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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a*4"j2j v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !'uLV#YEZ  
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, q^{Z"ifL  
HI}$Z =C  
]RYk Y7>`  
cSdkhRAn  
  class filler U?/UW;k[  
  { =n $@  
public : |Ad1/>8i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ) V}q7\G~  
} ; Izrf42 >k  
_4E . P  
-fF1vJ7L  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: )c9]}:W&  
u Qy5t:!  
">b~k;M?  
99XbpP55  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -VK 6Fq  
NwQexYm1_  
RG(m:N  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 nnBgTtsC]  
] iKFEd  
 ESOuDD2<  
GH%'YY3|  
二. 战前分析 {"33 .^=  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 b XcDsP$.  
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 x?Wt\<|h!  
jRz2l`~7#  
mT N6-V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jF}zv  
  /* --------------------------------------------- */ YJgw%UVJ5m  
vector < int *> vp( 10 ); bH7[6#y$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z-G|EAON"/  
/* --------------------------------------------- */ iQ= %iou  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \jn[kQ+pJ  
/* --------------------------------------------- */ j=v1:E  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); NN5V|# P}  
  /* --------------------------------------------- */ V43pZ]YZ>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y""-U3;T~  
/* --------------------------------------------- */ Vv(!Ki}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \GtZX!0  
*[*E|by  
H~-zq} 4  
yhr\eiJ@6  
看了之后,我们可以思考一些问题: N" |^AF  
1._1, _2是什么? t1HUp dHY  
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。 RMB?H)p+  
2._1 = 1是在做什么? *AXu_^^  
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。 jY-i`rJN  
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。 "s$v?voo  
D={|&:`L e  
] *{QVn(  
三. 动工 k/nOz*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zypZ3g{vz  
Ah)OyO6  
ErF;5ec  
-tT{h 4  
template < typename T > <FH3 ePz  
class assignment L>{E8qv>w  
  { x]%e_  
T value; h$ M+Yo+  
public : Cog Lo&.  
assignment( const T & v) : value(v) {} pTZPOv#?Q  
template < typename T2 > JnCY O^Qj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #{(?a.:  
} ; iR4CY-  
+S M $#  
>q <,FY!A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 </<_e0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1rC8] M.N  
oUZwZ_yKW  
5(>m=ef"  
pRXA!QfO  
  class holder mKZ?H$E%%  
  { >82Q!HaH  
public : !.L%kw7z  
template < typename T > ?7G?uk]3,@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .CI]8O"3y  
  { G5zZf ~r  
  return assignment < T > (t); z>k6T4(  
} ezlp~z"_k  
} ; 2Iz@lrO6  
<PW*vo9v  
? $pGG  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: FH M^x2  
BmUEo$w  
  static holder _1; j]J2,J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 KBzEEvx/$  
Mim 9C]h(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m*P~X*St  
而不用手动写一个函数对象。  'm}~  
\UJ:PW$7  
P>L-,R(7e  
3w {4G<I  
四. 问题分析 "rc}mq  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Q( AOKp,F  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ?Pl>sCFm~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l/LRr.x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &[I#5 bGk  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n5S$Dl  
&z{oVU+mA  
五. 问题1:一致性 @[zPN[z .  
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?| ~u%9@}Oo>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 nT|fDD|  
VbBZ\`b  
struct holder kp<9o!?)  
