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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ju3@F8AI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w=<E)  
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, _'1 7C /  
lZ)6d-vK  
xf/K+  
. AOc$Nt  
  class filler mtkZF{3Jx  
  { M$Ui=GGq  
public : "U"fsAc#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0^\H$An*k  
} ; S.Kcb=;"L  
j,;f#+O`g  
SXYwhID=  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: &WLN   
R9^vAS4t[O  
 maHz3:  
wr:W}Z@pL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H ?9Bo!  
;dMr2y`6  
38m9t'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W1<*9O  
^|6#Vx  
YpXd5;'  
`GBJa k  
二. 战前分析 ,jeHL@>w[  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 74:( -vS  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Te~jYkCd  
|f$ws R`&  
f*rub. y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DJ7ak>"R  
  /* --------------------------------------------- */ 0tL5t7/Gr  
vector < int *> vp( 10 ); d }fd^x/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Sz<:WY/(x  
/* --------------------------------------------- */ Gey-8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _<jU! R  
/* --------------------------------------------- */ ,mvFeo;@f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H)E,([   
  /* --------------------------------------------- */ g.Qn,l]X/p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6Iv};f"Y  
/* --------------------------------------------- */ h lc!}{$%8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c^'bf_~-W  
"~EAt$  
9S17Lr*c  
!KJ X$?  
看了之后,我们可以思考一些问题: ==?%]ZE8  
1._1, _2是什么? FN/l/OSb  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 k$m'ebrS.~  
2._1 = 1是在做什么? ME]7e^  
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。 ;`c:Law4  
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。 qi7*Jjk>90  
j DEym&-  
ZL0k  
三. 动工 EXjR&"R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5wh(Qdib  
yx&}bu\  
87B$  
.@+M6K*  
template < typename T > .t>SbGC  
class assignment ~N| aCi-X  
  { ]j,o!|rx7  
T value; S{bp'9]$y  
public : ;Ccp1a~+  
assignment( const T & v) : value(v) {} G7,v:dlK   
template < typename T2 > 7b-[# g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9Z=hg[`]<  
} ; kSol%C  
*P7n YjG  
>YXb"g@.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P8=J0&5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment y]obO|AH  
?P9VdS1-  
r/0 #D+A  
7^Us  
  class holder q[vO mes  
  { S/y(1.wh  
public : RT'5i$q[  
template < typename T > Zn. S65J*u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E=S_1  
  {  f>mEX='w  
  return assignment < T > (t); y6sY?uu  
} ]v@ng8  
} ; X"g,QqDD  
:4X,5X7tW=  
wRwx((eb  
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: +kxk z"fP  
H3d|eO4+W  
  static holder _1; K)`R?CZ:s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =? q&/ cru  
I|Hcs.uW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d/*EuJYin<  
而不用手动写一个函数对象。 {[NQD3=+F  
1yU!rEH  
s/E9$*0  
c<cYX;O  
四. 问题分析 X3gYe-2  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 X%iqve"{nB  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 wT;;B=u}G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]k1N-/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d3T7$'l$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9S'\&mRl  
#&S<{75A  
五. 问题1:一致性 {O!;cI~  
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[kHVT8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !{uV-c-5,  
F3Vvqt*2  
struct holder U;.cXU{  
  { I|>IV  
  // ci(BPnQ  
  template < typename T > -ECnX/ "  
T &   operator ()( const T & r) const 98<^!mwF  
  { c[OQo~m$  
  return (T & )r; G~*R6x2g  
} YWi Y[  
} ; CSm(yB{|pC  
\4 t;{_  
这样的话assignment也必须相应改动: JL:B4 f%}B  
yFFNzw{  
template < typename Left, typename Right > T%}x%9VO7  
class assignment +{)V%"{u:  
  { |?' gT" #  
Left l; vl%Pg !l  
Right r; ^MT20pL  
public : Dn~t_n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &|zV Wl  
template < typename T2 > 5KYR"-jY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } u<j.XPK  
} ; }zeKf/?'  
