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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SQcic]Ep  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C+s/KA%  
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, (X"5x]7]  
P knOeW"j  
X|hYZR  
G`0O5G:1  
  class filler <9fXf*  
  { AEyD?^?  
public : x7zc3%T's  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :wIA.1bK}  
} ; MZh.Xo  
1 gjaTPwY  
6L8nw+mEK  
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: %MHL@Nn>e  
BNdq=|,+"  
U U_0@V<  
/ =6_2t#vA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qco'neR"z  
% E1r{`p  
Ly2,*\7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Y0,{fw<  
3?FY?Q[  
$mM"C+dD  
nb/q!8  
二. 战前分析 #0<pRDXj  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 2PSExK57  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ' /HShS!d  
L1RD`qXu.  
ct-Bq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YM_[   
  /* --------------------------------------------- */ ^aAs=KditO  
vector < int *> vp( 10 ); fW2NYQP$:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); > "F-1{  
/* --------------------------------------------- */ g3kbsi7_:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Gpxp8[ {  
/* --------------------------------------------- */ Q"FN"uQ}x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ivo><"Y(r  
  /* --------------------------------------------- */ M 8WjqTq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #VX]trh,  
/* --------------------------------------------- */ wd*B3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j67a?0<C2U  
9y6u&!PZ\  
LD[\eJ _  
_)5E=  
看了之后,我们可以思考一些问题: 45.ks.  
1._1, _2是什么? )b1hF  
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。 O oA!N-Q  
2._1 = 1是在做什么? t!rrYBSCr  
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。 -r cEG!  
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。 _oc6=Z  
q&@s/k  
-M=BD-_.h  
三. 动工 xFp$JN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zy$jTqDH  
$jh$nMx)!  
RM_%u=jC  
9)t b=  
template < typename T > ?+hEs =Xs  
class assignment |k6+- 1~_  
  { N/0aO^"V  
T value; :} =lE"2  
public : [x{$f7CEh  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9~~NxWY%x  
template < typename T2 > 1<m`38'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L-?ty@-i  
} ; !8UIyw  
+C!GV.q[  
:(US um  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 WZ ?>F  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }TMO>eB'  
*.nSv@F  
aWTurnee^  
ZJs~,Q  
  class holder ,4"N7_!7  
  { ^?Xs!kJP  
public : e+BZoK ^  
template < typename T > Z OPK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A-4;$ QSm  
  { +&u/R')?6r  
  return assignment < T > (t); afX|R  
} ((]i}s0S  
} ; [(*Eg!?W=  
Ich^*z(F$  
P,] ./m\J  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: k ?KJ8  
_}p [(sTV  
  static holder _1; }d}sC\>U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %N&.B  
[#Apd1S_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n32"cFPpT  
而不用手动写一个函数对象。 _s@PL59,  
'-A;B.GV%  
8zeeC eIU  
>6Uc|D  
四. 问题分析 L,A+"  
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。 -'qVnu  
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。 I;JV-jDM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i;{lY1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $`GlXiV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *CXc{{  
LGuZp?"  
