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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3m]8>1e1"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6$y$ VeW  
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, ]tnf< 5x  
+p\+ 15  
#$?!P1  
@krh<T6|  
  class filler U'Mxf'q  
  { nu<kx  
public : H2iC? cSR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7K`Z<v&*  
} ; "P9SW?',  
9N*!C{VW  
a?NoNv)&  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =kiDW6 JJU  
6z3`*B  
}[O/u <Z  
c) q'" r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '#ow 9w+^  
-n#fj;.2_  
1<n'F H3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j3$\+<m]  
Ae3=o8p  
tsys</E&  
"NOll:5"(  
二. 战前分析 %'3Y?d  
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。 rWS],q=c  
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 }48 o{\  
])vWvNx  
dZ;rn!dg>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TMAart; <  
  /* --------------------------------------------- */ $?M$^- (e  
vector < int *> vp( 10 ); mgL{t"$c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D@iE2-n&V  
/* --------------------------------------------- */ (V:)`A_-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +h?Rb3=S  
/* --------------------------------------------- */ 8;+dlWp  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L`@)*x)~R  
  /* --------------------------------------------- */ 71wtO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Zf *DC~E_  
/* --------------------------------------------- */ u7G9 eN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f)9{D[InM^  
ZD`p$:pT  
t}m"rMbt  
@S#Ls="G  
看了之后,我们可以思考一些问题: wVac6q  
1._1, _2是什么? QKt+Orz  
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。 =Dc9|WuHN  
2._1 = 1是在做什么? C[2LP$6*/  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 1yT\|2ARZ%  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 I>n2# -8  
hutdw>  
hY}.2  
三. 动工 a&)4Dv0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _a&Mk  
<v+M~"%V  
O tD!@GQ6  
F0 ^kUyF|  
template < typename T > E As1 =  
class assignment A>Y!d9]ti  
  { 0?/vcsO  
T value; dePI&z:  
public : 2& ZoG%)  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?I}0[+)V  
template < typename T2 > NWt5)xl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ou,Eu05jt'  
} ; &8'QD~  
aX,ux9#  
^,,lo<d_L  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O od?ifA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment y1*z," dx  
GkYD:o=qx  
`bMwt?[*  
S/H!a:_5r  
  class holder 3lo.YLP^  
  { }v$T1Cw  
public : 8B"my\  
template < typename T > 6Cvg-X@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >#8J@=iuqv  
  { DfX}^'#m+  
  return assignment < T > (t); "Qfw)!#  
} ]~J.YX9ST  
} ; Qu6Q)dZ<  
ganXO5T$  
!PuW6  
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: \r^*4P,,  
"u.4@^+i  
  static holder _1; n&;-rj^qq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8^)K|+_'m  
O}cg1Q8p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); * u{CnH  
而不用手动写一个函数对象。 RQt\_x7P  
&.`/ln  
n=tg{_9f%  
<'l;j"&lp  
四. 问题分析 (14J~MDB  
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。 B%^ $fJ|  
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%" /mcO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Mg^.~8\d e  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .BqS E   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &Dw8GU}1  
?~fuMy B  
五. 问题1:一致性 hY^-kdQ>M  
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?| {nyVC%@Y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /m+q!yi &  
eq(Xzh  
struct holder =h/0k y  
  { xfqW~&  
  // 3G9AS#-C  
  template < typename T > 7.DAwx.HYK  
T &   operator ()( const T & r) const ~n $e  
  { f[$9k}.  
  return (T & )r; dab[x@#r>  
} ({l!'>?  
