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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 'C*NyHc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VVje|T^{Z  
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, _E[{7 "3}  
*)d|:q3  
_V|'iz9.  
E]Hl&t/}  
  class filler o [ %Q&u  
  { ss 3fq}  
public : am05>c9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `\P:rn95;  
} ; Y<.F/iaH  
D2Go,1  
_>:g&pS/  
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: tdr*>WL  
4/ U]7Y  
vR~*r6hX8  
49Ue2=PP#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M+^K,  
#(*WxVE  
/ADxHw`k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 IJXH_H_%*  
h?YjG^'9  
TJ5{Ee GV  
A?|cJ"N  
二. 战前分析 k*c:%vC!  
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。 [I4FU7mpH  
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 @4B2O"z`  
U w`LWG3T  
+msHQk5#$m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); UmgLH Cz  
  /* --------------------------------------------- */ gkk< -j'  
vector < int *> vp( 10 ); n8G#TQrAE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8h20*@wSN  
/* --------------------------------------------- */ :g9z^ $g  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Yhw* `"X  
/* --------------------------------------------- */ = xX^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); BK d(  
  /* --------------------------------------------- */ \ bT]?.si  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); EJtU(HmW  
/* --------------------------------------------- */ Z#MODf0H@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'H cDl@E  
JN KZ'9  
F5<{-{Ky  
u\.sS|$  
看了之后,我们可以思考一些问题: M<~F>(wxA  
1._1, _2是什么? r&3fSx9  
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。 2aje$w-  
2._1 = 1是在做什么? i)(Q Npv  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Ju9v n44  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 'qd")  
]VYl Eqe  
-% f DfjP  
三. 动工  B-gr2-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3MzY]J y(  
&s<  
[sk"2  
eXaDx%mM  
template < typename T > Rt:PW}rFf  
class assignment -<O:isB   
  { zuPH3Q={  
T value; KnFbRhu[  
public : M{4_BQ4$  
assignment( const T & v) : value(v) {} G<dXJ ]\\  
template < typename T2 > #dfW1@m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } er#=xqUY  
} ; X0$_KPn  
1a!h&!$9  
T+ t-0k  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 HYH!;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?3Fo:Z`@F  
/(0d{  
E37@BfpO3  
&L?Dogo  
  class holder 7f$Lb,\y  
  { 5~X%*_[],  
public : )yK!qu  
template < typename T > I^|bQ3sor  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const } R/  
  { ;i#gk%- 2  
  return assignment < T > (t); ^,5.vfES  
} ^9RBG#ud  
} ; _# F'rl6'  
uR%H"f  
qpeK><o  
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: *3K"Kc2  
~GeYB6F  
  static holder _1; ,'673PR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t}FMBG o[  
+J4t0x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  k WtUj  
而不用手动写一个函数对象。 >dl!Ep  
bcs!4  
~z}au"k  
mC7Y *  
四. 问题分析 ;~bn@T-  
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。 >D;hT*3  
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。 e`rY]X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >8tuLd*T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yi?&^nX@9,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ES2qX]I  
!tdfTf$  
五. 问题1:一致性 ;R!H\  
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?| `IoX'|C[h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zef,*dQY   
yBj)#m5!  
struct holder Td >k \<  
  { _2Z3?/Y  
  // ~-GDheA  
  template < typename T > 3$cF)5Vf  
T &   operator ()( const T & r) const c" 7pf T  
  { gsp 7N  
  return (T & )r; gNd J=r4  
} YeLOd  
} ; Sv@p!-m  
h'x~"k1  
这样的话assignment也必须相应改动: v1=X=H  
0)]1)z(P  
template < typename Left, typename Right > kk'w@Sn.(  
class assignment n:D*r$ C|p  
  { ,Tl5@RN  
Left l; GvOAs-$  
Right r; QO.gt*"  
public : $rEd5W&d!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 72zuI4&  
template < typename T2 > A%1=6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } MGz F+ln^U  
} ; V2,WP  
n y)P  
同时,holder的operator=也需要改动: :gq@/COo(  
yp^*TD/J  
template < typename T > `W n5 .V  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const BfT,  
  { H@ms43v\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); QP%Fz#u`  
} ..!-)q'?  