  { Z i7(lG  
  // 0plRsZ}  
  template < typename T > kf>'AbN  
T &   operator ()( const T & r) const TKoO\\  
  { JEY%(UR8  
  return (T & )r; s26s:A3rh  
} Gpe h#Q4x  
} ; }}grJh>tGg  
o1zc`Ibd  
这样的话assignment也必须相应改动: M/d!&Bk  
F1Egcx/$V  
template < typename Left, typename Right > *PL+)2ob  
class assignment c)@M7UK[  
  { b)@D*plS&  
Left l; B HZGQm  
Right r; .h~)|" uzW  
public : P|HY=RM a  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?/#HTg)!B  
template < typename T2 > An]*J|nFIY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } e;rs!I !Yw  
} ; 'O\K Wj{  
oH6(Lq'q  
同时,holder的operator=也需要改动: JEJ] '3  
[`ttNW(_  
template < typename T > CoJaVLl  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _?q\tyf3  
  { webT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (CZRX9TT1  
} -iH/~a  
Vx* =  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9Eg'=YJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *WX6C("M  
dhm ;  
return l(rhs) = r; wy) Frg  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 NTAPx=!1*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZP%^.wxC  
P.;B V",  
template < typename Tp > 4,$x~m`N  
class constant_t }s{zy:1O  
  { #XJYkaL  
  const Tp t; r T* :1  
public : ;2dhue  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %gw0^^A  
template < typename T > w:N\]=Vh  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >xP $A{  
  { 2d$hgR#v  
  return t; 3)Paf`mr  
} rxa8X wo8  
} ;  Nu9mK  
)QI]b4[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d(To)ly.  
下面就可以修改holder的operator=了 ZB ~D_S  
[HNGTde&  
template < typename T > cp.)K!$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^8V]g1]fiG  
  { Q3oVl^q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j/^0q90QO  
} 38Wv&!  
+(|T\%$DT  
同时也要修改assignment的operator() TAzhD.6C  
bcj7.rh]'h  
template < typename T2 > u[d8)+VX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \W1?Qc1]  
现在代码看起来就很一致了。 y!aq}YS  
^$x^JM ]/  
六. 问题2:链式操作 t~@TUTbx  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;'vY^I8-L  
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。 Q*KEODR8\  
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。 \" .3x PkE  
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。 =cRJtn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gCwg ;c-  
)cOm\^,  
template < typename T > 2I>CA [qp  
struct result_1 =VY[m-q5  
  { 40q8,M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pV>/ "K  
} ; ;o8cfD.z  
vx-u+/\  
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: /{qr~7k,oQ  
k ( R  
template < typename T > 2@^8{  
struct   ref eKLxNw5  
  { M}@^8  
typedef T & reference; yY,.GzIjCj  
} ; uO BpMAJ  
template < typename T > $9ON 3>  
struct   ref < T &> |dXS+R1  
  { }-8K*A3  
typedef T & reference; =ohdL_6  
} ; |4-Ey! P  
e#W@ep|n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Wxp^*._q3I  
GH:Au  
template < typename T > lYy0   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const BJlF@F#  
  { }25{"R}K  
  return l(t) = r(t); ][_:{ N/  
} /nC"'d(#  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 "w_(p|cm=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 y8,es$  
v_G4:tY  
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 ^{Mx?]z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r{Fu|aoa;5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0e/~H^,SQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )fCl<KG*  
最后的布局是: LFh(. }  
                Add {`1zVTp[<  
              /   \ [vIO  
            Divide   5 Q>z0?%B  
            /   \ =zbrXtp,  
          _1     3 6o6m"6  
似乎一切都解决了?不。 /=-E`%R}!  
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。  T>LtN  
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。 oTfEX4 t {  
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: 1zl@$ Nt  
VT0I1KQx.  
template < typename Right > y6G[-?"/Q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6%fU}si,  
Right & rt) const B|!YGf L  
  { i2swots  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LWIU7dw  
} >0~y "~M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `%rqQnVB  
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。 Cu9,oU+N  
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。 AoTL )',  
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。 x#pT B.  
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]reQ&<Z  
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? cL`l1:j\}  
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: "_5av!;A g  
6idYz"P %  
template < class Action > +n%WmRf6!  