五. 问题1:一致性 MkMDI)Y|  
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?| $Z)u04;&@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 yH" i5L9  
?0:]% t18  
struct holder f$:Y'$Z1  
  { kF^4kCJ@  
  // oQ -m  
  template < typename T > 'MW%\W;  
T &   operator ()( const T & r) const 0^S$_L  
  { $)NS]wJ]3  
  return (T & )r; ~.3v\Q  
}  mhrF9&s  
} ; s.7=!JQ#]p  
v@QnS  
这样的话assignment也必须相应改动: 9NwUX h(:(  
`l'T/F \  
template < typename Left, typename Right > o#6QwbU25  
class assignment |HT7m5tu4  
  { &Cb,C+q  
Left l; D*2*FDGI  
Right r; ORrZu$n`p  
public : 3);P !W4>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M rgj*|  
template < typename T2 > $=diG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } hO[_ _j8  
} ; |oU I2<"  
kiJ=C2'&  
同时,holder的operator=也需要改动: Hre&a!U  
<o|fH~?X  
template < typename T > c6 &k?Puy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <vWP_yy  
  { rK'Lvt@w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b||usv[or  
} J:W+'x`@  
#pPOQv:~  
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。 .*YF{!R`h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )B $Q  
94&t0j_  
return l(rhs) = r; .F$}a%  
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。 U9T}iI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  'V^M+ng  
!0hyp |F:>  
template < typename Tp > \E,2VM@6  
class constant_t ?=4oxPe  
  { y'`7zJ  
  const Tp t; .9e5@@VR  
public : ]wDqdD y7S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qdZ ^D  
template < typename T > eY#^vB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Vx.c`/  
  { X<IW5*   
  return t; oS$7k3s fj  
} :(ql=+vDb4  
} ; D$4GNeB+#  
'z,kxra|n  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "{~FEx4  
下面就可以修改holder的operator=了 ]cP%d-x}  
;b 65s9n^b  
template < typename T > *w0|`[P+h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dakHH@Q  
  { ;/kd.Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @k;65'"Q  
} VD&wO'U  
@yb'h`f]  
同时也要修改assignment的operator() m%u`#67oK  
f_O|  
template < typename T2 > )jl@ hnA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } TYD( 6N  
现在代码看起来就很一致了。 bC+Z R{M  
Epp>L.?r  
六. 问题2:链式操作 y "+'4:_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cO{NiRIb  
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。 FVl, ttW  
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。 %[KnpJ{\  
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。 f=V`Nn<=A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p}sM"}Ul  
VRY(@# q  
template < typename T > 1 Q FsT  
struct result_1 'Up75eT  
  { RQWUO^&e^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O,),0zcYF  
} ; Z*w({k7]  
Zs/-/C|  
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: 6_" n  
\?v&JmEU  
template < typename T > qspGNu  
struct   ref X\!q8KEpR&  
  { 1J1Jp|j.  
typedef T & reference; gYN;F u-9Z  
} ; A4(L47^  
template < typename T > XM!oN^  
struct   ref < T &> "Cxj_V@\  
  { i 7T#WfF  
typedef T & reference; }2S!;swg+  
} ; !]s=9(O  
<<S4l~"o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cd,'37pZ  
cHr]{@7Cs  
template < typename T > ='D%c^;O8'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bE% Hm!  
  { 'X+aYF }Ye  
  return l(t) = r(t); >CKa?N;  
} 5K9W5hA:D  
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。 (9( xJ)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %P1zb7:8  
*IbDA  
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 Y<POdbg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z5({A2q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [wSoZBl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U7fpaxc-  
最后的布局是: hb~d4J=S  
                Add @>U9CL"  
              /   \ wH@< 0lw`<  
            Divide   5 Z\C"/j<y  
            /   \ a9lYX*:  
          _1     3 jN{k }  
似乎一切都解决了?不。 i: -IZL\  
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。 7ojh=imY  
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。 =3hJti9[  
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: M.5F|7  
sCy.i/y  
template < typename Right > YRZw|H{>t  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F ! v01]O  
Right & rt) const p=[dt  
  { 7Y~5gn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u* iqwm.  
} 7>7n|N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g-#eMQ%J  
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。 n}Thc6f3D  
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。 Rq(+zL(f  
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。 +>it u 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。 ;w%g*S  
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? 3<FqK\P  
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: )N{PWSPs  
~qb?#IY]`  
template < class Action > gjT`<CW  
class picker : public Action oIE(`l0l  
  { 2\$<&]q  
public : }1CO>a<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} hHw1<! M  
  // all the operator overloaded jc6~V$3  
} ; nC/T$ #G  
\K9Y@jnr  
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。 coaJDg+  
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: '%Oo1:wJ  
$?: -A  
template < typename Right > RToX[R;1E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0=`aXb-  
  {  H!y@.W{_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @AG=Eq9<o  
} yF` ( GU  
BI#(L={5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?b^<Tny  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 2 (ux  
Vas Q/  
template < typename T >   struct picker_maker cv_O2Q4,@  
  { q{,yas7}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ioTqT:.  