X^5"7phI@  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &'b}N  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l%(`<a]VIB  
\ZRoTh  
return l(rhs) = r; ] <3?=$  
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。 1qe^rz|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %UQB?dkf$  
znO00qX  
template < typename Tp > dt+  4$  
class constant_t &R*5;/ !  
  { S "Pj 1  
  const Tp t; wPJRp]FA  
public : #cG479X"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~+egu89'TU  
template < typename T > jYX9; C;J  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~!F4JRf  
  { 5I1J)K;  
  return t; \{zAX~k6  
} BkxhF  
} ; Bq]O &>\hX  
D(6x'</>?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }~r6>7I  
下面就可以修改holder的operator=了 X,+}syK  
6QXQ<ah"  
template < typename T > KR(} A"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !muYn-4M  
  { -Q PWi2:k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u7&'3ef  
} aSkx#mV  
cC^C7AAq^  
同时也要修改assignment的operator() qd~98FS  
YG~ o  
template < typename T2 > <>i+R#u{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } n qLAby_  
现在代码看起来就很一致了。 `F\:XuY   
mv*T=N8fC  
六. 问题2:链式操作 kj!7|1i2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #S%Y; ilq  
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。 vj&5`  
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。 $>ZP%~O  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 s.^9HuM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #2R%H.*t  
\41)0,sEy  
template < typename T > 1DLG]-j}  
struct result_1 Z#6~N/b  
  { C%_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (}1v^~FXj  
} ; - (_e=3$  
p?$G>nkdq  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: )YMlF zYr  
NJ)2+  
template < typename T > 3U"')  
struct   ref 04PoBv~g  
  { 9jR[:[  
typedef T & reference; 8$v zpu  
} ; /;NE]{K  
template < typename T > Bd9hf`% 2  
struct   ref < T &> %7>AcTN~  
  { 3V Mh)  
typedef T & reference; CQjZAv  
} ; [s{r$!Gl  
Y3$PQwn .P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dH2]ZE0V  
gO:Z6}3vM  
template < typename T > 'uf2 nUo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^jha:d  
  { 9c^skNbS  
  return l(t) = r(t); ,3]?%t0xe  
} D<bU~Gd,P  
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。 { w8 !K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W `u$7k]$  
 =Etwa  
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 |5~wwL@LW7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f']sU/c=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ri<'-wi  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?D(FNd  
最后的布局是: K 5qLBz@U  
                Add te;Ox!B&  
              /   \ IQw %|^  
            Divide   5 974eY  
            /   \ PPCTc|G  
          _1     3 Q&upxE4-~  
似乎一切都解决了?不。 i9;27tT~<  
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。 }*.:Hv"  
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。 j!S1Y0CV  
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: w`j*W$82  
[T4 pgt'H  
template < typename Right > V Z2.w4b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Bzu(XQ  
Right & rt) const /1 US,  
  { V9zywM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?..i4  
} WbQhl sc:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 mX@j  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 mNx,L+ 3  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 jy!f{dsC  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Eg`R|CF  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 }$|%/Y  
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? JN&MyA"  
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: m)@Q_{=6M  
@1<omsl  
template < class Action > #.)xm(Ys  
class picker : public Action ]{|fYt_-  
  { Mu'^OX82  
public : +MNSZLP]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} P?q G  
  // all the operator overloaded Lf^5Eo/ 5A  
} ; (Bt;DM#>  
.'5'0lR5  
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。 &;ZC<?wS  
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: AZxrJ2G  
NV8]#b  
template < typename Right > PyC;f8n'(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;48P vw>g}  
  { @[d#mz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M8^.19q;  
} b&=]S(  
7.Ml9{M/i  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'bB>$E  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Mx/h?}u;  
J16=!q()  
template < typename T >   struct picker_maker 1Q&cVxA"\  
  { tLS<0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2q"_^deI5*  
} ; =MTj4VXh"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <#xrrRhm}  
  { |h^K M  
typedef picker < T > result; 2f3=?YqD  
} ; v7 8&[  
+"YTCzv;t  
下面总的结构就有了: 8?e   
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 |`w$|pm=  
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。 cs K>iN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =cdh'"XN  
至此链式操作完美实现。 gf0PMc3l  
/:#j ?c  
PM~bM3Ei  
七. 问题3 W *YW6  
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。 j6n2dMRvSE  
EvwbhvA(  
template < typename T1, typename T2 > 0=OD?48<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E x_L!9>!  