} ; {<}kqn83sT  
Ow7}&\;^-  
这样的话assignment也必须相应改动: UB&)U\hn  
(y;8izp9!  
template < typename Left, typename Right > 2O~I.(9(  
class assignment XkJzt  
  { qGgqAF#B  
Left l; l: X]$2;  
Right r; u%`4;|tI  
public : S/l?wwD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2(Ez H  
template < typename T2 > =|G l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } glvt umv  
} ; 2~BId&]  
)s';m$  
同时,holder的operator=也需要改动: 9azk(OL6  
#7~i.8L  
template < typename T > |[]"{Eo"}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2n`OcXCh/  
  { #Kp/A N5YC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); oztfr<cUH  
} std4Nyp  
sG~5O\,E  
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。 h0)Wy>B=,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qp@:Zqz8  
BHW8zY=F  
return l(rhs) = r; XCTee  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 I!;&#LT+b  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hiN6]jL|O  
-{A!zTw1w  
template < typename Tp > *0aU(E #  
class constant_t HBc^[fJ^-  
  { D; 0iNcit  
  const Tp t; <Hq|<^_K  
public : X(;,-7Jw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T;u>]"S  
template < typename T > !pNY`sw}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ZxRD+`  
  { Kpo{:a  
  return t; =os%22*  
} UEvRK?mm=  
} ; 9V%s1@K  
Ba],ONM4k  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *CH lg1  
下面就可以修改holder的operator=了 <Eo; CaaF/  
_e;$Y#`EO  
template < typename T > z$d/Vz,a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z ?{;|Z5  
  { b%fn1Ag9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); K] ^kUN_  
} W]UGo,  
6J|Y+Y$  
同时也要修改assignment的operator() 4D`T_l  
fdD?"z  
template < typename T2 > U0+Hk+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } C>qKKLZ  
现在代码看起来就很一致了。 +##b}?S%  
$Qv+*%c  
六. 问题2:链式操作 ~8-Z=-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [kyF|3k~  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 CjtXU=}A  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /8GgEW9Q~G  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 IR+dGqIjZb  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >!OD[9  
>HUU`= SC  
template < typename T > \I@=EF- &  
struct result_1 5Z7<X2  
  { N%A[}Y0;MW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \V|\u=@H  
} ; _d'x6$Jg  
24)3^1P\V  
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: D! 1oYr  
T'cahkSw'O  
template < typename T > &sp7YkaW  
struct   ref 8} \Lt  
  { ?Mg&e/^  
typedef T & reference; 0@yHT-Dy  
} ; J>YwMl  
template < typename T > !79^M  
struct   ref < T &> wjF/c  
  { h7NS9CgO  
typedef T & reference; jB*%nB*x  
} ; ZkW,  
a{7>7%[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bUf2uWy7  
[<Wo7G1s  
template < typename T > lCDu,r;\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2Y)3Ue  
  { jmbwV,@Q2  
  return l(t) = r(t); (KDUX t.  
} Tw< N  
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。 ; /fZh:V2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 x1\,WOrmK  
$!L'ZO1_r  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ] ZGP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bu[v[U4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kzG m D i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {$,e@nn  
最后的布局是: :A\8#]3  
                Add GqXnOmk  
              /   \ {H+~4XG  
            Divide   5 >;eWgQ6V  
            /   \ aU,Zjm7fp  
          _1     3 {(@M0?  
似乎一切都解决了?不。 \f6SA{vR|  
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。 1D03Nbh|5  
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。 \`\& G-\  
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: +_tK \MN  
$R3]y9`?  
template < typename Right > P%A^TD|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const IWvLt  
Right & rt) const _ji"##K  
  { Y '&&1 R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 37DyDzW)'  
} {OP[Rrm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 W3s>+yU  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 V?Y;.n&y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 "d60IM#N?  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 hA.?19<Z  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Vu '3%~  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? -y70-K3  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Z,%^BAJ  
6]yYiz2Xn  
template < class Action > l2"{uCcA  
class picker : public Action +jePp_3$O  
  {  ")MjR1p  
public : > 4>!zZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ld8E!t[  
  // all the operator overloaded S>isWte  
} ; iB;EV8E  
ES[H^}|Gi  
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。 K,{P b?  
