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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda aKi&2>c5>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 i co%_fp  
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, @uru4>1_dy  
J'99  
YK(I '  
]P lD e8  
  class filler ,khB*h14;h  
  { %mLQ'$  
public : bvVEV  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -"m4 A0  
} ; l)@Zuh  
lP$bxUNt  
Q4;eN w  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: >^mNIfdE^=  
M[aF3bbN  
1eiV[z$?  
M'Fa[n*b?!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3Yu1ZuIR  
A6D.bJ)  
5LJUD>f9 Z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L< 3U)Gp  
xqV>m  
7S"W7O1>  
HR0t[*  
二. 战前分析 !YJfP@"e6r  
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。 x\/N09  
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 3]Jl\<0  
VXr'Z  
j,@N0~D5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); []opPQ 1  
  /* --------------------------------------------- */ Vaj4p""\F  
vector < int *> vp( 10 ); i-6,r[<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cE}y~2cH  
/* --------------------------------------------- */ ]xJ5}/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hEG-,   
/* --------------------------------------------- */ :-Gf GL>]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a;},y|'E  
  /* --------------------------------------------- */ 'FVh/};Y.D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^.']-XjC  
/* --------------------------------------------- */ ssdpwn'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); '<(S*&s  
)C \ %R  
Yc5{M*w  
l5?fF6#j  
看了之后,我们可以思考一些问题: L`$m<9w'  
1._1, _2是什么? J$Huzs#  
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。 pVuJ4+`  
2._1 = 1是在做什么? #9HQW:On  
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。 s06tCwPp  
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。 3_%lN4sz  
Z^P]-CB|6A  
:wlX`YW+e  
三. 动工 v4X\LsOP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ZHA6BVVT  
zGm#er E  
"rnZ<A}  
N*d )<8_  
template < typename T > D%PrwfR  
class assignment r&^LSTU0!  
  { %O9kq  
T value; +o{]0~ y  
public : -N'xQ(#n3q  
assignment( const T & v) : value(v) {} bf~gWzA  
template < typename T2 > o;.6Y `-fJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x6=Yt{  
} ; z5~{WAAI  
<:v2 N/i  
:g1C,M~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3Thb0\<"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b{:c0z<  
.#py5&`%  
YX||\  
n veHLHvC7  
  class holder QfLDyJv`e  
  { &4g]#A>@  
public : 6 [q<%wA  
template < typename T > desrKnY  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ZS\ jbii8  
  { K YSyz)M}  
  return assignment < T > (t); ~ NO9s  
} YA7h! %52)  
} ; ([Gb]0  
mkJC *45  
B@R3j  
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: ze%kP#c6!  
`RRC8]l  
  static holder _1; RTHe#`t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %Se@8d8  
AOh\%|}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v0~'`*|&  
而不用手动写一个函数对象。 :n1^Xw0q  
=(!&8U9  
XYBvM]  
Q> Lh.U,{  
四. 问题分析 zF+NS]XK  
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。 UIhU[f]  
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。 N>Dr z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fSe$w#*I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /}%$fB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !/1aot^(  
*'b3Z3c,;  
五. 问题1:一致性 &&(^;+  
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?| (A\X+S(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2WKYf0t  
80i-)a\n  
struct holder ]u;Ma G=;  
  { * $  
  // 9qhX\, h  
  template < typename T > ^lF'KW$  
T &   operator ()( const T & r) const X\?PnD`,  
  { 8M{-RlR  
  return (T & )r; qs96($  
} .X D.'S  
} ; Ch3{q/-g  
&$\B&Hp@  
这样的话assignment也必须相应改动: \v7->Sy8  
6qCRM*V  
template < typename Left, typename Right > FXpI-?#E<  
class assignment ]n8 5.DF  
  { r8o9C  
Left l; -vRZCIj!  