  { D^,\cZbY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B;eW/#`  
} x 8 f6,  
RRx`}E9,  
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: J3H.%m!V  
n&_YYEHx  
template < typename T1, typename T2 > @<vF]\Ce  
struct result_2 |yLk5e~@-  
  { i[^k.W3gf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u=vh Z%A]  
} ; 8W-]t1O%!  
5{')GTdX>  
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? "w*@R8v  
这个差事就留给了holder自己。 TkA9tFi  
    \4OK!6LkI  
B^Xy0fq  
template < int Order > R `;o!B}[  
class holder; H \r`7  
template <> k?^%hO>[  
class holder < 1 > ,q8(]n 4  
  { (-bRj#  
public : N\_( w:q  
template < typename T > "3@KRb4f  
  struct result_1 Lb!r(o>8Cb  
  { dO+kPC  
  typedef T & result;  \C|;F  
} ; dF$KrwDK  
template < typename T1, typename T2 > +d=~LQ}*  
  struct result_2 2[.5oz`  
  { -<O JqB  
  typedef T1 & result; )j\r,9<K+5  
} ; 9#u}^t  
template < typename T > ?^U c=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~Y% : 3  
  { ,MRvuw0P  
  return (T & )r; * !X4&#xP  
} /[0F6  
template < typename T1, typename T2 > gC0;2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =Wj{]&`  
  { =h(7rU"Yz  
  return (T1 & )r1; #De(*&y2  
} JdtPY~k0  
} ; <R>Q4&we(  
N vcHv7,  
template <> 9KXym }  
class holder < 2 > QS\Uq(Ja\  
  { H]BAW *}  
public : SAP;9*f1\  
template < typename T > 8AryIgy>@  
  struct result_1 #`vVg GZ&  
  { 658\#x8|  
  typedef T & result; ja?s@Y}-9s  
} ; VW{,:Ya  
template < typename T1, typename T2 > .XIr?>G  
  struct result_2 EVG"._I@  
  { ` %uK0qw"  
  typedef T2 & result; S:#e8H_7m]  
} ; Im6U_JsNZh  
template < typename T > `\wUkmH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B n{)|&;  
  { $iwIF7,\P  
  return (T & )r; ^dh=M5xz)  
} &T7cH>E'K^  
template < typename T1, typename T2 > {ZG:M}ieN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iNXFk4  
  { (X*9w##x(  
  return (T2 & )r2; 'v\j.j/i  
} W;.{]x.0  
} ; )qmFK .;%  
V+46R ]  
gd K*"U  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 F, zG;_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _1P`]+K\D$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |!oXvXU  
lO[E[c G  
return l(i, j) = r(i, j); q4) Ey  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) GJvp{U}y9I  
?;_H{/)m  
  return ( int & )i; <z',]hy  
  return ( int & )j; +ZX .1[O  
最后执行i = j; @/LiR>,  
可见,参数被正确的选择了。 I :@|^PYw  
`&H04x"Y$>  
Y_+ SA|s  
y[7C% Wj  
w?_`/oqd|  
八. 中期总结 O MvT;Vgg  
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: } #qQ2NCH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $.9 +{mz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 '<W<B!HP5Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !x8kB Di,  
L $SMfx  
T!(sZf  
7x(v?  