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: 'M>QA"*48E  
LeDty_  
template < typename Right > ezn%*X y,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const MaDdiyeC  
  { 68 % = V>V  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8"L#5MO t  
} fvn`$  
DD`Bl1)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &~ of]A  
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。 O4w6\y3U  
?AC flU_k  
template < typename T >   struct picker_maker +eSNwR=  
  { % UDz4?zx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; o2  
} ; XKD0n^L[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h.PVRAwk  
  { `)Z"||8K  
typedef picker < T > result;  J jRz<T;  
} ; f%fD>a  
`yYoVu*  
下面总的结构就有了: hK F*{,'  
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。 ru#,pJ=O(  
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。 c++GnQc.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N `-\'h  
至此链式操作完美实现。 7e[3Pu_/X  
*->2$uWP  
bBwQ1,c$  
七. 问题3 iV#sMJN9  
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。 %M8 m 8 )  
7kX;|NA1  
template < typename T1, typename T2 > 5}S~8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XpWcf ([  
  { >yk@t&j,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w<=?%+n  
} -]$q8 Q(hM  
G?`{OW3:_  
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:  -D*,*L  
8S*3W3HY  
template < typename T1, typename T2 > |>_e& }Y%L  
struct result_2 oYOR%'0*m+  
  { T1,Nb>gBq^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m)"gj**|y  
} ; Jbv66)0M  
cAFYEx/(  
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? M)sM G C  
这个差事就留给了holder自己。 $*N^ bj  
    PkM]jbLe8  
^pgVU&-~]/  
template < int Order > n~ w.\939@  
class holder; }7?n\I+n"  
template <> sz;B-1^6  
class holder < 1 > ykAZP[^'  
  { F|mppY'<J  
public : Y:f"Zx  
template < typename T > 9)P-<  
  struct result_1 d$DNiJ ,  
  { jQ>~  
  typedef T & result; $K& #R-  
} ; '" MT$MrT  
template < typename T1, typename T2 > MTI[Mez  
  struct result_2 'M20v-[  
  { {`RCh]W  
  typedef T1 & result; py \KY R  
} ; ]#$l"ss,  
template < typename T > bhk:Szqz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d\eTyN'rA  
  { t UOqF  
  return (T & )r; a-[:RJW  
} !*I0}I ~  
template < typename T1, typename T2 > )gNS%t c*K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [f._w~  
  { 3[_zz;Y*d  
  return (T1 & )r1; HNXMM  
} LVHIQ9  
} ; <!qN<#$y  
PMOyZ3  
template <> YCBp ]xuE  
class holder < 2 > {3)^$F=T  
  { !H)Cua)  
public : ]2zzY::Sd=  
template < typename T > d2\#Zlu<  
  struct result_1 76IjM4&a  
  { C!,|Wi2&  
  typedef T & result; )By #({O  
} ; M\m6|P  
template < typename T1, typename T2 > ,a6Oi=+>/U  
  struct result_2 b=87k  
  { ve3-GWT{C  
  typedef T2 & result; tBB\^xq:  
} ; `8x.Mv  
template < typename T > D MzDV_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2)-V\:;js  
  { V1l9T_;f  
  return (T & )r; K>a@AXC  
} itU P%  
template < typename T1, typename T2 > y [jck:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !3*:6  
  { }c]u'a!4  
  return (T2 & )r2; pnTuYT^%)  
} ?z{Z!Bt?=)  
} ; e&k=fV  
b^s>yN  
tNbL)  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 A_pcv7=@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sKCfI]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <>l!  