Right r; r&^xg`i[z>  
public : h .A@o#x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RW4}n< 88  
template < typename T2 > \Lp|S:u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } TFIP>$*_C  
} ; (?9@nS  
})I_@\q  
同时,holder的operator=也需要改动: !B&OK&*  
M Y2=lT  
template < typename T > h92'~X36  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;IN!H@bq  
  { #84<aM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); F&ud|X=m  
} v/W\k.?q/  
:h4Nfz(  
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。 wt8?@lJ"/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q9cN2|:  
]Wc:9Zb  
return l(rhs) = r; 1@xmzTC  
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。 -tQi~Y[]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: sZ-A~X@g  
<Cbah%X  
template < typename Tp > B=4xZJ Py  
class constant_t MLu@|Xgh  
  { Gr1WBYK  
  const Tp t; **oa R  
public : 7W)*IJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M_<? <>|  
template < typename T > T#HW{3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q y]tuKZI  
  { D*!UB5<>/t  
  return t; I}?+>cf  
} 5_|Sm=  
} ; }bU1wIW9I  
G*oqhep  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B)q 5m y  
下面就可以修改holder的operator=了 676r0`  
vlygS(Y_7  
template < typename T > Thlqe?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const OA_WjTwDs  
  { 5,i0QT"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HDV@d^]-  
} 4#dS.UfI  
( 04clU^F  
同时也要修改assignment的operator() " R=,W{=  
#i t)  
template < typename T2 > K!L0|W H%!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } fz9 ,p;b  
现在代码看起来就很一致了。 vtm?x,h  
q6A"+w,N  
六. 问题2:链式操作 nm8XHk]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t08E 2sI  
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。 u3[A~V|0=  
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。 )BJ Z{E*  
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。 [EdX6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +*'^T)sj/  
\& KfIh8  
template < typename T > li4"|T&  
struct result_1 1@$n )r`  
  { AW6"1(D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2^V/>|W>w  
} ; I(bxCiRV  
B&bQvdp  
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: "8BZj;yS  
jDyG~de  
template < typename T > SU8vz/\%y  
struct   ref %o4d(C B  
  { $,s"c(pv[,  
typedef T & reference; [v,Y-}wQ)  
} ; t'7A-K=k3  
template < typename T > vrGx<0$  
struct   ref < T &> #9's^}i  
  { eeix-Wt*E  
typedef T & reference; (8XP7c]5  
} ; x/)o'#d$|l  
U?WS\Jji3!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (E*pM$  
 x%$as;  
template < typename T > JSCZX:5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;7 F'xz"  
  { Klv~#9Si  
  return l(t) = r(t); JX $vz*KF  
} Qf$3!O}G  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 1( nK|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 oh @|*RU  
#mFY?Zp)  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 YXFUZ9a#e  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: axpn*(yE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /XeCJxo8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ws_/F  
最后的布局是: O{Y_j&1  
                Add x&['g*[L0  
              /   \ 01br l^5K  
            Divide   5 B]_NI=d  
            /   \ Gc1!')g!  
          _1     3 MODi:jsl  
似乎一切都解决了?不。 9_/dj"5  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 dyyGt }}5f  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 k~|5TO  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: /Y7Yy jMi  
~4}'R_  
template < typename Right > 8b!-2d:*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f:!b0j  
Right & rt) const U~nW>WJ+.  
  { 2Jl$/W 3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $={^':Uh  
} *D_pFS^l  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :'+- %xUM  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 :#pfv)W6t  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 [ELg:f3}5  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 NZaMF.  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 61*inGRB  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? PDQ\ND  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 920 o]Dh=t  
%1jlXa  
template < class Action > gA/8Df\G:l  
class picker : public Action xUw)mUn@N  
  { -Y:^<C^^&8  
public : Mu>WS)1lS  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &1(PS)s  
  // all the operator overloaded E$?:^ausu  
} ; N Dg*8i  
QV_e6r1t#m  
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。 >ow5aOlQ&  
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: ' Akt5q  
!#' y#  
template < typename Right > IFd2r;W8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F2bAo6~R  
  { '{ I YANVT  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5m(V(@a3  
}  fcLVE  
TQjM3Ri=V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fd CN?p[_  
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。 Ac,Qj`'V  
uLK4tQ  
template < typename T >   struct picker_maker LNU#NJ^Axt  
  { u&7c2|Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :Dn{  
} ; UwQyAD]Ht  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jy kY8;4  
  { 8t$w/#'@  
typedef picker < T > result; qEW3k),  
} ; to%n2^^K  
y G{;kJ P  
下面总的结构就有了: 2dpTU=K4  
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。 8`? vWJS  
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。 `~S ; UG   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~,: FZ1wh  
至此链式操作完美实现。 %Q2<bj]  
iAWd 9x  
__Tg1A  
七. 问题3 3ug-cq  
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。 _w\A=6=q|  
a{deN9Qn  
template < typename T1, typename T2 > ' 6#en9{L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kz`g Q|S  
  { { :~&#D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #383W)n  
} IBY(wx[5S  
}.$5'VGO  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: s<;kTReA  
MNzWTn@  
template < typename T1, typename T2 > <dAD-2O+  
struct result_2 q/N1q&  
  { /A{/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6k%Lc4W  
} ; ,f(:i^iz!  
