef picker < T > result; Xc4zUEO9  
} ; <+<Nsza  
L2wX?NA  
下面总的结构就有了: clk]JA (  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 XM#nb$gl  
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。 ]^Xj!01~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T=RabKVYP  
至此链式操作完美实现。 "x nULQK  
Xkk 8#Y":  
oArXP\#  
七. 问题3 j6j4M,UI43  
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。 u\"/EaQ{  
`2]TPaWGh  
template < typename T1, typename T2 > /} h"f5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #$]8WSl  
  { ou{V/?rb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (g&@E(@]?  
} T^{=cx9x9  
dK;ebg9|  
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=IN "  
s< Fp17  
template < typename T1, typename T2 > ,L C(Ax'.F  
struct result_2 -<sW`HpD'  
  { yYP>3]z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; % [~0<uO  
} ; dn:\V?9  
D;*cy<_K8  
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? c`/=)IO4%  
这个差事就留给了holder自己。 8n:N#4Dh^  
    p/G9P +?  
}0f~hL24  
template < int Order > KUpj.[5 qo  
class holder; 3w"_Onwk  
template <> ZAn9A>5_  
class holder < 1 > t/3HX]B_  
  { J#q^CWN3R  
public : 0{XT#H  
template < typename T > j WMTQLE.  
  struct result_1 *Vg)E*s  
  { :D eJnE  
  typedef T & result; Ypxp4B  
} ; :G] t=vr1  
template < typename T1, typename T2 > s%8,'3&  
  struct result_2  Pa?{}A  
  { +zXcTT[V  
  typedef T1 & result; D6"d\F m<  
} ; t<j_` %`8  
template < typename T > vF&0I2T~l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $=`d[04  
  { - P "  
  return (T & )r; (;H% r &  
} Qc=-M'9  
template < typename T1, typename T2 > $~VIx% h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U9*< dR  
  { &0H_W xKeB  
  return (T1 & )r1; ; ), ,Hk  
} |68u4zK  
} ; z@ `u$D$n  
EWY'E;0@5  
template <> ZE= Yn~XM  
class holder < 2 > P,(_y8  
  { g++-v HD  
public : 1Dhu 5ht  
template < typename T > (_6JQn  
  struct result_1 #k[Y(_  
  { RKM5FXX  
  typedef T & result; 3(nnN[?N,5  
} ; JT=ax/%Mo  
template < typename T1, typename T2 > G]{^.5  
  struct result_2 |n^rI\ p%  
  { L"NfOST3'R  
  typedef T2 & result; lL 50PU  
} ; lR9uD9Dr  
template < typename T > n,LM"N:   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kP5G}Bp  
  { EziGkbpd@  
  return (T & )r; IGi9YpI&K  
} -@Urq>^v T  
template < typename T1, typename T2 > Qpj[]c5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [LUqF?K&  
  { T LF'7ufq  
  return (T2 & )r2; Le{.B@2-"  
} atmW? Z  
} ; @ &Od1X  
2@@evQ  
uu"hu||0_  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 jSRi  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: HgBu:x?&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SqdI($F\:  
Aon.Y Z  
return l(i, j) = r(i, j); wA)n ryXV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) OVc)PMp  
k#7A@Vb  
  return ( int & )i; euW   
  return ( int & )j; FC||6vJth  
最后执行i = j; N9y+P sh  
可见,参数被正确的选择了。 W-Vc6cq  
^4'!B +}F  
Fs(S!;  
~*UY[!+4^=  
7,8TMd1`M  
八. 中期总结 g}uSIv^  
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: >"|t*k S  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 B#35)QI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $$< I}eMd>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ):}A Quy]  
!_;J@B  
[1ClZ~f  
m{~L Fhhd1  
X#K;(.},h  
9sd}Z,l  
九. 简化 &-X51O C  
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。 eH[i<Z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 x5Fo?E  
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: zA:q/i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jUgx ;=  