,qUOPW?=  
return l(i, j) = r(i, j); |g`:K0BI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) AQ<2 "s  
'uBagd>*  
  return ( int & )i; W{!Slf  
  return ( int & )j; gH u!~l  
最后执行i = j; Au"7w=G`f  
可见,参数被正确的选择了。 C@F3iwTtp  
n/ m7+=]v  
35}]U=  
[kp#  
`mp3ORR;$  
八. 中期总结 >|W\8dTQ  
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: .ng:Z7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $`'%1;y@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ld4Jp`Zg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b%_[\((  
+Rq7m]  
}"\jB  
a? <Ar#)j  
r1]DkX <6  
j0(+Kq:J  
九. 简化 x6iT"\MO  
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。 ^v+7IFn  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *Q`y'6S  
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: wK*b2r}0/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0(h'ZV  
  +-*/&|^等 egHvI&w"o  
2. 返回引用。 n[c/L8j  
  =,各种复合赋值等 &{=`g+4n  
3. 返回固定类型。 \f-HfYG  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /9k}Ip  
4. 原样返回。 Q<UKR|6  
  operator, :G/.h[\R|  
5. 返回解引用的类型。 O8<@+xlX  
  operator*(单目) 2E/yZ ~2s  
6. 返回地址。 P$hmDTn72  
  operator&(单目) $g@-WNe  
7. 下表访问返回类型。 xA#'%|"  
  operator[]  gU%R9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 nep-?7x  
  operator<<和operator>> ?S0gazZm  
Ynx.$$`$=  
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。 iTpK:p X  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s]@k,%  
<uL0 M`u3  
template < typename Left > M].D27  
struct value_return ?]Z EK8c  
  { ?cmv;KV   
template < typename T > kFZjMchm A  
  struct result_1 .#wU+t>  
  { Ng;Fhv+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ufc_m4PN  
} ; /sa\Ze;E  
'X]m y  
template < typename T1, typename T2 > 2I qvd  
  struct result_2 %>)&QZig/  
  { $ 8WJ$73  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f^D4aEU  
} ; C+<z ;9`  
} ; >^V3Z{;  
+f]\>{o4  
7nOn^f D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait AOVoOd+6  
A_}%YHb  
下面我们来剥离functor中的operator() Jz Z9ua  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?:1)=I<A4  
1u\kxlZ  
return l(t) op r(t) v>]^wH>/"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N \Wd 0b  
return op l(t) W*D].|  
return op l(t1, t2) ypA)G/;  
return l(t) op (g 9G!I   
return l(t1, t2) op n?z^"vv$i  
return l(t)[r(t)] AfOq?V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O:86*  
 U<Z\jT[  
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: HZ.Jc"+M  
单目: return f(l(t), r(t)); |&xjuBC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H,5 ##@X  
双目: return f(l(t)); QnPgp(d <  
return f(l(t1, t2)); MI<XLn!*  
下面就是f的实现,以operator/为例 z6 A`/ jF}  
nbM7 >tnsk  
struct meta_divide .}||!  
  { RI2Or9.  
template < typename T1, typename T2 > x|oa"l^JZ"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Df L>fk  
  { AG==A&d>$  
  return t1 / t2; 4t;m^Iv  
} d;c<" +  
} ; kn1+lF@  
A_\ZY0Xt  
这个工作可以让宏来做: sJ(q.FRM'  
A[.5Bi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A1u|L^  
template < typename T1, typename T2 > \ <1EmQ)B   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :1JICxAU  
以后可以直接用 qf qp}g\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Y =BXV7\  
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 af WEt -  
(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。。。) oL 69w1  
bAl0z)p  
%=O$@.%Zc  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Hxm CKW!  
YvP u%=eF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /|. |y S9  
class unary_op : public Rettype mK2M1r  
  { ;"@FLq(n  
    Left l; bk#t+tuk  
public : }hjJt,m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :/ yR  
4{1 .[##]o  
template < typename T > ;PrL)!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]CIZF,  
      { @`X-=GCl  
      return FuncType::execute(l(t)); ;<yVJox  
    } .$,.w__m ~  
m#oZu {  
    template < typename T1, typename T2 > I;!zZ.\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9u\&kQxqD  
      { D|Tv`47ntu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !"Q8KV  
    } vj:hMPC ZM  
} ; pdrF/U+  
L'JEkji"  
7v~\c%1V  
同样还可以申明一个binary_op F ;m1I+;  
I@f">&^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Cl+TjmOV\`  
class binary_op : public Rettype = +uUWJ&1G  
  { q;kN+NK64  
    Left l; Wo^r#iRko  
Right r; vG<JOxP  
public : >iCkvQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Qs*6wF  
M!s@w%0?'  
template < typename T > \q8D7/q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =lf&mD _/  
      { Hkv4t5F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); U*' YGv  
    } L|3wG Y9E  
 t : =  
    template < typename T1, typename T2 > "lp),  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fi[c^e+IX  
      { O_p:`h:;M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); oR=^NEJv  
    } Ass8c]H@  
} ; <Dr*^GX>?  