A['0~tOP  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? e>a4v8  
这个差事就留给了holder自己。 p\&Lbuzv  
    'K:zW>l  
q%H#04Yh  
template < int Order > lMN3;}K  
class holder; r: :LQ$  
template <> 6_#:LFke  
class holder < 1 > =iEQE  
  { `r$c53|<u  
public : (uk-c~T!u  
template < typename T > tXWh q  
  struct result_1 *53@%9 {u  
  { F4xXJ"vc  
  typedef T & result; ^o@N.+`&<  
} ; u#&ZD|  
template < typename T1, typename T2 > =,4iMENm!  
  struct result_2 X":T>)J-  
  { I6B`G Im5  
  typedef T1 & result; 8U$(9X  
} ; ]g0h7q)79  
template < typename T > (aQNe{D#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const },W<1*|  
  { <RFT W}f!  
  return (T & )r; zZ11J0UI  
} 5 ?{ytNCY  
template < typename T1, typename T2 > `Zm- F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F CbU> 1R  
  { "dN4EA&QJ  
  return (T1 & )r1; ys#V_ysb  
} R3`h$`G  
} ; *=p[;V  
(X?'}Ur  
template <> )A 6 eD  
class holder < 2 >  \W',g[Y:  
  { `1T?\  
public : -? |-ux  
template < typename T > U/|;u;H=  
  struct result_1 %JsCw8C6?  
  { MS~|F^g  
  typedef T & result; F}C.F  
} ; TcP (?v  
template < typename T1, typename T2 > >2%*(nL  
  struct result_2 `BA,_N|6  
  { N;A#K 7A[@  
  typedef T2 & result; 5,,b>Z<  
} ; F ^mMyK  
template < typename T > `]q>A']Dl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hj_%'kk-A  
  { 13X\PO'9  
  return (T & )r; l^$8;$Rq  
} PI5a 'k0F  
template < typename T1, typename T2 > Y4 <  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XC D&Im  
  { -hpJL\ng  
  return (T2 & )r2; P`$"B0B)  
} yL#bZ9W }  
} ; JTw3uM, e  
~$PQ8[=  
s:fy *6=[Z  
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> >。 MBO3y&\S4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: '0juZ~>}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5^}"Tn4I  
Y\sSW0ZX  
return l(i, j) = r(i, j); }z$_=v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) IQ`#M~:  
^-24S#KE  
  return ( int & )i; <1L?Xhoc6  
  return ( int & )j; +frkC| .  
最后执行i = j; xMb)4cw}  
可见,参数被正确的选择了。 64hl0'67y  
DAPbFY9  
Y~j )B\^{  
7a4b,-93  
a IA9rn  
八. 中期总结 Eed5sm$H  
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: PZDj)x_%B&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S5W*,?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /;[Zw8K7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rerl-T<3  
(q@DBb4  
)G a%Eg9  
_Kw<4 $0<p  
B}(+\Q$I  
[YsN c  
九. 简化 2[#7YWs  
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。 (eOzntp8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |?tUUT!`t  
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: 2GHmA_7P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 '}Tf9L%  
  +-*/&|^等 I`~ofq?r  
2. 返回引用。 rTgCmr'&  
  =,各种复合赋值等 ^D{!!)O  
3. 返回固定类型。 mo$`a6[h<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) JIGoF  
4. 原样返回。 ~Lyy7 B9  
  operator, 905%5\Y  
5. 返回解引用的类型。 8w:A""  
  operator*(单目) 4^KeA".  
