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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Dd5xXs+c  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^0s\/qyqm  
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, J%\~<_2ny  
%7(kP}y*  
Y0 X"Zw  
>: W-C{%  
  class filler CEX}`I*-  
  { 4g6ksdFQ  
public : )pZekh]v  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} te\h?H  
} ; 7dlKdKH  
C'8!cPFVv  
EOBs}M;  
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: sR>`QIi(a  
m,@1LwBH  
F[7Kw"~J  
KCJN<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?9(o*lp  
~ gfA](N  
Xb<DpBrk  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 I NPYJ#%  
^)hAVf~E  
PHRGhKJW})  
9b"9m*gC  
二. 战前分析 +w k]iH  
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。 0j{F^rph  
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 joChML_  
O/D Af|X|  
q4 Oxs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7ZV~op2Q  
  /* --------------------------------------------- */ up3?$hUc.  
vector < int *> vp( 10 ); T}n}.JwU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J+}+ "h~.  
/* --------------------------------------------- */ jNe(w<',P  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); wUK7um  
/* --------------------------------------------- */ o9m  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bSrRsgKvT  
  /* --------------------------------------------- */ B=Zl&1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z p7yaz3y  
/* --------------------------------------------- */ d`9W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z29qARiX  
c7+Djqs  
aE7u5 PM  
Wa[x`:cT?u  
看了之后,我们可以思考一些问题: VDByj "%  
1._1, _2是什么? f=:3!k,S  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 wovmy{K  
2._1 = 1是在做什么? B]^>GH  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 T|o`a+?  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 VG<Hw{ c3r  
@cuD8<\i  
Ka]J^w;a  
三. 动工 0^GbpSW{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Pv/Pww \  
)|w*/JK\Z  
=y< ">-  
ET,Q3X\Oe  
template < typename T > y:[BP4H?y  
class assignment <#+oQ>5s  
  { %s$rP  
T value; w~kHQ%A  
public : ioC@n8_[G  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~Na=+}.q_  
template < typename T2 > a -xW8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "t[M'[ `C  
} ; Fw_ (q!  
KqM!!  
May&@x/oMS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xab]q$n]k  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment AIZW@Nq.5  
="uKWt6n'  
eecw]P_?  
R* s* +I  
  class holder V#ndyUM;  
  { kCima/+_  
public : pOqGAD{D$  
template < typename T > .M DYGWKt  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7"ylN"syZ  
  { jW-;4e*H=V  
  return assignment < T > (t); J0^{,eY<  
} cPpu  
} ; 5cD XWF  
s1X]RXX&j  
1s#yWQ   
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: Vh"MKJ'R^  
9o-!ecx}  
  static holder _1;  28nmQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 x}tKewdOSe  
<jbj/Q )"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z^4KU\/JK  
而不用手动写一个函数对象。 ETU-]R3  
zuUT S[  
i]it5  
F\>oxttS1  
四. 问题分析 ZlthYuJ  
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。 K!3{M!B   
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。 Y)$52m5rM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 QJx9I_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 MV%Xhfk  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )-=2w-ZX  
{mNdL J  
五. 问题1:一致性 "XCU'_k=  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| \r)%R5_CQ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {IJ-4>  
\% }raI;Y@  
struct holder !G7h9CF|{  
  { Y4QLs^IdB  
  // >@^<S_KVh  
  template < typename T > Xo2^N2I  
T &   operator ()( const T & r) const hlX>K  
  { p1+7 <Y:  
  return (T & )r; q1H=/[a  
} _1sP.0 t  
} ; &k1/Z*/  
r)VLf#3B  
这样的话assignment也必须相应改动: ]Z _$'?f  
m7JPH7P@BM  
template < typename Left, typename Right > h ~ $&  
class assignment 4[`[mE18.  
  { {5>3;.  