pUGN!3  
dkpQ ZXi9%  
九. 简化 FJ}gUs{m  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 1) 'Iu`k/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [EER4@_  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 7/ t:YBR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L$kgK# T  
  +-*/&|^等 oK$ '9c5<  
2. 返回引用。 *y?[ <2"$  
  =,各种复合赋值等 $C$ub&D ~"  
3. 返回固定类型。 js -2"I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [<Q4U{F  
4. 原样返回。 ?;_O 9  
  operator, >C*4_J7  
5. 返回解引用的类型。 nSHNis  
  operator*(单目) \WX@PfL  
6. 返回地址。 >;7a1+`3  
  operator&(单目) ??j&i6sp  
7. 下表访问返回类型。 SwX@I6huM  
  operator[] NZP7r;u  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =-5[Hn%  
  operator<<和operator>> @i{]4rk lv  
/e(W8aszi  
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。 AX K95eS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (7~%B"  
cf\&No?-p  
template < typename Left > G1/Gq.<  
struct value_return .zIgbv s  
  { m &!XA  
template < typename T > /S[?{QA  
  struct result_1 - zQ<Z E  
  { A$:|Qd7F1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bOb Nc  
} ; !?b/-~o7S  
ki#bPgT  
template < typename T1, typename T2 > )'t&q/Wn  
  struct result_2 5D L,U(Y  
  { ;Gh>44UM[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {:$NfW  
} ; XfDX:b1p  
} ; M9DgO4xl  
?M~  k$  
h;nQxmJ9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^N{k6>;  
w&5/Zh[~~L  
下面我们来剥离functor中的operator() ntZ~m  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "[.ne)/MC  
F 3s?&T)[G  
return l(t) op r(t) Mt=R*M}D0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {[tZ.1.w  
return op l(t) #Z0-8<\  
return op l(t1, t2) (kY@7)d'e  
return l(t) op 9DPb|+O-  
return l(t1, t2) op {Xv3:"E"O  
return l(t)[r(t)] .`+yo0O:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O J>iq@ >  
WN\PX!K9  
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: 6+e4<sy[E  
单目: return f(l(t), r(t)); {Zl4C;c  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); h7*O.Opm=  
双目: return f(l(t)); zofx+g\(W  
return f(l(t1, t2)); UKj`_a6  
下面就是f的实现,以operator/为例 =Epq%,4nG  
hkF^?AJ  
struct meta_divide B:nK)"{  
  { M $uf:+F  
template < typename T1, typename T2 > A%n?}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) I)lC{v  
  { NNp}|a9  
  return t1 / t2; yV2e5/i  
} wASX\D }  
} ; GFt1  
yquAr$L!  
这个工作可以让宏来做: ]x_F{&6U8  
GV>&g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uJ 8x  
template < typename T1, typename T2 > \ #j.FJFGX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #R<G,"N5  
以后可以直接用 b5S7{"<V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mLaCkn  
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  P63 (^R  
(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。。。) %qi%$  
cm,4&x6  
&mdB\Y?^  
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~Gw  
URQ@=W7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3HKxYvc C  
class unary_op : public Rettype .)t (:)*b  
  { /ao<A\KR  
    Left l; 7 Kjj?~RA  
public : %"+4 D,'l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z<h|#@\  
/GN4I!LA  
template < typename T > +o u Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~#4~_d.=L  
      { Gk 6fO  
      return FuncType::execute(l(t)); Y;g% e3nu  
    } }Aw47;5q;  
oLw|uU-|  
    template < typename T1, typename T2 > gmDR{loX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h1c{?xH2r  
      { K"^cq~   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;j!UY.i  
    } ^vW$XRnt  
} ; .R\p[rv&  
qy&\Xgn;GA  
~QCA -Yud  
同样还可以申明一个binary_op RJwb@r<v  
8$m1eQ`{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BjvdnbJg  
class binary_op : public Rettype rei5{PC  
  { `V@z&n0P6  
    Left l; 1lsLG+Rpxi  
Right r; 6%UY1Q.?  