} ; Q(8W5Fb?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > H-5f!>)  
  { Z+J~moW `  
typedef picker < T > result; 3kJSz-_M  
} ; T^ xp2cZ  
H'EBe;ccM  
下面总的结构就有了: #2.C$  
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。 5hCfi  
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。 ^kB9 I8u  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0Z%<H\Z  
至此链式操作完美实现。 U_B`SS  
WFeaX7\b  
U/(R_U>=  
七. 问题3 ";0-9*I  
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。 H<b4B$/  
^eYJ7&t  
template < typename T1, typename T2 > C$c.(5/O  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5o(=?dXm4  
  { 78b9Sdi&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =(k0^ #++G  
} hU2 N{Ac  
e8]mdU{)  
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: H~*[v"  
KRcg  
template < typename T1, typename T2 > f;ycQc@f  
struct result_2 QPF[D7\  
  { |4Q><6"G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H @E-=Ly  
} ; } % |GV  
{24Pv#ZG#^  
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? 'Uo:b<  
这个差事就留给了holder自己。 P#Ikj& l   
    i%B$p0U<  
tQ?}x#J  
template < int Order > e''Wm.>g(+  
class holder; gwF@'Uu  
template <> @1[LD[<  
class holder < 1 > 9=~jKl%\vJ  
  { )=D9L  
public : 7 ~ Bo*UM  
template < typename T > wY}+d0Ch  
  struct result_1 Ki@8  
  { Ix5yQgnB}j  
  typedef T & result; 0MzHr2?'P  
} ; l}c<eEfOy"  
template < typename T1, typename T2 > `wG&Cy]v  
  struct result_2 55|$Imnf  
  { *m]%eU(  
  typedef T1 & result; Z=sAR(n}~  
} ; {k~$\J?.  
template < typename T > 17qrBG-/MD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ck<4_?1]  
  { K<_H`k*x  
  return (T & )r; PwNLJj+%  
} CnA*o 8w  
template < typename T1, typename T2 > z KWi9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S"Zs'7dy`  
  { pK1(AV'L  
  return (T1 & )r1; |s`q+ U-  
} m :^,qC  
} ; G6Fg<g9:  
86} rz  
template <> ;j_#,Da9<  
class holder < 2 > sQH.}W$C  
  { wy&*6>.  
public : O "h+i>|l  
template < typename T > #QDV_ziE5  
  struct result_1 CC87<>V  
  { nocH~bAf2  
  typedef T & result; !kKKJ~,;  
} ; y! 1NS  
template < typename T1, typename T2 > rC*nZ*  
  struct result_2 (c*Dvpo1  
  { YvHn~gNPhs  
  typedef T2 & result; +yea}uUE  
} ; Rx<pV_|H,  
template < typename T > XKK*RVs#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]ogy`O>  
  { F^~#D, \  
  return (T & )r; E|Lh$9XONA  
} n*xNMw1x"T  
template < typename T1, typename T2 > nW%c95E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +1623E  
  { Gsh2  
  return (T2 & )r2; 3a S>U #  
} -T(V6&'Qi  
} ; e)bqE^JP  
M*{e e0\`r  
|ZKchd8Yq  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 J)[(4R>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ozo8 Tr  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6u7HO-aa  
#sHP\|rA  
return l(i, j) = r(i, j); 5m3sjcp_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) t2$:*PvE  
U5PCj ]-Xt  
  return ( int & )i; 8UZE C-K  
  return ( int & )j; Te/)[I'Tn  
最后执行i = j; Y+7v~/K=  
可见,参数被正确的选择了。 Fy@D&j  
d$Xvax,C  
U\z+{]<<  
?0<3"2Db~  
 t|DYz#]  
八. 中期总结 =w5w=qB  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: rYqvG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 33C#iR1(WJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lqs_7HhvRS  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /4 f;Niem  
<Jk|Bmw;  
i\'N1S<D  
7> QtO  
uQNoIy J)  
1WKDG~  
九. 简化  h 2zCX  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 sOW|TN>y\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J.d `tiN  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: w?C\YKF7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?m.4f&X  
  +-*/&|^等 C u:-<  
2. 返回引用。 h^)2:0#{I  
  =,各种复合赋值等 dd+).*  
3. 返回固定类型。 StVv"YY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) b6(yyYdF  
4. 原样返回。 Bk F[nL*|  
  operator, G~Sfpf  
5. 返回解引用的类型。 ~eP 2PG  
  operator*(单目) ;D7jE+  
6. 返回地址。 g/J!U8W"  
  operator&(单目) @wPmx*SF  
7. 下表访问返回类型。 zkOgL9 (_8  
  operator[] 7$;$4.'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G!IQ<FuY  
  operator<<和operator>> U8mu<)  
pf_ /jR  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 2 ^aTW`>L  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >seB["C  
BSY#xe V  
template < typename Left > SOL=3hfb^  
struct value_return >vU Hf`4T  
  { bW]+Og  
template < typename T > yN.D(ZwF:  
  struct result_1 G dU W$.  