Left l; 3 h#s([uL  
Right r; r,5-XB  
public : kEO1TS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7'Lp8  
template < typename T2 > aC`Li^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }/20%fP  
} ; y =R aJm  
d+tj%7  
同时,holder的operator=也需要改动: 0f1H8zV  
ASR-a't6  
template < typename T > wTT RoeJ}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const djUihcqA`  
  { lqF>=15  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^%;"[r  
} [q'eEN G  
5? Wg%@  
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。 cST\~SUm  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :AZp}  
$57\u/(  
return l(rhs) = r; ) ]73S@P(=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 iAK/d)bq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^]VcxKUJ  
m$?.Yig?  
template < typename Tp > L/BHexOB  
class constant_t !}ilN 1>  
  { P@C c]Z  
  const Tp t; d<#p %$A4  
public : QO2Ut!Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0C]4~F x~  
template < typename T > W,Ty=:qm*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3Y`>6A=  
  { K5{{:NR$  
  return t; QP:9%f>=  
} Rb#/qkk/  
} ; pw=F' Y@N  
Uj,g]e 8e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *6XRjq^#  
下面就可以修改holder的operator=了 Wm(:P  
?~,JY  
template < typename T > yxvjg\!&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const PcB{ = L  
  { `NQ{)N0!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6GzzG P^  
} -,^WaB7u\  
`gI~|A4  
同时也要修改assignment的operator() &mcR   
"qS!B.rt:  
template < typename T2 > 6}ftBmv  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } iT.|vr1HG  
现在代码看起来就很一致了。 ';6X!KY+]  
q[P~L`h S  
六. 问题2:链式操作 .Vmtx  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 + 8f>^*:u  
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。 2 5Q+1  
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。 @V$I?iXV  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 <7^Kt7k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3p_b8K_bG  
@bT3'K-4  
template < typename T > z?kd'j`FG  
struct result_1 !lhFKb;  
  { D"cKlp-I6|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; D^u\l  
} ; @^!\d#/M  
\!<"7=(J{4  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: b/nOdFO@  
Q2"WV  
template < typename T > \45(#H<$  
struct   ref >ZeEX, N  
  { y@3kU*-1  
typedef T & reference; akC>s8tqlA  
} ; A#35]V06  
template < typename T > )|RZa|`-G  
struct   ref < T &> f&c]LH _  
  { vU}: U)S  
typedef T & reference; $6!i BX@  
} ; j=W@P-  
C`0%C7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =/Wu'gG)  
@+&'%1  
template < typename T > 4gOgWBv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #V[SQ=>x[  
  { uoCGSXsi  
  return l(t) = r(t); 4.Z(:g  
} sKd)BA0`  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 !BUi)mo  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q>=-ext}q  
*H" aOT^{  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 fK_~lGY(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;Iq5|rzDn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 K_#UZA< Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [))JX"a  
最后的布局是: _2OuskL  
                Add -!TcQzHUs  
              /   \ K/|  
            Divide   5 .&iN(Bd  
            /   \ ltSh'w0  
          _1     3 S?4KC^Y5  
似乎一切都解决了?不。 x: ~d@  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 a5?A!k\2  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 L/x(RCD  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Cs4hgb|  
h0Jl_f#Y  
template < typename Right > wyw<jH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >vVw!.fJ  
Right & rt) const XWtiwf'K  
  { nU17L6'$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t',BI  
} \Y e%o}.{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3dG4pl~  
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。 %[ Zz0|A  
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。 lzDdD3Ouc  
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。 k[9A,N^lZB  
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。 x=Mm6}/  
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? Wc|z7P~',%  
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: z0Xa_w=  
m*oc)x7'  
template < class Action > CH;;V3  
class picker : public Action tpYa?ZCM  
  { eYEc^nC,c)  
public : A1-qtAO]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZEGd4_ux  
  // all the operator overloaded w$>3pQ8d  
} ; }OrYpZob  
/DO'IHC.o  
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。 Rla4L`X;  
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: kcS6_l  
/9_#U#vhY  
template < typename Right > 2 B` 8eb  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \r;F2C0*i  
  { FH*RU1Z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &fSTR-8ev#  
} hYb9`0G"2  
C`4gsqD;Z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d(S}NH  
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。 ~/|zlu*jpc  
_tj&Psp  
template < typename T >   struct picker_maker gs`> C(  
  { [5Y<7DS  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <&U!N'CE  
} ; qks|d_   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > D9-Lg%  
  { (q~0XE/ a  
typedef picker < T > result; zZ,Yfd |W  
} ; )ooWQ-%P  
&N\[V-GP2G  
下面总的结构就有了: ,4Y*:JU4  
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。 [6R fS  
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。 <TxC!{<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *48IF33&s  
至此链式操作完美实现。 SRCOs1(EK9  
%&<W(|U1<  
4* M@]J "  
七. 问题3 K"l0w**Og#  
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。 /2@["*^$  
4;*f1_;f~  
template < typename T1, typename T2 > X/+OF'po  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0{R/<N  
  { I/B1qw;MN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xK;e\^v  
} "^%Z'ou  
(p |DcA]BX  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: h\y-L~2E  
ut5yf$%  
template < typename T1, typename T2 > \L[i9m|e  
struct result_2 VPd,]]S5(  
  { n+oDC65[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )#`H."Z  
} ; AyTx'u  
m;/i<:`  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? FFe) e>bH  
这个差事就留给了holder自己。 SLoo:)  
    rAXX}"l6s  
|Td5l?  