public : \ j:AR4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xG w?'\  
& +]x;K  
template < typename T > B\/7^{i5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o X@nP?\  
      { N3Z@cp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); dk8y>uLr_  
    } qCQu^S' iD  
I{EIHD<  
    template < typename T1, typename T2 > ?b"Vj+1:x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m/{Y]D{2  
      { ,ex]$fQ'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,jTPg/r  
    } }_]As}E  
} ; #fN/LO  
L^)qe^%3  
#@E(<Pu4`  
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 2m_H*1 HJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0mVuD\#=!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mt I MW9  
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。 0Nt%YP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .*:h9AE7vo  
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。。。 ng 9NE8F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PqI![KxZW  
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) %z2oDAjX  
下面是修改过的unary_op &urb!tQ>&  
gW}}5Xq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eVrNYa1>H  
class unary_op (rIXbekgB  
  { ,# eO&  
Left l; v4D!7 t&v"  
  s.KOBNCFa  
public : /k) NP  
d=F)y~&'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @2?=3Wf  
%UBPoq  
template < typename T > O"8P#Ed  
  struct result_1 wR(ttwxK3  
  { A(NEWO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wa2~C [  
} ; 9\:w8M X'  
DP0Z*8Ia  
template < typename T1, typename T2 > 3<3t;&e  
  struct result_2 Z@u ;Z[@  
  { ]o `4Z"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kR_E6Fl  
} ; m EFWo  
[?|5 oaK  
template < typename T1, typename T2 > >pnz_MQ   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =/m}rcDN  
  { PYaOH_X.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }^Z< dbt  
} t:disL& !E  
y/H8+0sEk  
template < typename T > gsi<S6DQ8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A>5S]  
  { ;2BPPZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); f)WPOTEY  
} pRmEryR(U  
r &=r/k2  
} ; WFXx70n  
${e -ffyy  
ijg,'a~3E  
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 w2' 3S#nZ  
好啦,现在才真正完美了。 |NXFla  
现在在picker里面就可以这么添加了: ypxC1E  
S;BP`g<l=  
template < typename Right > IG>>j}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^T=5zqRD  
  { bnIf}ut-G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,znL,%s  
} 80cm6?,xu  
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。 N4tc V\O  
 X+\0%|  
7@3M]5:3g  
!SN6 ?Xy  
m[{nm95QZ  
十. bind %N!h38N2  
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。 3EAX]  
先来分析一下一段例子 %sYk0~E  
e_\SSH @tw  
-g~iE]x6Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2~+'vi  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s9=pV4fA~w  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O $YJku  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 !P+~ c0DF  
我们来写个简单的。 O'Vh{JHf  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8}]l9"q(  
对于函数对象类的版本: 3huzz<n3  
N IO;  
template < typename Func > ">03~:oA  
struct functor_trait iFY]0@yt  
  { 54bF) <+  
typedef typename Func::result_type result_type; Q^\{Zg)p  
} ; `;R|V  
对于无参数函数的版本: <ihhV e  
Gt?!E6^ !  
template < typename Ret > f45x%tha%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tPQ2kEW  
  { }6F_2S3c  
typedef Ret result_type; NWaI[P  
} ; }kpfJLjY  
对于单参数函数的版本: }x>}:"P;W  
bwv/{3G,Ys  
template < typename Ret, typename V1 > `W6:=H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Be'?#Qe   
  { ,!xz*o+#@  
typedef Ret result_type; d91I  
} ; Sz^TG F  
对于双参数函数的版本: &:IfhS  
jqV)V>M.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aU,0gvI(}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > zS#f%{   
  { Tq_1wX'\  
typedef Ret result_type; H!Fr("6}  
} ; u66TrYStG  
等等。。。 3^uL`ETm@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;2+ FgOj  
9CgXc5  
template < typename Func > r! cNc  
struct func_return vy>];!Cu  
  { 30wYc &H  
template < typename T > o;HdW  
  struct result_1 h'z+8X_t  
  { OLhWkN,qA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P*?d6v,r  
} ; T9&,v<f  
zzDNWPzsA  
template < typename T1, typename T2 > ZdJVs/33Vn  