  { %ab79RS]C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jo*9QO  
} ; -G 'lyH  
e{,/  
template < typename T1, typename T2 > v=>Gvl3&U  
  struct result_2 URgF8?n  
  { pS \>X_G3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /WfxI>v  
} ; vo-{3]u#=  
} ; ||=Duk  
Ln|${c  
"q .uiz+1:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait di 5_5_$`o  
%U 7B0-  
下面我们来剥离functor中的operator() 'Ot[q^,KRG  
首先operator里面的代码全是下面的形式: EoeEg,'~F  
4o3GS8  
return l(t) op r(t) `N|CL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `^kST><  
return op l(t) ?r<F\rBT7*  
return op l(t1, t2) %"zJsYQ!  
return l(t) op Biwdb  
return l(t1, t2) op wrU[#g,uvr  
return l(t)[r(t)] -wfV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }TW=eu~  
'r%oOZk)z  
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: jxaoQeac  
单目: return f(l(t), r(t)); v2{s2kB=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |Y11sDa9h  
双目: return f(l(t)); ]r6bJ 2  
return f(l(t1, t2)); vNbA/sM  
下面就是f的实现,以operator/为例 mtHz6+  
$@)d9u cd  
struct meta_divide l0{DnQA>I  
  { |5Pbc&mH8A  
template < typename T1, typename T2 > kVv <tw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) VHCzlg  
  { r.;iO0[/  
  return t1 / t2; Gu).*cU  
} rR~X>+K  
} ; `WS_*fJ5  
8)8oR&(f  
这个工作可以让宏来做: 2\de |'  
~*Qpv&y)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m 9@n  
template < typename T1, typename T2 > \ 1 7oxD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ($> 0&w  
以后可以直接用 9lCKz !E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rgKn=8+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 RzQS@^u*F0  
(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。。。) YPnJldVn  
|$2N$6\SP  
sEyl\GL  
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 S45>f(!  
5i#w:O\cz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^^l"brPa  
class unary_op : public Rettype 9G+rxyWMW  
  { YWrY{6M  
    Left l; .`N` M9  
public : 'Y\"^'OU\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T(^8ki  
gq3OCA!cX  
template < typename T > GuvF   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |LE++t*X~  
      { GQq'~Lr5  
      return FuncType::execute(l(t)); e622{dfVS  
    } v^fOT5\  
lG>e6[Wc  
    template < typename T1, typename T2 > ^\jX5)2{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W%K8HAP"  
      { 4CT9-2UC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); z,YUguc|  
    } S=SncMO nE  
} ; Cpv%s 1M  
bGc|SF<V  
}tO<_f))  
同样还可以申明一个binary_op PM!t"[@&  
$i~`vu*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y/hvH"f  
class binary_op : public Rettype v=1S  
  { i!x5T%x_  
    Left l; @|%ICG c  
Right r; eh4"_t  
public : ~j#6 goKn  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [(EH  
%MZDm&f>Kk  
template < typename T > O \8G~V 5"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ia:puks=  
      { \ZWmef  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _J~ta.  