class picker : public Action Zb}=?fcL;@  
  { uT;9xV%ch  
public : R=PjLH&)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} PRf2@0ZV  
  // all the operator overloaded ^>]p4Q3 6  
} ; k.0$~juu  
,!Ah+x  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 #mtlgK'  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: < v0 d8  
;.m"y-  
template < typename Right > =FdS'<GM  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ];(w8l  
  { ~9x$tb x-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *y.KD4@{  
} u*PN1E  
CQ13fu +|6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $'kIo*cZ  
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。 [?]s((A~B  
6``!DMDt/P  
template < typename T >   struct picker_maker Rrk3EL  
  { G?YKm1:w   
typedef picker < constant_t < T >   > result; dZ;cs c@xv  
} ; yPuT%H&i  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .!=2#<  
  { {fk'g(E8([  
typedef picker < T > result; ?2DYz"/')  
} ; iv3NmkP1  
uvZ|6cM  
下面总的结构就有了: Jfo#IRC  
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。 "EHwv2Hm>  
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。 Hz+edM UL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !a4pKN`qLY  
至此链式操作完美实现。 lts{<AU~  
WEWNFTI  
CCQ<.iCU  
七. 问题3 P62g7>B5^  
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。 eX $u  
P(qUx9  
template < typename T1, typename T2 > (w)Qt/P^4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  xUzfBn  
  { o3j4XrK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B!rY\ ?W  
} Z*x Q"+\  
$Jx] FZDQ  
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: XeJx/'9o{  
dsrzXmE0  
template < typename T1, typename T2 > YzsHec  
struct result_2 Oz]iHe  
  { `3\5&Bf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [ 7Q|vu  
} ; n: Ka@  
Y|>y]x  
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*j)gj9  
这个差事就留给了holder自己。 #k5Nnv#(J  
    CGny#Vh  
U $e-e/  
template < int Order > 0P&rTtU6  
class holder; 1Ep!U#Del  
template <> ^JJ*pT:  
class holder < 1 > 7WKb| /#;  
  { S 0,p:Wey  
public : h@@2vs2  
template < typename T > D$!(Iae  
  struct result_1 8v5cQ5Lc  
  { @=isN'>]O  
  typedef T & result; *Xn{{  
} ; }e&   
template < typename T1, typename T2 > bK<'J=#1  
  struct result_2 +t,JCY6  
  { m ['UV2  
  typedef T1 & result; ,J!G-?:@n  
} ; r` HtN{6r  
template < typename T > cxp>4[gH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G;>b}\Ng  
  { 3g0[( ;  
  return (T & )r; w0q.cj@nd  
} 1#gveHm]-G  
template < typename T1, typename T2 > :Fm;0R@/k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~K&ko8  
  { vB hpD  
  return (T1 & )r1; PB(mUD2"r  
} XFUlV;ek  
} ; 0P3^#j  
Y1h8O%?  
template <> ^M0e0  
class holder < 2 > G\@ uj>Z  
  { J-P> ~ L"  
public : x_GD  
template < typename T > "eA4JL\%)  
  struct result_1 @!1o +x  
  { wrSw>sE"  
  typedef T & result; U(4>e!  
} ; ABuK`(f.  
template < typename T1, typename T2 > z/dpnGX  
  struct result_2 r#M0X^4A  
  { airg[dK  
  typedef T2 & result; UFr ]$m&  
} ; e* {'A  
template < typename T > F%Oy4*4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gY9HEfB  
  { !YYI{BJ7:N  
  return (T & )r; Ro\ U T64  
} ~4IkQ|,  
template < typename T1, typename T2 > #fk#RNt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [Q9#44@{S;  
  { <H03i"Z/S  
  return (T2 & )r2; xF.n=z  
} VbLwhA2W}F  
} ; _=!R l#  
P_6JweN  
" iAwD8-  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ^Y[.-MJt+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 90<z*j$EK  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: WD.td  
lrrNyaFn  
return l(i, j) = r(i, j); jiw5>RNt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  }^3CG9%  
Ns ezUk8'  
  return ( int & )i; CCx_|>  
  return ( int & )j; CNU,\>J@$  
最后执行i = j; dA4DW  
可见,参数被正确的选择了。 "]H_;:{f  
nSR7$yS_  
&}}UdJ`  
XM?>#^nC?u  
8);G'7O  
八. 中期总结 -(~OzRfYi  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: P)D2PVD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b~oQhU??"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 olLVT<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aUZh_<@  
*n]f)Jc  
* z85 2@  
A?)nLp&Y  
ZhvZe/  
)(CZK&<  
九. 简化 % )o'9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ]]"O)tWHj  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 };/;L[,G  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 9Su4nt`i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,ICn]Pdz@  
  +-*/&|^等 Hs6?4cgj  
2. 返回引用。 l4O&*,}l##  
  =,各种复合赋值等 }.DE521u  
3. 返回固定类型。 &d,!^9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (D5sJ$&E@\  
4. 原样返回。 r3;@  
  operator, UA0j#  
5. 返回解引用的类型。 ?Sj >b   
  operator*(单目) arWP]%E0W  
6. 返回地址。 ,;D$d#\"  
  operator&(单目) i$?$X,  
7. 下表访问返回类型。 NpPuh9e{  
  operator[] uCB>".'kM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \img   
  operator<<和operator>> MJ?fMR@  
_-+xzdGvX  
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。 ,h<xL-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: K`vc&uf  
<6rc 8jYz  
template < typename Left > nhdOo   
struct value_return ,%=SO 82W  
  { R` HC EX)  
template < typename T > '-KYeT\;  
  struct result_1 T1~G {@"  
  { iZ( U]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hj4mbL  
} ; iVSN>APe  
3QF/{$65!  