template < int Order > FC}oL"kk  
class holder; g-@h>$< 1  
template <> Nl*i5 io  
class holder < 1 >  r(`nt-o@  
  { \##`pa(8  
public : +v15[^F  
template < typename T >  Q2\  
  struct result_1 [ rdsv  
  { ',mW`ZN  
  typedef T & result; S()Za@ [a$  
} ; )|]Z>>%t  
template < typename T1, typename T2 > )+Y&4Qu  
  struct result_2 hI~SAd ,#A  
  { !k<:k "7  
  typedef T1 & result; ]rW8y%yD  
} ; TnE+[.Qu  
template < typename T > /F~X,lm*~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +R[4\ hC0Y  
  { J_xG}d  
  return (T & )r; T:!MBWYe|  
} 5 09Q0 [k  
template < typename T1, typename T2 > z[&s5"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _Bk U+=|J  
  { _;e\:7<m  
  return (T1 & )r1; D,rZ0?R  
} V(mn yI  
} ; ,{{SI  
dr })-R  
template <> o&-L0]i|  
class holder < 2 >  T-8J   
  { 77Q}=80GU;  
public : (0jr;jv  
template < typename T > #":a6%0Q  
  struct result_1 JJf<*j^G  
  { L11L23:  
  typedef T & result; UK3a{O[ 5  
} ; `WlE| G[  
template < typename T1, typename T2 > #`/QOTnm2c  
  struct result_2 ^M Ey,  
  { +d39f-[  
  typedef T2 & result; nl@E[yA9[  
} ; ybvI?#  
template < typename T > $qm~c[x%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c8ZCs?   
  { 8H $#+^lW  
  return (T & )r; JTUNb'#RZ  
} lrys3  
template < typename T1, typename T2 > Tbh'_ F6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (9GbG"   
  { ./w{L"E  
  return (T2 & )r2; R6@uM<  
} ^:DyT@hQB5  
} ; N@1p]\  
_413\`%8?  
xzk}[3P{  
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> >。 z="L4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $D_HZ"ytu  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: JR1 *|u  
H/jm f5  
return l(i, j) = r(i, j); l{%a&/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Y';>O`  
-g~~]K%  
  return ( int & )i; %f!iHo+Z  
  return ( int & )j; 7~vqf3ON4J  
最后执行i = j; ]!Zty[  
可见,参数被正确的选择了。 f\}22}/  
pFIecca w  
1xTTJyoq  
YIO R$  
gX*K&*q   
八. 中期总结 gaeOgP.0  
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: J}@GKNm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 % h+uD^^$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +X^4; &  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor MY F#A  
LK+felL  
_A-V@%3  
6%?A>  
OoaY  
~ hm`uP  
九. 简化 `P.CNYR<J  
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。 K^H>~`C=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z[} $n-V  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: SE!L :  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rJ(OAKnY  
  +-*/&|^等 [hU=m S8=^  
2. 返回引用。 B||c(ue  
  =,各种复合赋值等 (6k>FSpg  
3. 返回固定类型。 \_ -DyD#3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p@tp]u`7  
4. 原样返回。 re uYTH  
  operator, ;r!\-]5$  
5. 返回解引用的类型。 0w3b~RJ  
  operator*(单目) ]{Ek[Av  
6. 返回地址。 xIgql}.  