)5;|mV  
同时,holder的operator=也需要改动: d +eb![fi  
4HXNu,T'  
template < typename T > W"xRf0\V  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const q>#P|  
  { D{[i_K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Pc~)4>X<  
} ;]/cCi  
JvW!w)$pY  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ,Qe`(vU*s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  :KRe==/  
63i&e/pv  
return l(rhs) = r; 9B3}LVg\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 DshRH>7s8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E@="n<uS  
FEA/}*2F  
template < typename Tp > e7U9"pk  
class constant_t ?nR$>a`  
  { }T=\hM  
  const Tp t; ,}Ic($ To  
public : (jE[W:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \ $9n `  
template < typename T > Y:'c<k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jLul:* L  
  { u/?;J1z:  
  return t; bqR0./V  
} y=}a55:qE  
} ; mO\=# Q>  
a>nV!b\n5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9>5]y}.{  
下面就可以修改holder的operator=了 E|B1h!!\c  
'BEM:1)  
template < typename T > !{oP'8Ax$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const UFa00t^5  
  { :OY7y`hRG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Dw2$#d  
} &\r_g!Mh  
Yg`z4 U'6~  
同时也要修改assignment的operator() iJu$&u  
UDa\*  
template < typename T2 > @L^30>?l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GwlAEhP  
现在代码看起来就很一致了。 oX1{~lDJl  
opxPK=kJ  
六. 问题2:链式操作 ga91#NWgK  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ';x5 $5k'  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ]p~,C*UH0  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 &T-udgR9  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ( e(<4-&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }*0*8~Q'5  
=CO#Q$  
template < typename T > "[ ]72PC  
struct result_1 af7\2 g3*  
  { ~E7=c3:"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r+Y]S-o:  
} ; 8,(5Q  
tZY(r {  
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: wsfn>w?!V  
q|ZQsFZ  
template < typename T > ^S`c-N  
struct   ref qUp DmH  
  { = P {]3K  
typedef T & reference; R:DW>LB  
} ; j6)@kW9x  
template < typename T > })r[q sv  
struct   ref < T &> ='r4z z  
  { utwqP~  
typedef T & reference; 9Fxz9_ i  
} ; NvlG@^&S  
Wj. _{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~x}=lKN  
.:s**UiDR  
template < typename T > X*C4N F0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F%QVn .  
  { Ndx  ]5  
  return l(t) = r(t); Nb;Yti@Y.  
} 1Q$Z'E}SK@  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;zvg]  %  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =Wk!mGc  
u7<s_M3%N  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 A@"CrVE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L pdp'9>I  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 m)?cXM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 eJ!a8   
最后的布局是: D8Vb@5MW  
                Add tpi63<N  
              /   \ "n@=.x  
            Divide   5 ]"M4fA  
            /   \ L$FLQyDR  
          _1     3 r0\cgCn  
似乎一切都解决了?不。 ~3z10IG  
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。 v ~%6!Tr  
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。 sL tsvH#  
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: SNd]c  
SuW_[6 ]  
template < typename Right > vrIM!~*W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Hv1d4U"qM  
Right & rt) const %k3a34P@  
  { qN_jsJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T=2 91)@  
} iwfv t^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b-+iL  
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。 `+QrgtcEy4  
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。 Ip4SdbU  
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。 PF- sb&q  
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。 G}\E{VvWh  
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? l$Y7CIH  
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: %-:6#b z  
8P'>%G<m  
template < class Action > Piz/vH6M}  
class picker : public Action ?H3xE=<X  
  { &`63"^y  
public : {E`f(9r:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A:ef}OCL  
  // all the operator overloaded }T+pd#>  
} ; 7@Qz  
S-:l 60.  
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。 T;}pMRd%  
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: |S:St HZm  
h^bbU.  
template < typename Right > kf$0}T`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *, o)`  
  { J%_ :A"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'on, YEp  
} @&d/}Mx"t  
OY6l t.t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *Oo2rk nQ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 C=AX{sn  
[N925?--S  
template < typename T >   struct picker_maker 6kKIDEX  
  { Zcv1%hI  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e?G] fz  
} ; ?+b )=Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g(MeCoCc  
  { 6P!M+PO  
typedef picker < T > result; mg*[,_3q33  
} ; z.pP~he  
W04-D  
下面总的结构就有了: bY;ah;<  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 oO>mGl36H  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 `hL16S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5>JrTO 5  
至此链式操作完美实现。 3m?3I2k  
t8 #&bU X  
X'WbS  
七. 问题3 'zZN]P  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 q!9SANTx  
R y0n_J:7  
template < typename T1, typename T2 > !["WnF{5eC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H{`S/>)[   
  { m> ?OjA!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2bfKD'!aH  
} 4?,N;Q  
_w=si?q  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 'cT R<LVo  
3ePG=^K^  
template < typename T1, typename T2 > L*1C2EL/q  
struct result_2 `(EY/EsY  
  {  &jf:7y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~k4S~!(U0  
} ; ,)nO   
PygaW&9Z|d  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Lu6!W  
这个差事就留给了holder自己。 WeE>4>^  
    ,Rk;*MEMJ  
">lu8F  
template < int Order > ;2-,Xzz8  
class holder; Q'&oSPXSDd  
template <> Qhsh{muw(  
class holder < 1 > Y: oL  
  { CbA!  
public : :}v&TQ  
template < typename T >  ">*PH}b  
  struct result_1 vz*QzVk1  
  { kc\^xq~  
  typedef T & result; iu2{%S)w  
} ; Je[wGF:%:$  
template < typename T1, typename T2 > cWP34;NNM  
  struct result_2 m49GCo k+  
  { `\P#TBM  
  typedef T1 & result; ?A;x%8}  
} ; u!];RHOp|  
template < typename T > 1p<m>s=D=e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Tz]t.]!&E  
  { yNP M-  
  return (T & )r; S.aSNH<  
} 3@*J=LGhKc  
template < typename T1, typename T2 > ^i2W=A'P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tpO%)*  
  { x-+Hy\^@|  
  return (T1 & )r1; 1RZhy_$\.  