    } ik0Q^^1?Y  
n4T2'e  
    template < typename T1, typename T2 > {0WID D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4Xk;Qd  
      { vqz#V=J{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~{Rt4o _W  
    } KVpAV$|e  
} ; @ aN=U=  
+{i "G,3  
ef:$1VIBda  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ]G~N+\8]U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N%|Vzc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  b(-t)5^}  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ` +BaDns  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UH&1c8y}  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 nk$V{(FJ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ieRBD6_  
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) bTy)0ta>AF  
下面是修改过的unary_op <;0N@  
A6y~_dt  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {^5<{j3e  
class unary_op )k] !u  
  { V3~a!k  
Left l; 8421-c6y>  
  jI2gi1 ,a  
public : bW.zxQ :  
* r4/|.l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;4v}0N~.  
_6S b.9m  
template < typename T > #0<y0uJ(y  
  struct result_1 Sb9=$0%\  
  { f(s3TLM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K-k.=6mS  
} ; ],}afa!A  
wt=>{JM  
template < typename T1, typename T2 > E(3+o\w  
  struct result_2 D)ne *},  
  { 6O@ ^`T  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m#'rI=}!  
} ; Q1I_=fT  
ecqz@*d&  
template < typename T1, typename T2 > HZ<f(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~muIi#4  
  { g6/N\[b%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vWi. []  
} Q @OC=  
vV\F^  
template < typename T > -,fa{yt-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a.&#dxgW[  
  { $X=D9h  
  return OpClass::execute(lt(t)); H^PqYLj N  
} _ kSPUP5  
(06Vcqg  
} ; ;ko[(eFN@  
+=*m! 7Mr  
_QMHPRELk  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug r {B,uj"  
好啦,现在才真正完美了。 CX ]\Q-y  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^Im%D(MY  
uJ/?+5TU  
template < typename Right > 9<(K6Q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8K JQ(  
  { + 65~,e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Y K?*7  
} jPYe_y  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Bpm5dT;  
Xlqz8cI  
)Rhff$  
01{r^ZT`RH  
w^'?4M!  
十. bind rv%ye H  
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。 x#j\"$dla  
先来分析一下一段例子 Msa6yD#  
PZ!dn%4jy  
yhtvr5z1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bhqq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~ S?-{X+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h\u0{!@}  
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。 qzH qj;  
我们来写个简单的。 Oa\`;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rT sbP40  
对于函数对象类的版本: Zu0;/_rN  
3b?OW7H  
template < typename Func > 8pq-nuf|K  
struct functor_trait MCi`TXr  
  { ^0s\/qyqm  
typedef typename Func::result_type result_type; J%\~<_2ny  
} ; x'@32gv  
对于无参数函数的版本: Y0 X"Zw  
-#S)}N En  
template < typename Ret > CEX}`I*-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4g6ksdFQ  
  { ?lc[ hH  
typedef Ret result_type; te\h?H  
} ; 7dlKdKH  
对于单参数函数的版本: N7~)qqb  
rZ!Yi*? f  
template < typename Ret, typename V1 > jI{~s]Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /[20e1 w!  
  { &weY8\HD  
typedef Ret result_type; ( *9Ip  
} ; X@yr$3vC  
对于双参数函数的版本: e:$7^Y,U/  
/Oggt^S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %7NsBR!y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W<rTq0~$?  
  { 2GiUPtO&Gj  
typedef Ret result_type; FM9X}%5nu9  
} ; ;Y@!:p- H  
等等。。。 >St. &#c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f E.L  
UKKSc>D1  
template < typename Func > sw41wj  
struct func_return tIyuzc~U  
  { _^6|^PT.  
template < typename T > .B 85!lCF  
  struct result_1 dcl.wD0~V  
  { e'~-`Z9-)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /]/>jz>  
} ; ,W1a<dl  
BLL]^qN;Y  
template < typename T1, typename T2 > ^zaKO'KcV  
  struct result_2 _}I(U?Q-C  
  { H:q)^$s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a@fE46o6<  
} ; z29qARiX  
} ; pK6e/eC  
aE7u5 PM  
%ezb^O_6v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ggm2%|?X  
atLV`U&t  
template < typename Func, typename aPicker > uq!;  
class binder_1 <$ i"zb  
  {  cS D._"P  
Func fn; ocIt@#20 K  
aPicker pk; 4#^'lKIx  
public : YH)Opk  
O ;X(pE/G  
template < typename T > $=PWT-GIR  
  struct result_1 Qy=HrL]x  
  { \Y!T>nWn)I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lX98"}  
} ; ]a$Wxvgq  
Dd!Sr8L[  
template < typename T1, typename T2 > ex` xkZ+  
  struct result_2 *'9)H 0  
  { gEr4zae  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Si?$\H*:  
} ; <i_> y~v`  
x],8yR)R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [!1)mR  
Fw_ (q!  