  operator&(单目) c]v +  
7. 下表访问返回类型。 Taasi` k  
  operator[] Mi74Xl i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :`J>bHE  
  operator<<和operator>> M=%!IT  
0j$OE  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ^saM$e^c:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \!wh[qEQ\  
z%};X$V`J  
template < typename Left > EcW1;wH  
struct value_return ^<;w+%[MT  
  { Wk[)+\WQ?  
template < typename T > P<L&c_u  
  struct result_1 k7Oy5$##  
  { d_T<5Hin  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e?<D F.Md+  
} ; B] i:)   
M(5D'4.  
template < typename T1, typename T2 > /{we;Ut=g  
  struct result_2 /*P7<5n0  
  { -f.R#J$2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .Cr1,Po  
} ; @?/\c:cp  
} ; DV,DB\P$  
Jvj=I82  
gj;@?o0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^zeL+(@r/  
IMaYEO[  
下面我们来剥离functor中的operator() $8@+j[>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: W5I=X] &  
|EeBSRAfe  
return l(t) op r(t) BWEv1' v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) sVoR?peQ  
return op l(t) ;eh/_hPM  
return op l(t1, t2) [; @):28"  
return l(t) op " $=qGHA~  
return l(t1, t2) op (}0S1)7t  
return l(t)[r(t)] ?9S+Cj`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4\1;A`2%0  
YFqZe6g0$  
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: :gaETr  
单目: return f(l(t), r(t)); o^PuhVu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Nt,~b^9  
双目: return f(l(t)); {F!v+W>  
return f(l(t1, t2)); u _X} -U  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^j iE9k)  
8t\}c6/3"  
struct meta_divide Ky6+~>  
  { 6eo4#/+%  
template < typename T1, typename T2 > H:Lt$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r=0j7^B#  
  { ,D8&q?a  
  return t1 / t2; GLcd9|H  
}  ~me\  
} ; e>!E=J)j  
kjX7- ZPY  
这个工作可以让宏来做: b[0S=e G  
zn^v!:[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O+vcs4  
template < typename T1, typename T2 > \ OQc{ V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {? 2;0}3?;  
以后可以直接用 d<v~=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2_N/wR#=&  
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 w&C1=v -h  
(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。。。) #%WCL'6B  
[DhEh@  
1t#XQ?8  
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 4y>(RrVG  
!l"tI#?6W%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f?5A"-NS  
class unary_op : public Rettype TZBVU&,{Z  
  { 0V7 _n  
    Left l; ~4+8p9f  
public : V" }*"P-%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %r P !  
S ;h&5.p  
template < typename T > x97H(*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wo]ks}9  
      { oX*b<d{\N  
      return FuncType::execute(l(t)); ?V?<E=13  
    } yF;?Hg  
o"4E+1qwM  
    template < typename T1, typename T2 > L}b'+Wi@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b?>VPuyBb  
      { )r pD2H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {s9<ej~<R  
    } <K,[sy&Qy  
} ; B6uRJcD4  
!^-OfqIHfV  
]f5c\\)  
同样还可以申明一个binary_op &~}@u[=ux  
vgN@~Xa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g+3Hwtl  
class binary_op : public Rettype |C4o zl=O?  
  { Fq4lXlSB  
    Left l; K?JV]^  
Right r; +9jivOmK  
public : ;da4\bppt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S!<"Swf:  
w O89&XZ<  
template < typename T > S<9gyW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hWm0$v 1p  
      { $i -zMa  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); df yrn%^Ia  
    } #XfT1  
Yq{jEatY{/  
    template < typename T1, typename T2 > CMFC"eS e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <irpmRQr  
      { _trpXkQp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #:Xa'D+  
    } Z]7tjRvq)  
} ; ] .`_, IO  
{H'X)n$  
/0-\ek ye  
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 ) u-ns5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 py=i!vb&Z%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xmOM<0T  
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。 1j+eD:d'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \:h0w;34O  
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。。。 Eh:yR J_8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :Nkz,R?  