template < typename T1, typename T2 > UFSbu5 j  
  struct result_2 I%<LLkQ  
  { }mdk+IEt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; b0| ;v-v  
} ; "h`oT4j5q  
} ; ud grZ/w]  
Rt+ak}  
C{<H)?]*BF  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait cF V[k'F  
~W..P:wG5  
下面我们来剥离functor中的operator() UTS.o#d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: b4?]/Uy+/  
eHl)/='  
return l(t) op r(t) EA``G8Vn>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) J`[v u4  
return op l(t) {9Ug9e{ ~  
return op l(t1, t2) mDdL7I  
return l(t) op :9~LYJ ?  
return l(t1, t2) op +ktubJ@Qgj  
return l(t)[r(t)] 1=L5=uz1d:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Y a/+|mv  
KD* xFap  
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: !)4'[5t"U  
单目: return f(l(t), r(t)); =@ d/SZ|(E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y/<`C  
双目: return f(l(t)); H3 >49;`  
return f(l(t1, t2)); @#QaaR;4  
下面就是f的实现,以operator/为例 b!4Z~d0=  
$)#?4v<  
struct meta_divide &WKAg:^k)  
  { SpC6dkxD\  
template < typename T1, typename T2 > Zg&o][T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !nDiAjj  
  { &dky_H  
  return t1 / t2; ) #l&BV5  
} mW=9WV  
} ; {!&^VXZIT  
L_sDbAT~<  
这个工作可以让宏来做: Y !%2vOt  
hw({>cH\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ZJ8"5RW  
template < typename T1, typename T2 > \ %Y-5L;MI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ER,!`C]  
以后可以直接用 ;_ S D W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) H7 "r^s]D  
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 cV4]Y(9  
(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。。。) F4]=(T  
{BY(zsl  
8ByNaXMO6  
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 xzXNcQ  
2. q\!V}yQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8?N![D\@  
class unary_op : public Rettype &LYH >  
  { s`en8%  
    Left l; "&C>=  
public : Vg~10Q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ue1g(;  
^'p!#\T;H  
template < typename T > JAX`iQd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WK5B8u*<  
      { &NX7  
      return FuncType::execute(l(t)); 4_-L1WH  
    } 'Q"Mu  
7J1f$5$m5  
    template < typename T1, typename T2 > MZ?+I~@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K'f^=bc I  
      { @<3kj R?j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P@5}}vwS  
    } uO>pl37@  
} ; _jb&=f8  
>Cam6LJ  
h_Ssm{C\  
同样还可以申明一个binary_op Ept=&mJPu  
TBZhL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > + 2w<V0V_  
class binary_op : public Rettype zY2x_}#Q\"  
  { WRrg5&._q  
    Left l; `! xI!Y\  
Right r; JS/~6'uB  
public : $Wu|4]o>9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Qxfds`4V9i  
;9<?~S  
template < typename T > e8M0Lz#}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MDZPp;\)  
      { D!8v$(#hR  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); X]D:vuB  
    } xiV!\Z}  
u2IU/z8 ^  
    template < typename T1, typename T2 > _S,UpR~2W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \E'z+0  
      { 0+k..l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }:Y)DH% u  
    } Fkg%_v$  
} ; [{>3"XJ'  
X3] [C  
/l+"aKW 2  
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 nvA7eTO6C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <rvM)EJv|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) S|T_<FCY  
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。 b`JS&E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?M^qSo=/~  
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。。。 mi1^hl'2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 lbGPy'h<rt  
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) +~|Jn_:A f  
下面是修改过的unary_op S..8,5mBH  
I Bko"|e@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xLms|jS  
class unary_op Vvp{y  
  { B)/c]"@89  
Left l; 7H|0.  