template < typename T > AIZW@Nq.5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ds*m6#1b  
  { _\ .  
  return fn(pk(t)); <u/a`E?  
} _4P;+Y  
template < typename T1, typename T2 > Q7,EY /  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xn(+G$m  
  { b!i`o%Vb  
  return fn(pk(t1, t2)); e#>tM  
} T*h!d(  
} ; )\{'fF  
S5i+vUI8C  
n K+lE0  
一目了然不是么? HQq`pG%m6  
最后实现bind R<f#r03@|  
1&"-*)  
%ZujCZn  
template < typename Func, typename aPicker > _9D|u<D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #|qm!aGs  
  { #F_'}?09%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); FE/$(7rM  
} zuUT S[  
i]it5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F\>oxttS1  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ZlthYuJ  
eY J{LPo  
十一. phoenix :e1'o  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: No:^hY:F8  
3c c1EQ9  
for_each(v.begin(), v.end(), f?,-j>[.=f  
( ~O \}/I28  
do_ ?n!lUr$:y  
[ f#@S*^%V$  
  cout << _1 <<   " , " ;aq`N}d  
] vG Y!4@[  
.while_( -- _1), Y4QLs^IdB  
cout << var( " \n " ) >@^<S_KVh  
) RnHQq'J|\  
); hlX>K  
($c`s8mp  
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: 9160L qY  
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 b.QpHrnhtK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 vFTXTbt'h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: A2Q[%A  
M]c7D`%s  
CE)*qFs  
template < typename Cond, typename Actor > :`D'jF^S  
class do_while Q Q@9_[N  
  { *5 e<\{!  
Cond cd; }04Dg '  
Actor act; "X`RQ6~]>  
public : BsKbn@'uC  
template < typename T > p~h4\ .*`  
  struct result_1 t)LU\!  
  { Q/p(#/y#b  
  typedef int result_type; g;8M<`qvf  
} ;  1Yud~[c  
cn$5:%IK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ji }#MBac  
ASR-a't6  
template < typename T > d7E7f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const djUihcqA`  
  { lqF>=15  
  do ~L~]QN\3  
    { u=%y  
  act(t); o~= iy  
  } g^jJ8k,7(  
  while (cd(t)); ~]&B >q  
  return   0 ; dsV ~|D6:  
} D}MoNE[r  
} ; `aIG;@Z  
/J;;|X#P  
{B3(HiC  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H"_v+N5=  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 yr5NRs  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ) !i!3  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 J;~E<_"Hn  
下面就是产生这个functor的类: "=qv#mZ#9  
z=qWJQ  
i-b1d'?Rb  
template < typename Actor > CJp-Y}fGEA  
class do_while_actor ZPl PN;J^1  
  { Tw x{' S  
Actor act; H<,bq*@  
public : `$at9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} okz]Qc>G  
EY~7oNfc`R  
template < typename Cond > ! tGiTzzp  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; UxeL cUP  
} ; k52QaMKa~A  
0(8gQ 2n  
DcN"=Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'j}g  
最后,是那个do_ ehE-SrkU'  
-,^WaB7u\  
uoHqL IpQ  
class do_while_invoker .U 39nd  
  { U+} y %3l  
public : ;|!MI'Af  
template < typename Actor > >b>gr OX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const x9%-plP  
  { \ n_3Bwd~  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1aq2aLx  
} 80}4/8  
} do_; kbhX?; <`  
x6ahZ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9<l-NU9 _  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 088C|  
最后来说说怎么处理break和continue ^>^ \CP]  
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。 B7!;]'&d  
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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