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) &D^e<j}RQ  
下面是修改过的unary_op 8a?IC|~Pz  
+~:x}QwGT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > n}f3Vrl  
class unary_op `{Hb2 }L5  
  { C!hXEtK  
Left l; g(1"GKg3K  
  <347 C{q  
public : aI 7Xq3  
k 5t{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'Z y{mq\  
+<z7ds{Z  
template < typename T > fs7~NY  
  struct result_1 pRb<wt7v  
  { }&C dsCM>2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ? S8$5gA  
} ; A_aO }oBX  
fG3wc l~  
template < typename T1, typename T2 > PMQb\%iE"  
  struct result_2 G%Y*q(VrEu  
  { sFCf\y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K[n<+e;G  
} ; \Ec X!aC  
~R)1nN|  
template < typename T1, typename T2 > =1eV   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1T:)Zv'  
  { ?l(nM+[kSL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1]HHe*'Z  
} U n]DFu  
0,bt^a  
template < typename T > V, E9Uds  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *Gf&q  
  { =Z^un&'  
  return OpClass::execute(lt(t)); ykJ+%gla  
}  z I(xSX@  
5[1@`6j   
} ; .iN-4"_j1  
Rz)v-Yu  
cl ?< 7  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug =7#u+*Yr9  
好啦,现在才真正完美了。 W31LNysH!;  
现在在picker里面就可以这么添加了: BEFe~* ~  
 PE^eP}O1  
template < typename Right > 9+W!k^VWq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /@6E3lh S  
  { P>>f{3e.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y|$vtD%c  
} m9 ^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。 SlR7h$r'  
CZF^Wxk  
7? +5%7-  
^tQPJ  
cPV5^9\T  
十. bind '9f6ZAnYpQ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 7sCR!0  
先来分析一下一段例子 o7m99(  
| pF5`dX  
7k.d|<mRv  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]6jHIk|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /j`i/Ha1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Og_2k ~  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 f34_?F<h  
我们来写个简单的。 6s> sj7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: IvY,9D  
对于函数对象类的版本: |~7+/VvI+  
USlF+RY@3L  
template < typename Func > [8 {_i?wY  
struct functor_trait U+(Z#b(Q  
  { (N)r#"F V  
typedef typename Func::result_type result_type; :y4)qF  
} ; .`:oP&9r  
对于无参数函数的版本: ' m  
BERn _5gb  
template < typename Ret > <\B],M1=s=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VaOpO8y`  
  { :;|)/  
typedef Ret result_type; d;;>4}XJ]  
} ; }qG?Vmq*R[  
对于单参数函数的版本: em f0sL  
!%SdTaC{T  
template < typename Ret, typename V1 > WZfk}To1#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }|w=7^1z  
  { |!?2OTY  
typedef Ret result_type; oG|?F4l*  
} ; vo:52tCk}m  
对于双参数函数的版本: O|A~dj `  
@9 n #vs  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0IoXDx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `I]1l MJ)o  
  { hY\Eh.  
typedef Ret result_type; [Q2S3szbt6  
} ; 7j9D;_(.^$  
等等。。。 o=mq$Z:}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0X ] ekq  
T4%i`<i  
template < typename Func > WZ-4^WM=!  