  struct result_2 yHV^a0e7EH  
  { E` :ZH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !8H!Fj`|j  
} ; TPN:cA6[c  
} ; &VtWSq-)  
!07FsPI#{  
A= \'r<:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *+4>iL*:  
f=-!2#%  
template < typename Func, typename aPicker > zM3H@;}m  
class binder_1 ;@h'Mb  
  { 98"z0nI%  
Func fn; sYW1T @  
aPicker pk; 3"2<T^H]  
public : n]kQtjJ  
fS8XuT  
template < typename T > _ d(Ks9  
  struct result_1 v ](G?L9b  
  { |TNiKy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &Nj:XX;X  
} ; =PeW$q+  
N7Z(lI|a;  
template < typename T1, typename T2 > .j+2x[`l  
  struct result_2 Huug_E+  
  { `SSP53R(0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J%O[@jX1  
} ; ?[*@T2Ck  
m,kv EQ3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |yId6v  
* 7zN  
template < typename T > iPtm@f,bI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !<['iM  
  { ||"":K  
  return fn(pk(t)); ,&O:/|c E  
} T^-H_|/M  
template < typename T1, typename T2 > ,i$(yx?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /(WX!EEsB  
  { =_H*fhXS  
  return fn(pk(t1, t2)); 0N} wD-  
} ho SU`X  
} ; }y -AoG  
Xy KKD&j  
s1*WK&@  
一目了然不是么? D; 35@gtj  
最后实现bind \e5,`  
$HR(|{piZ  
(0+GLI8  
template < typename Func, typename aPicker > OA8b_k~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) F~uA-g  
  { %l]rQjV-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `)gkkZ$)j  
} W0r5D9k  
* zJiii  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M%Kx{*aw&  
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。 'piF_5(@  
B2Awdw3=g  
十一. phoenix S|u1QGB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6r-<XNv)0  
 zxynEdO  
for_each(v.begin(), v.end(), xVwi }jtG|  
( cvLcre% >A  
do_ 4)>\rqF+v  
[ Af! W K=  
  cout << _1 <<   " , " 7+2aG  
] *F4G qX3  
.while_( -- _1), 6u]OXP A|  
cout << var( " \n " ) 80l3.z,:  
)  vCH v  
); s"^YW+HMb  
qT-nD}  
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: yrv SbqR  
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 A5>gLhl7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 SUFaHHk@/b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: m} F Ce  
O.40^u~  
9Av- ;!]  
template < typename Cond, typename Actor > ~?8 x0  
class do_while 4 *2>R8SX~  
  { TQxc?o  
Cond cd; /\Y%DpG$  
Actor act; yKk,);  
public : G4`sRaT.  
template < typename T > p=P0$P+KM  
  struct result_1 iRr& 'k  
  { M6>\R$  
  typedef int result_type; /-<m(72wF  
} ; 9[]"%6  
gQzJ2LU(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0_xcrM  
bU +eJU_%  
template < typename T > J;]@?(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NB6h/0*v  
  { YI(OrR;V  
  do H fmMf^c  
    { BrH`:Dw  
  act(t); }Us$y0W\  
  } @snLE?g j  
  while (cd(t)); 1X:whS5S  
  return   0 ; ]e3}9.  
} uC8T!z  
} ; 0Ukl#6  
(j8,n<o  
Q8/0Cb/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $4~}_phi  
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。 a_fW {;}[  
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。 LyPBFo[?  
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。 ?Dp^dR  
下面就是产生这个functor的类: |h~/Zz=  
RlPByG5K  
(/P&;?j  
template < typename Actor > ke6cZV5w  
class do_while_actor hy`)]>9z~  
  { (9q{J(44  
Actor act; |"E9DD]{  
public : YGO7lar  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r#w_=h)  
)aA9z(x  
template < typename Cond > !5 :[XvI#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5qB=@O]|G;  
} ; u#k6v\/  
o)D+qiA3U  
dGW7,B~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 u4^"E+y^S  
最后,是那个do_ 8}E(UsTa  
(c|qX-%rC  
A-`J!xj#/  
class do_while_invoker X|B;>q  
  { < 3+&DV-<N  
public : pC.T)k  
template < typename Actor > : )*Ge3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h9smviU7u  
  { J#Eh x|  
  return do_while_actor < Actor > (act); .E8p-R5)V>  
} EuA<{%i  
} do_; 7?WBzo!!L  
w=>mG-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +rO<'H:umJ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4'[ V'c\  
最后来说说怎么处理break和continue g-gBg\y{v  
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。 cZT.vA#  
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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