6. 返回地址。 K_fQFuj+  
  operator&(单目) aQzu[N  
7. 下表访问返回类型。 i"#36CVT~  
  operator[] P{'T9U|O-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 # -0}r  
  operator<<和operator>> 0&YW#L|J  
^Ia:e ?)W  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ~BS Ip .  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;~2RWj=-  
w=UFj  
template < typename Left > sn4wd:b7%  
struct value_return d^0vaX6e}  
  { &<s[(w!%%  
template < typename T > x/UmpJD+  
  struct result_1 ?D6?W6@  
  { B ``)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :$>Co\D  
} ; .??[qBOTE  
K KPQ[3g  
template < typename T1, typename T2 > !c;Z<@  
  struct result_2 #LGAvFA*_F  
  { fO;#;p.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7kQZ$sLc  
} ; fG+/p 0sJ?  
} ; |Sne\N>%  
-*Voui  
SnK#YQCDt  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait C6$F.v  
aCq ) hR  
下面我们来剥离functor中的operator() |6M:JI8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u@;6r"8q  
LQ7.RK  
return l(t) op r(t) CSUXa8u7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) P)>`^wc$  
return op l(t) IfK%i/J  
return op l(t1, t2) ({GN.pC(  
return l(t) op 3X0"</G6  
return l(t1, t2) op G,VTFM6  
return l(t)[r(t)] J FYV@%1~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] iiWs]5  
MDHTZ9 4\Q  
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: %Km^_JM  
单目: return f(l(t), r(t)); oVG/[e|c'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /M}jF*5N  
双目: return f(l(t)); ewOd =%  
return f(l(t1, t2)); zdL"PF  
下面就是f的实现,以operator/为例 #6'x-Z_  
&!@7+'])  
struct meta_divide q_h=O1W  
  { deRnP$u0  
template < typename T1, typename T2 > cZd9A(1"^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) b,Z\{M:f;F  
  { Kzj9!'0R  
  return t1 / t2; lK}W%hzU  
} Z{9 mZ lIy  
} ; h!vq~g  
-3z$~ {  
这个工作可以让宏来做: ,)S(SnCF  
Kx-s95t  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C EzTErn  
template < typename T1, typename T2 > \ _{eH" ,(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >uu ]K  
以后可以直接用 zA~aiX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %\ifnIQ  
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 o=&tT,z  
(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。。。) p\"WX  
H=_ Wio  
p41TSALq  
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 s.9)? < [  
sQ4~oZZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _P^ xX'v  
class unary_op : public Rettype ,#NH]T`c1  
  { C78V/{  
    Left l; Y(qyuS3h~*  
public : sX8?U,u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ai3wSUYJi  
i9QL}d  
template < typename T > 5Tl3k=o}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P?.j wI  
      { 3M?vK(zG>P  
      return FuncType::execute(l(t)); c]u^0X?&  
    } "JH / ODm  
o 0-3[W'x<  
    template < typename T1, typename T2 > ,KfBG<3   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {JJq/[j  
      { -Um|:[*I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); I6jDRC0<  
    } ?3I93Bt7  
} ; F!LVyY"w  
-W#-m'Lvu  
'Q^P#<<  
同样还可以申明一个binary_op l2AAEB_C.  