  +-*/&|^等 m|t\w|B2  
2. 返回引用。 N:S2X+}(  
  =,各种复合赋值等 $|T Lt{ K  
3. 返回固定类型。 fakad#O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t5u#[*  
4. 原样返回。 wu &lG!#  
  operator, bNiJ"k<pN  
5. 返回解引用的类型。 r4fg!]J ;  
  operator*(单目) )0"T?Ivp]  
6. 返回地址。 =6i+K.}e  
  operator&(单目) o^//|]H3Y  
7. 下表访问返回类型。 F- u"zox  
  operator[]  -T-yt2h(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z glU{sU  
  operator<<和operator>> n:b,zssP  
a/3'!}&e  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 t~nW&]E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %+;l|Z{Uf  
5,V*aP  
template < typename Left > "r3h+(5  
struct value_return 3bjCa\ "  
  { 2V u?Y  
template < typename T > fX6pW%Q'6  
  struct result_1 m\bmBK"I  
  {  H{Lt,#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f5l\3oL  
} ; [p}~M-$V8Y  
e"XolM0IM  
template < typename T1, typename T2 > .tyV =B:h  
  struct result_2 </?ef&  
  { 8G|?R#&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m({ q<&]Qp  
} ; q;IuV&B  
} ; CdPQhv)m  
D%c^j9' 1  
UQ7La 7"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n<<arO"cv  
?~#[ cx  
下面我们来剥离functor中的operator() Z7[S698  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J^%E$ s  
^Jdg%U?  
return l(t) op r(t) #o9CC)q5G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >i.$s  
return op l(t) jO|`aUY Tf  
return op l(t1, t2) yf`_?gJ6d  
return l(t) op  cz>)6#&O  
return l(t1, t2) op D`X<b4e8/  
return l(t)[r(t)] #F2DEo^0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] burSb:JF  
kM=&Tfpj  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 6Yt3Oq<U  
单目: return f(l(t), r(t)); NLYf   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); x2aG5@<3  
双目: return f(l(t)); -f1}N|hy  
return f(l(t1, t2)); ;X0uA?  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;:ZD<'+N  
qQO*:_ezzk  
struct meta_divide :,R>e}lM  
  { :?m"kh ~  
template < typename T1, typename T2 > C=U4z|Ym  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) A&%7Z^Pp  
  { SkVah:cF-  
  return t1 / t2; DB_oRr[oj  
} (b&Z\?"  
} ; W[]|Uu/%  
[fb9;,x`  
这个工作可以让宏来做: ^^tTA^  
.pm%qEh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ OT6Te&  
template < typename T1, typename T2 > \ 9.( [,J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zcH"Kh&  
以后可以直接用 R%)F9P$o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >uQjygjj  
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 *ezft&{)`  
(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。。。) {)!ua7GF0H  
9L4;#cy  
{.o4U0+  
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 A=e1uBGA  
k]RQ 7e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7v0VZ(UR  
class unary_op : public Rettype eoQt87VCU  
  { ^nOh 8L;  
    Left l; H_Sv,lwz;c  
public : P *PJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} CL-?Mi=Uc  
f4NN?"W)  
template < typename T > vS3Y9|-:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V$Oj@vI  
      { U7f o4y1}  
      return FuncType::execute(l(t)); .W2w/RayC  
    } \ :q@I]2  
QyZ' %T5J  
    template < typename T1, typename T2 > XH/!A`ZK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r;H#cMj  
      { Q`Pe4CrWvu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +u\w4byl  
    } +ek6}f#  
} ; [)I W9E v  
FB>P39u  
d.B<1"MQ  
同样还可以申明一个binary_op '}(Fj2P79  
0R(['s:3`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s- 0Xt<  
class binary_op : public Rettype 9:Bn-3)  
  { aYHs35  
    Left l; m c@Z+t'  
Right r; 1Ak0A6E  
public : een62-`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^( 7l!  