3}H"(5dL}z  
ve #cz2Z  
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 oJk$ +v6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 QrP$5H{[E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I!)gXtJA"  
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。 hr<E%J1k%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \kpk-[W*x{  
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。。。 'xdM>y#S  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R; X8%'   
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) NAj1ORy4pX  
下面是修改过的unary_op s68EzFS  
*6)u5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %^l77 :O  
class unary_op m4@y58n=  
  { d8b'Gjwtw  
Left l; R0y@#}JH  
  0 mWfR8h0  
public : ] =jnt  
TA}z3!-y*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Qhnz7/a9  
>8 V;:(nt  
template < typename T > .,K?(O4AY  
  struct result_1 ,~Y5vnaOQ  
  { "Yn <]Pa_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 62}bs/%  
} ; &Z+a (  
)>ed6A1  
template < typename T1, typename T2 > %<e\s6|P:  
  struct result_2 HRx%m1H  
  { BEM+FG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'nNw  
} ; : 5@cj j  
XHO}(!l\  
template < typename T1, typename T2 > XbJ=lH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eBTy!!  
  { ^c1I'9(r5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #ZIV>(Q\H  
} i&^?p|eKa  
G:.Nq,513  
template < typename T > kNW&rg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t%Z_*mIfmE  
  { lX`)Avqa  
  return OpClass::execute(lt(t)); $&m^WrZaY  
} nm*!#hx  
Kg>+5~+E?q  
} ; &L-y1'i=j  
'?Q [.{<  
&_&])V)<\S  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug oJ`ih&Q8  
好啦,现在才真正完美了。 `"m"qUd  
现在在picker里面就可以这么添加了: gv; =Yhw.c  
?x@BZe  
template < typename Right > ~?aq=T  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @]d N   
  { +*g[hRw[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5.xvOi|.  
} <27B*C M  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 SGH"m/ e  
?M7nbfy[A@  
5JI+42S \  
BoP%f '0N  
SV]M]CAe  
十. bind 1z~;c|  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 %yQ-~T@  
先来分析一下一段例子 oC U8;z  
i,ku91T  
&P!^k0NJR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]xf{.z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 oCSf$g8q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m0F-[k3)  
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。 [j}%&$  
我们来写个简单的。 \XMl8G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Lq LciD  
对于函数对象类的版本: )TM![^d  
+:It1`A~]  
template < typename Func > +F 6KGK[  
struct functor_trait 6%ID*  
  { n=t%,[Op  
typedef typename Func::result_type result_type; *NDLGdQqz  
} ; v{=-#9-4 &  
对于无参数函数的版本: Q%QpG)E  
X!,Ngmw.  
template < typename Ret > -H.;73Kb[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #>~$`Sg  
  { 'y}A3 RqN  
typedef Ret result_type; _J   
} ; X\$|oiR  
对于单参数函数的版本: [ne4lWaE<y  
.6$ST Ksr  
template < typename Ret, typename V1 > u|8`=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Dw[w%uz  
  { GFlsI-*`  
typedef Ret result_type; fQuphMOl6  
} ; KfWVz*DC!  
对于双参数函数的版本: |fTQ\q]W  
r9s1\7]x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V}9wx%v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4_t aCK  
  { Z/;rM8[{&  
typedef Ret result_type; v_5DeaMF'  
} ; ?b8NEVjw  
等等。。。 15U=2j*.b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R,Tw0@{O*  
,3GM'e{hV  
template < typename Func > w ^`n  
struct func_return |}q0 G~l  
  { !M^pL|  
template < typename T > Z1\_[GA  
  struct result_1 Q6%m}R  
  { K]kL?-A#'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W .Hv2r3  
} ; l*'jqR')h^  
aQFYSl  
template < typename T1, typename T2 > MQ\:/]a  
  struct result_2 2E2J=Do  
  { 6tG9PG98q9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,=oq)Fm]  
} ; .#j)YG  
} ; pb E`Eq  
S*#y7YKI  
30<dEoF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "-<u.$fE  
`r>WVPS|  
template < typename Func, typename aPicker > b;m6m4i'f{  
class binder_1 [mWo&Ph[-  
  { tMyD^jVC  
Func fn; M_79\Gz"  
aPicker pk; =nid #<X  
public : m> NRIEA6  
HSK^vd?_l  
template < typename T > p2&KGt X'  
  struct result_1 WJz   
  { \=yg@K?"AJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; XJ@ /r,2  
} ; fEQ<L!'  