@TvoCDeI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8 [z<gxP`?  
class binary_op : public Rettype K}r@O"6*\  
  { |i}5vT78  
    Left l; _ ?\4k{ET  
Right r; ;RmL'  
public : rA">< pH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P B W.nm  
B9Ha6kj  
template < typename T > *c 0\<BI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i uNBw]  
      { tn"n~;Bh?:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5S;|U&f|  
    } H.n+CR  
}Q=@$YIesD  
    template < typename T1, typename T2 > 0Rme}&$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n#NE.ap$&,  
      { ?HsQ417.H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]]InD N  
    } 7AOjlC9R}  
} ; 2I!L+j_  
"!fvEE  
Qd{h3K^hlu  
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 TB8a#bK4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SEL7,8 Hm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bnm3 cR:h"  
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。 lrE|>R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _YT9zG  
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。。。 e%B;8)7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +Vf39}8  
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) #?V7kds]  
下面是修改过的unary_op aCwb[7N  
hv6w=?7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8.g (&F  
class unary_op +FYQ7UE  
  { ^T{ww=/v  
Left l; =LUDg7P  
  LK?V`J5wY  
public : Q)H1\  
[h3y8O  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r N.<S[  
P XH"%vVF  
template < typename T > MV~-']2u  
  struct result_1 ^EG@tB $<  
  { 7p!w(N?s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; VkD8h+)  
} ; C4`u3S  
,^>WC G  
template < typename T1, typename T2 > q3~RK[OCq  
  struct result_2 ]h`<E~  
  { k *#fN(_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z1WF@ Ej  
} ; Hf ]w  
clcj5=:  
template < typename T1, typename T2 > 4)IRm2G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7wm9S4+|  
  { e@GR[0~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \N?,6;%xB  
} R24ZjbKL  
(ohza<X;6  
template < typename T > ;`TSu5/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,J (+%#$UT  
  { cl4Vi%   
  return OpClass::execute(lt(t)); l$:.bwXXO  
} h /.^iT  
B!#F!Wk"  
} ; X`,]@c%C`  
Ga%x(1U[&  
,z*-93H1  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Gz>M`M`[4  
好啦,现在才真正完美了。 YTtuR`  
现在在picker里面就可以这么添加了: syseYt]  
Yy_o*Ozq  
template < typename Right > nCj_4,O  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9aE.jpN  
  { T\Zq/Z\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |.s#m^"  
} RCS91[  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 f a9n6uT  
'A|OVyH  
H,? )6pZ  
1VH$l(7IQ  
q*h1=H52  
十. bind :=0XT`iY  
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。 @aA1=9-L  
先来分析一下一段例子 ^J([w~&  
uAWmg8  
gEE6O%]g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} CUS^j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z_jTR[dY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kH)JBx.  
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。 GmA5E  
我们来写个简单的。 mp{r$tc  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: iTt#%Fs)4M  
对于函数对象类的版本: e^Ds|}{V  
WLb *\  
template < typename Func > u_5O<UP5  
struct functor_trait xyoh B#'W  
  { zeXMi:X  
typedef typename Func::result_type result_type; ~4{E0om@  
} ; LGOeBEAMV^  
对于无参数函数的版本: &SzLEbU!  
5&uS700  
template < typename Ret > ddR_+B*H  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w84 ] s%y  
  { Mohy;#8Wk  
typedef Ret result_type; e' `xU  
} ; d^&F%)AT  
对于单参数函数的版本: ,r,~1oV<"  
w(P\+ m<%  
template < typename Ret, typename V1 > f> u{e~Q,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7Y8B \B)w  
  { +dkbt%7M  
typedef Ret result_type; {GaQV-t  
} ; is3nLm(  
对于双参数函数的版本: cI5*`LML1  
<Wn"_Ud=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #$vef  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rQncW~  
  { S+i .@N.^  
typedef Ret result_type; pvz*(u  
} ; yrDWIU(8;6  
等等。。。 ZU vA`   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m-SP#?3  
"hRY+{m  
template < typename Func > [N|/d#  
struct func_return NZ\aK}?~!  