rd[mC[ r  
template < typename T > ];g ~)z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QqBQ[<_  
      { <pS#wTsN4%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wnLpf  
    } bmKvvq  
k][{4~z  
    template < typename T1, typename T2 > 0D  `9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4Sdj#w  
      { pjSM7PhQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?G]yU  
    } #,})N*7  
} ; ]2iIk=r$  
3!#FG0Z   
9Q\B1Q  
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 _25PyG  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1 un!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p_apVm\t_  
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。 f6Y-ss;'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F%%mcmHD#  
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。。。 wZ `{ i  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [kgCB7.V  
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) H&k&mRi  
下面是修改过的unary_op G'nSnw  
0XyPG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [E2".F3  
class unary_op UalwK  
  { "EWq{l_I5$  
Left l; ;9J6)zg !n  
  .uN(44^+x  
public : 5,|{|/  
JZ-64OT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} G[OJ <px  
qk0cf~ gz  
template < typename T > c@4$)68  
  struct result_1 h_\W7xt  
  { Lc-Wf zT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; XJq]l6a:  
} ; +9<:z\B|  
X .K*</(g  
template < typename T1, typename T2 > :inVwc  
  struct result_2 |^F$Ta  
  { j*1MnP3/8Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^ ~Tn[w W_  
} ; X~\O]  
n4H'FZ  
template < typename T1, typename T2 > =~)rT8+)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -G=.3 bux  
  { Y2g%{keo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); QNXS.!\P  
} W3%RB[s-  
0}9jl  
template < typename T > k@[[vj|W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %y)hYLOJ  
  { i.-2 w6  
  return OpClass::execute(lt(t)); CWd &  
} Z  6][9o  
Q!7mN?l  
} ; {)Wa"|+  
n2[h`zm1{B  
2IkyC`  
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 }ZiJHj'<  
好啦,现在才真正完美了。 eV;nTj  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q yQ[H  
\y7Gi}nI  
template < typename Right > c<q~T >0k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N7X(gh2h  
  { ,hT**(W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;2sP3!*  
} {q~N$"#  
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。 %S>6Q^B  
'Ir   
(4rHy*6  
rj1%IzaXU^  
|0_5iFAB|  
十. bind E?Qg'|+_  
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。 YnCuF0>  
先来分析一下一段例子 lfR}cx  
:x?G [x=  
w2r* $Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,1v FX$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v Et+^3=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r& :v(  
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。 OO,%zwgt  
我们来写个简单的。 #N y+6XM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2mO9  
对于函数对象类的版本: '3E25BsL  
?dCJv_w  
template < typename Func > ~BnmAv$m[  
struct functor_trait W3R43>$  
  { lJS3*x#H  
typedef typename Func::result_type result_type; QlH[_Pi  
} ; C]na4yE 8  
对于无参数函数的版本: H87k1^}HV  
!D/W6Ic@  
template < typename Ret > v|3mbApv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C9>^!?>  
  { -Gm}i8;  
typedef Ret result_type; hN!{/Gc|  
} ; /c7jL4oD  
对于单参数函数的版本: (^<skx>  
V[7D4r.j  
template < typename Ret, typename V1 > A\.{(,;kp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x Y}.mP  
  { gN<J0c)  
typedef Ret result_type; Scmew  
} ; /-=h|A#Kh  
对于双参数函数的版本: V.ae 5@;  
K_qA[n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > UHIXy#+o5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 91k-os(4]  
  { h6tYy_(G  
typedef Ret result_type; tC7 4=  
} ; =>GGeEL  
等等。。。 9*r l7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e8z?) 4T  
<DEu]-'>  
template < typename Func > $bZ5@)E  
struct func_return *I k/Vu%;  
  { |"eC0u  
template < typename T > jgfr_"@A  
  struct result_1 e&Z ?I2J  
  { A3.pz6iT>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1h{7dLA  
} ; 5/HkhT yj  
(/i|3P  
template < typename T1, typename T2 > Rgz zbW  
  struct result_2 #"[EVF0%1D  