  v2a(yH  
public : 'blMwD{0&\  
138v{Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .V\~#Ro$G  
n]7rHV}G  
template < typename T > pNZ3vTs6  
  struct result_1 v V;]?  
  { A'Z!l20_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]o8yZ x  
} ; S(^YTb7  
HH0ck(u_A*  
template < typename T1, typename T2 > 72/ bC  
  struct result_2 ';}:*nZ//_  
  { |onLJY7)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Vk2%yw>  
} ; O9m sPb:  
qu!x#OY+  
template < typename T1, typename T2 > m%UF{I,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4E_u.tJ  
  { lHPnAaue@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6G#[Mc yn  
} gI9nxy  
]HB1JJiS~  
template < typename T > Y]Z&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >DbG )0|  
  { JG&E"j#q  
  return OpClass::execute(lt(t)); .t9`e=%  
} %%I:L~c  
Z op/ MeI  
} ; 9Y2.ob!$}  
1r*yYm'  
P)XR9&o':  
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 tOte[~,  
好啦,现在才真正完美了。 u\/TR#b  
现在在picker里面就可以这么添加了: W$Xr:RU  
e>6W ^ )  
template < typename Right > j?T>S]xOX  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8N$Xq\Da+>  
  { C3N1t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U>00B|<GJ  
} m5a'Vs  
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。 R4'>5.M  
8r:T&)v  
s<Nw)Ynw  
GMkni'pV  
HRQfT>"/  
十. bind @HnahD  
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。 %rf6 >  
先来分析一下一段例子 pHye8v4fvi  
~|"uuA1/#O  
PMX'vA`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :8hXkQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |}:q@]dC#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 aIr"!. 4  
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。 wuxOFlrg  
我们来写个简单的。 uZ@qlq8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !>wu7u-  
对于函数对象类的版本: a+CJJ3T-  
#7sxb  
template < typename Func > m*h O@M  
struct functor_trait ,1-idpnX  
  { x9 t %  
typedef typename Func::result_type result_type; ~BgYD)ov  
} ; ,`'A"]"  
对于无参数函数的版本: \}<J>R@  
bE=[P}E  
template < typename Ret > Jk:ZO|'Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ()$m9%x  
  { [9}<N2,9z  
typedef Ret result_type; ,J<+Wxz  
} ; w@YPG{"j  
对于单参数函数的版本: Q,tjODc6n  
#,FXc~V  
template < typename Ret, typename V1 > #Aj#C>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [H9<JdUZ  
  { V$iA3)7W%  
typedef Ret result_type; /,j'V r\"  
} ; 3j[<nBsn.  
对于双参数函数的版本: /qq*"R  
|%rRALIY  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > u*oP:!s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > EG_P^ <z  
  { KV'3\`v@LY  
typedef Ret result_type; .m%5Esx  
} ; hYA1N&yz@  
等等。。。 c=a;<,Rzb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy : Q2=t!  
usu{1&g  
template < typename Func > q[Ey!h)xq  
struct func_return zW hzU|=8  
  { aW;)-0+  
template < typename T > t-iQaobF  
  struct result_1 _`laP5~  
  { hv#LKyp%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^)$T`  
} ; 7s{['t  
}s#4m  
template < typename T1, typename T2 > '!4\H"t  
  struct result_2 (Hmhb}H  
  { y]!mN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =%u=ma;  
} ; CSwB+yN  
} ; M:d|M|'  
mZ3Z8q}%P  
&Ot9"Aq:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,?%o ~  
YluvWHWi  
template < typename Func, typename aPicker > ]D^; Ca  
class binder_1 \[8uE,=|  
  { N ;n55N  
Func fn; N[DKA1Ei  
aPicker pk; %+;amRb  
public : Ly1t'{"7  
Q'j00/K  
template < typename T > 46 |LIc }  
  struct result_1 =NPo<^Lae  
  { h ^w# I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; sebm  
} ; "CFU$~  
/R( .7N  
template < typename T1, typename T2 > \ 9sJ`,T?  