  { !eoN  
template < typename T > F4m Q#YlrS  
  struct result_1 LNp%]*h  
  { %^L :K5V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )8c`o  
} ; sFEkxZi<  
/mB'Fn6)  
template < typename T1, typename T2 > a{lDHk`Wf  
  struct result_2 !lSxBr[dQ  
  { c=YJ:&/5&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b&$ ?.z  
} ; ^J8sR4p#  
} ; ^6?NYHMr=  
(1bz.N8z  
`.# l_-U{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Oc;/'d2  
?kICYtY:_b  
template < typename Func, typename aPicker > pai>6p  
class binder_1 ." m6zq  
  { W#<&(s4  
Func fn; `ag7xd!  
aPicker pk; $jYwV0  
public : ub "(,k P  
5XNIX)H  
template < typename T > 3:$hC8  
  struct result_1 !b O8apn  
  { JJnZbJti  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; SL;\S74  
} ; 0Fw0#eE  
7Q<uk[d0  
template < typename T1, typename T2 > o6pnTu  
  struct result_2 ~Od4( }/G  
  { Sx,O)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @jW_ r j:<  
} ; i<g|+}I  
O&# bC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .+G),P)   
U*Z P>Vv  
template < typename T > [aF?1KxNMt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x@+m _y  
  { -jB1tba  
  return fn(pk(t)); oZ O 6J-ea  
} /EUv=89{!  
template < typename T1, typename T2 > eNlE]W,=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xMsos?5}  
  { w5l:^^zF(  
  return fn(pk(t1, t2)); K\&A}R  
} {xw*H<"f<  
} ; '0|AtO77  
"C$z)  
d"nz/$  
一目了然不是么? j.$#10*:  
最后实现bind lz!F{mR  
O)MKEMuA  
^R.#n[-r2  
template < typename Func, typename aPicker > 0 &U,WA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) JMu|$"o&{  
  { ^4Ra$<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U,C L*qTF  
} #q~SfG  
1<]g7W  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,ZcW+!  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 zCD?5*7  
f\"Qgn  
十一. phoenix v{ .-x\;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9&}`.Py  
dt Q>4C"N  
for_each(v.begin(), v.end(), \4wM8j  
( m",wjoZe*  
do_ g$~3@zD  
[ WYTeu "  
  cout << _1 <<   " , " XG"&\FL{T  
] %}cGAHV  
.while_( -- _1), &0Zn21q  
cout << var( " \n " ) Ebp^-I9.d  
) v*5n$UFV  
); 2 [a#wz'  
OpY2Z7_  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: :g3n [7wR  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ]Ff"o7gT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 chsjY]b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2Z6#3~  
lIO.LF3  
SN|EWe^  
template < typename Cond, typename Actor > (yE?)s  
class do_while ~=HN30  
  { w[z^B&  
Cond cd; !v|j C  
Actor act; /-<S FT`  
public : zp r`  
template < typename T > nM  D^x  
  struct result_1 ahkSEE{  
  { |")}p=   
  typedef int result_type; [JFmhLP9  
} ; `pF|bZ?v  
\pZ,gF;y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z 8M^TV  
\4I1wdd|^  
template < typename T > Y((s<]7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const goi.'8M|/b  
  { (,PO(  
  do >z6 (fM`i  
    { `h12  
  act(t); {zBf*x  
  } aksyr$d0V<  
  while (cd(t)); C$\|eC j  
  return   0 ; <OF7:f  
} o:_}=1nh  
} ; l2>G +t(,  
^8aj\xe(  
u&`7 C  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Mjq1qEi"B  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 #EAP<h  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 0\%/:2   
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 A] pLq`  
下面就是产生这个functor的类: Q,Vv  
d<. hkNN  
elb|=J`M0  
template < typename Actor > ?U~C= F?K  
class do_while_actor 8Wid.o-U  
  { 6G G&mqr+  
Actor act; n'0^l?V  
public : 4)+MvKxjS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} c|u{(E58  
#gi0FXL  
template < typename Cond > -W wFUm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; < i*v  
} ; O5{!CT$  
4x.'H18  
vmL% %7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "T@9]>6.f  
最后,是那个do_ S*],18z?  
!>-cMI6E  
0P sp/H%  
class do_while_invoker MhNzmI&`  
  { U .hV1  
public : NY\q  
template < typename Actor > p!>FPS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =2pGbD;*  
  { 8I$B^,N  
  return do_while_actor < Actor > (act); *W,"UL6U8y  
} E~_2Jf\U  
} do_; |E0>-\6  
gxpR#/(E~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jZS6f*$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z; Xg5  
最后来说说怎么处理break和continue {&8-OoH ~  
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。 esx<feP)\  
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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