  { J d,9<m $  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; shVEAT'`  
} ; |HwEwL+  
} ; 7DeBeY  
# `@jVX0  
+.xK`_[M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Lu4>C2{  
$3eoZ1q'U-  
template < typename Func, typename aPicker > bPuO~#iN~  
class binder_1 c/Li,9cT'  
  { Zk31|dL  
Func fn; 1I8<6pi-  
aPicker pk; WkPT6d  
public : ._&SS,I5VZ  
++=jh6  
template < typename T > x l=i_  
  struct result_1 0XA0 b1VX  
  { hXD/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6E_YUk?KW  
} ; <s'0<e!./t  
zV"'-iP  
template < typename T1, typename T2 > Mh@n>+IR  
  struct result_2 LeNSjxB  
  { m'uFj !  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "@Qg]#]JH  
} ; !=6\70lJ  
v:NQrN  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g)IW9q2  
$1k@O@F(4  
template < typename T > s&\krW &  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qm*XWo  
  { \\`(x:\  
  return fn(pk(t)); ]q&NO(:kbq  
} lLU8eHf\  
template < typename T1, typename T2 > }!m}?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S{,|Fa^PPO  
  { 8K&=]:(  
  return fn(pk(t1, t2)); 9H+Q/Q*-a  
} }|Bs|$q  
} ; :b;`.`@KL_  
zqp>Xw  
^^*Ia'9   
一目了然不是么? ZM [Z9/S8  
最后实现bind ciFqj3JS  
0(o.[% Ye  
}$(\,SzW  
template < typename Func, typename aPicker > Fj"/jdM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pfFHuS~  
  { |ZOdfr4uW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9xFI%UOb#  
} (,cG+3r ]  
C3(h j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :Vw{ l B  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 o3h>)4  
Q2* ~9QkU  
十一. phoenix SEH[6W3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =uR3|U(.|u  
(]zi;  
for_each(v.begin(), v.end(), -oB=7+g  
( @0 [^SU?  
do_ S,vdd7Y  
[ r Cb#E}  
  cout << _1 <<   " , " (D{J|  
] z :u)@>6D1  
.while_( -- _1), bc>&Qj2Z7c  
cout << var( " \n " ) rU 1Ri  
) ACpecG  
); Ep3I*bQ Y  
aS~~*UHW  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: n98sY+$-z  
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 ~Bi%8G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2HF`}H)H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8i)9ho<  
z|\n^ZK=  
#er% q:  
template < typename Cond, typename Actor > @3bVjQ`4f  
class do_while =J'Q%qN<Zd  
  { :@-.whj  
Cond cd; %.HLO.A  
Actor act; 5Sb-Bn  
public : Q2F20b  
template < typename T > z:1t vG  
  struct result_1 zV(aw~CbZ  
  { F_4Et  
  typedef int result_type; VCvf'$4(X  
} ; 6{yn;D4  
w(K|0|t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} po.QM/b \  
D]N)  
template < typename T > ?TI]0)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U} w@,6  
  { {CNJlr@z  
  do '%o^#gJp  
    { [8%q@6[  
  act(t); ,Z}ST|$u  
  } @Bn4ZF B@  
  while (cd(t)); m;L 3c(r.  
  return   0 ; 7xYz9r)w`  
} *kcc]*6@s  
} ; 6~x a^3G:  
t D4-Llj6  
&>QxL d#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =d]}7PO ~  
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。 ( GoPXh  
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。 }}k*i0  
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。 rmr :G  
下面就是产生这个functor的类: wSPmiJ/!  
15yiDI o  
f.uy;v  
template < typename Actor > !!w(`kmn1  
class do_while_actor 9vSKIq  
  { VN'\c3;  
Actor act; S(CVkCP  
public : NytodVZ'3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1GB]Yi[>  
16 \)C/*  
template < typename Cond > B]6Lbp"oo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *xY3F8  
} ; xvomn`X1  
p1 ("  
IM5[O}aq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 };<?W){!H  
最后,是那个do_ gQJLqs"F  
bbDm6,  
uX]]wj-R3  
class do_while_invoker <K,X5ctM}  
  { yrl7  
public : PsD)]V9%:  
template < typename Actor > 0rm(i*Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o[i*i<jv-  
  { '2|P-/jU  
  return do_while_actor < Actor > (act); Mc!LC .8  
} Rw FA  
} do_; VJ_fA}U  
.rnT'""i<5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rBy0hGx  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 UBk:B  
最后来说说怎么处理break和continue c;06>1=wP5  
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。 {J,4g:4G  
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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