!0Q(x  
template < typename T1, typename T2 > U}Xc@- \ ?  
  struct result_2 %WCpn<)  
  { |UR.7rOV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8zVXQ!'  
} ; 8`u#tl(  
_/E>38G]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} N.-Ryj&9  
gscs B4<  
template < typename T > wau81rSd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9sE>K)  
  { 7* `ldao~  
  return fn(pk(t)); O=mGL  
} UBC[5E$  
template < typename T1, typename T2 > B[$KnQM9Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o~iL aN\+  
  { })!n1kt  
  return fn(pk(t1, t2)); ARU,Wtj#  
} e2B~j3-?z  
} ; bjQfZT(  
&S|laq H  
j/Bzbjq"  
一目了然不是么? 5@Py`  
最后实现bind ,Y!T!o} 1  
~s5Sk#.z5  
!%@n067  
template < typename Func, typename aPicker > zNXk dw  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) cPS!%?}I  
  { 7B&nV92S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }qlz^s  
} =e._b 7P  
R [uo:.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {L4^IKI  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 xc*ys-Nv  
s#qq% @  
十一. phoenix :'!?dszS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0q`'65 lx  
2RE }l=h5  
for_each(v.begin(), v.end(), le[5a=e(  
( t}oxHEa V  
do_ eq4<   
[ l0@$]76cX;  
  cout << _1 <<   " , " y|lP.N/  
] UoKBcarm  
.while_( -- _1), vNtbb]')m  
cout << var( " \n " ) +ZZiZ&y  
) | c8u  
); CyXcA;H,.  
^WD [>E~  
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: mU\$piei  
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 r%B5@+{so  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xMuy[)b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]}5j X^j  
b?y1cxTT  
{'}Ofj   
template < typename Cond, typename Actor > O:Z|fDQ`  
class do_while >2C;5ba  
  { <N`rcKE%~P  
Cond cd; +zw<iB)J  
Actor act; =8J\;h  
public : hQet?*diU  
template < typename T > 6Q wL  
  struct result_1 `zsKc 6%  
  { UHCx}LGe  
  typedef int result_type; U 9 k}y  
} ; ~I^]O \?  
iu1iO;q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _*`AGda  
Y5npz^i  
template < typename T > m[8#h(s*t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bC@b9opD  
  { |w>DZG!}1-  
  do YWdlE7 y  
    { (PB|.`_<H  
  act(t); U>I#f  
  } )8N/t6Q  
  while (cd(t)); je{5iIr3/  
  return   0 ; #pVk%5N  
} mC93 &0  
} ; Q;^([39DI  
y-Ol1R3:c#  
hZJ Nh,,w  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /3c1{%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。 <w:fR|O  
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。 C<7J5  
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。 ! TRiFD  
下面就是产生这个functor的类: % -SP  
~&q e"0  
|LjCtm)@+  
template < typename Actor > ca`=dwe>  
class do_while_actor --/  .  
  { P]x@h  
Actor act; cCj3,s/p  
public : 4u&l@BUr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x*)Wl!  
lW2qVR  
template < typename Cond > xGH%4J\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |Y99s)2&N  
} ; EfUo<E  
Aqc(  
AKWw36lm  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hQ\]vp7V  
最后,是那个do_ /2U.,vw  
!eO?75/  
 m$cM+  
class do_while_invoker D0-e,)G}V,  
  { IQ~()/;3d  
public : >/n/n{{  
template < typename Actor > t +#Ss v8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Iq52rI}  
  { jQdfFR  
  return do_while_actor < Actor > (act); gGX/p6"  
} bEE:6)]G  
} do_; < 37vWK1+  
SVpe^iQ]1\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !6}Cs3.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -WYJ1B0v  
最后来说说怎么处理break和continue V{*9fB#4L  
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。 .Q#Eb %%  
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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