struct func_return DDqC}l_  
  { D#vn {^c8O  
template < typename T > tJ(c<:zD  
  struct result_1 wgSR*d>y*9  
  { g=8|z#S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gb!@OZ c  
} ; f;@ b a[  
u|_I Twk  
template < typename T1, typename T2 > SX1Fyy6 w  
  struct result_2 d/ 'A\"o+  
  { D=5t=4^H(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7Va#{Y;Zy  
} ; n?<# {$  
} ; 6xDl=*&%  
EOd.Tyb!/  
*IMF4 x5M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >oM9~7f  
=]5DYRhX]  
template < typename Func, typename aPicker > y]~+`9  
class binder_1 |!jYv'%  
  { HJ2]Nz:   
Func fn; 'O\d<F.c$2  
aPicker pk; H{Y5YTg]  
public : mVc'%cPaw  
{2'74  
template < typename T > j. ks UJ  
  struct result_1 ims=-1,  
  { Egjk^:@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; iOX4Kl  
} ; 886 ('  
{WM&  
template < typename T1, typename T2 > teQaHe#  
  struct result_2 .g(\B  
  { Pq[0vZ_}dN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NIWI6qCw  
} ; ,J`lr U0  
 Rsa\V6N>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *_"c! eW  
&kXGWp  
template < typename T > &<fRej]v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T}b( M*E  
  { :?&WKW  
  return fn(pk(t)); IgHs&=  
} 61s2bt#  
template < typename T1, typename T2 > &4[#_(pk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~Uwr68 9N  
  { rlUdAa3  
  return fn(pk(t1, t2)); K[Egwk7  
} }jyS\drJ  
} ; xsY>{/C  
dEAAm=K,<  
=Nv= Q mO  
一目了然不是么? +,{Wcb  
最后实现bind <g/(wSl  
H8o%H=I%  
5b{yA~ty  
template < typename Func, typename aPicker > =?`y(k4a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Nak'g/uP>  
  { DO1N`7@o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^NnU gj  
} nY"rqILX?  
C9z~)aL}7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~H yyq-  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 vhE}{ED  
p0y0T|H^  
十一. phoenix m|e*Jc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G\,A> mT/P  
bH WvKv+  
for_each(v.begin(), v.end(), #BT6bH08X  
( NbdMec  
do_ &\6`[# bT  
[ 3>@qQ_8%~  
  cout << _1 <<   " , " _?(hWC"0  
] }Nd`;d  
.while_( -- _1), >m_ p\$_  
cout << var( " \n " ) ;SlS!6.W-  
) jN'fm  
); t\|K"  
asmW W8lz  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: abJ@>7V  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 3qxG?G N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "e7$q&R |  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F)<G]i8n~  
h2/1S{/n]  
hOrk^iYN=  
template < typename Cond, typename Actor > + k(3+b$S-  
class do_while 9^ *ZH1  
  { ~a8G 5M  
Cond cd; 5S-o 2a  
Actor act; Pguyf2/w  
public : ixJ20A7  
template < typename T > +v[$lh+  
  struct result_1 Oz9Mqcx  
  { eI=Y~jy  
  typedef int result_type; ?C>VB+X}y  
} ; sWZtbW;)  
jO3u]5}.6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T>uWf#&pjs  
VqO<+~M,E  
template < typename T > A*26'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +VpE-X=T  
  { @IyH(J],h  
  do {,  *Y  
    { 4k&O-70y4^  
  act(t); !Bd* L~D  
  } D'sboOY  
  while (cd(t)); Cp~3Jm3  
  return   0 ; IIt^e#s&  
} (.XDf3   
} ; m|cWX"#g  
b\|p  
"/K&qj  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). cT=wJ  
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。 #NQz&4W  
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。 6<Pg>Bg  
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。 + x ;ML  
下面就是产生这个functor的类: gq:TUvX  
i>if93mpj  
J&U0y  
template < typename Actor > 8,H5G`  
class do_while_actor t ]I(98pY  
  { 6_ &6'Vq  
Actor act; ^q N1~v=hS  
public : []N$;~R7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [sY1|eX   
4ysdna\+  
template < typename Cond > I#hg(7|",  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; C=_-p"O#  
} ; :_YG/0%I  
a$! {Tob2  
% x*Ec[l  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =!P?/  
最后,是那个do_ Iv|WeSL.  
"KI,3g _V  
53+rpU_  
class do_while_invoker 0) Um W{  
  { VU0tyj$  
public : .]ZuG  
template < typename Actor > lbuW*)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =UKR<@QrK  
  { .gkPG'm[  
  return do_while_actor < Actor > (act); AoOG[to7  
} _kY[8e5  
} do_; dV=5_wXZ$  
6r-n6#=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q fH~hg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0|>  
最后来说说怎么处理break和continue 8 W<)c  
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。 &'ETx"  
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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