  struct result_2 NjdDImz.;s  
  { hsQ*ozv[)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l~@ -oE  
} ; A9Pq}3U  
K!-iDaVI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k^s7s{  
& ##JZ  
template < typename T > tqKX\N=5^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h<WTN_i}  
  {  xG'F  
  return fn(pk(t)); y>r^ MQ  
} + eZn  
template < typename T1, typename T2 > I=YZ!*f/`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $UdFm8&  
  { 7L]Y.7>  
  return fn(pk(t1, t2)); ^5FwYXAxi  
} wqX!7rD/g)  
} ; -.Z;n1'^  
Oek$f,J-  
`YBHBTG'o!  
一目了然不是么? -9s&OKo`({  
最后实现bind H]M[2C7#N  
nQfSQMg  
ytfr'sr/  
template < typename Func, typename aPicker > 9~l8QaK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xR&Le/3+  
  { A2`Xh#o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <bywi2]z  
} -t125)6I  
99b"WH^3$y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Bv6~!p  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 """eU,"  
E1qf N>0Z  
十一. phoenix ~(^?M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: VlxHZ  
edlsS}8^  
for_each(v.begin(), v.end(), UGA` `;f  
( i/,IG+4vI  
do_ 2rS`ViicD  
[ CraD  
  cout << _1 <<   " , " v0pev;C  
] x!?$y_t  
.while_( -- _1), 0j' Xi_uM  
cout << var( " \n " ) ksAu=X:  
) buMST&  
); 5F1P|t#  
[*Vo`WgbD  
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: ( D@ U%  
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 a7la CHI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A$::|2~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @ | (Tg  
X@:@1+U  
Q\2~^w1V  
template < typename Cond, typename Actor > *p^*>~i9)  
class do_while 2>kk6=<5'  
  { }#`-mRaU  
Cond cd; cN]g^  
Actor act; 5VE9DTE  
public : A_|X54}w&  
template < typename T > Twk,R. O  
  struct result_1 VyOpPIP  
  { 6" GHVFB  
  typedef int result_type; tI+P&L"  
} ; I@I-QiI  
-1]8f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U#(#U0s*-  
%I%OHs  
template < typename T > \7 *"M y*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qW9~S0sl  
  { B>e},!  
  do ?&@a{-  
    { '2S?4Z  
  act(t); p</V_BIW  
  } ;PWx#v+vwF  
  while (cd(t)); Y;>D"C..  
  return   0 ; ~s) `y2Y  
} <USr$  
} ; Q;2n  
e]3b0`E  
_4X3g%nXl  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  I8  
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。 E:$r" oS  
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。 OF1Qr bj  
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>|mpfU  
下面就是产生这个functor的类: I?Q[ZH:M  
@-aMj  
QfI@=Kbg%#  
template < typename Actor > HD8*>p.  
class do_while_actor Rj])c^ZA'*  
  { !mu1e=bY>  
Actor act; U#kd cc|  
public : ifcC [.im  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m4'x>Z  
#PA 9bM  
template < typename Cond > 7;Vqr$9)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 80Z'1'u0  
} ; rLI );!^-  
}+GIrEDId  
n]v,cfn/=<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *ZV=4[#bT  
最后,是那个do_ +o}mV.&1,  
_{y4N0  
e<HHgC#J  
class do_while_invoker o@DlK`  
  { 5<h:kZ"S^g  
public : ]E}eM@xdD  
template < typename Actor > }\ hz@G<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const p JM&R<i:  
  { `(lD]o{,s  
  return do_while_actor < Actor > (act); fz W!-  
} DkeFDzQ5  
} do_; E6s)J -a  
DY8w\1g"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #0 eop>O  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QK(w2`  
最后来说说怎么处理break和continue xcE<|0N :  
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。 ,2`FSL%J  
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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