} 6SIk?]u  
} ; aRdzXq#x  
|vw0:\/ H  
template <> R~iJ5@[  
class holder < 2 > x-,+skZs  
  { v{"$:Z ow  
public : [84ss;.$  
template < typename T > MJd!J ]E6  
  struct result_1 UYn5Pix  
  { %Iw6oG  
  typedef T & result; _$]3&P  
} ; ] hGU.C"(  
template < typename T1, typename T2 > u;GS[E4  
  struct result_2 i<l_z&  
  { >}%  
  typedef T2 & result; j{U?kW{o  
} ; 9`81br+~  
template < typename T > R$IxR=hMx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '.r_6X$7Jt  
  { <spVUp  
  return (T & )r; A'HFpsa  
} L}pMjyM  
template < typename T1, typename T2 > K>hQls+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const //n$#c _}u  
  { {b6| wQ\  
  return (T2 & )r2; s4/4o_[W  
} : a @_GIC  
} ; > L_kSC?  
sa$CCQ  
8i/5L=a"`  
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> >。 ]KdSwIbi  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?55t0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jT>G8}h  
^<49NUB>  
return l(i, j) = r(i, j); 3DRJl, v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Fcz7   
tBC`(7E}  
  return ( int & )i; >zFk}/  
  return ( int & )j; u0 myB/`  
最后执行i = j; <ZO"0oz%  
可见,参数被正确的选择了。 $`,10uw  
Z;Q2tT /F  
=?]H`T:  
"159Q  
wV8_O)[  
八. 中期总结 3m%oXT  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: C+o1.#]JM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5My4a9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]!CMo+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor KUJCkwQ  
C.qN Bl*  
)!z4LE  
o;#:%  
<O:}dXqZ  
O0^m_  
九. 简化 W]Bc7JM]T+  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 e}lF#$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 c8z6-6`i0  
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: ^m0nInH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R !&9RvNw  
  +-*/&|^等 K0;caqE^  
2. 返回引用。 &/dYJv$[9  
  =,各种复合赋值等 rhff8C//'  
3. 返回固定类型。 r2ZSkP.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _[)f<`!g_V  
4. 原样返回。 we:P_\6  
  operator, BD.&K_AW  
5. 返回解引用的类型。 R+sv?4k  
  operator*(单目) ,9,cN-/a  
6. 返回地址。 U:r^4,Mz*  
  operator&(单目) ]@Z[/z%~04  
7. 下表访问返回类型。 {L'uuG\9U  
  operator[] GJs{t1 E  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 h2jrO9  
  operator<<和operator>> @LSfP  
#W$6[#7=I  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 tt&#4Z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g)!d03Qoy  
8I8{xt4   
template < typename Left > o[I s$j  
struct value_return xs 1V?0  
  { kxQ al  
template < typename T > jXPf}{^  
  struct result_1 &?@gCVNO,  
  { r\A|fiL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |zbM$37 ?k  
} ; 8B?*?,n5  
we0haK  
template < typename T1, typename T2 > :W.pD:/=v  
  struct result_2 ?%cZO "  
  { &8;Fi2}(L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g-pEt#  
} ; M1z ?E@kz  
} ; zYxA#TZL  
)Vz=:.D  
3qQ}U}-;|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _RNP_$a  
Py`7)S  
下面我们来剥离functor中的operator() (]Q0L{~K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C%#w1k  
#/"Tb ^c9  
return l(t) op r(t) C>Q|"Vf2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %H[~V f?d  
return op l(t) e/uLBZ  
return op l(t1, t2) }#q0K  
return l(t) op DzbcLg%:W  
return l(t1, t2) op `z^50Vh|  
return l(t)[r(t)] hwQrmVwvP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] mGpBj9jr1  
|H(i)yu"5'  
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: # uy^AC$  
单目: return f(l(t), r(t)); _Tf %<E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \#v(f2jPF  
双目: return f(l(t)); *:% I|5  
return f(l(t1, t2)); Z,-J tl  
下面就是f的实现,以operator/为例 UGxF}Q  
gj7'4 3 ?W  
struct meta_divide VtzBYza  
  { tl 9`  
template < typename T1, typename T2 > #nQboTB@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) } rX)A\ g6  
  { (&=3Y8  
  return t1 / t2; 4Wu(Tps  
} DoNN;^H  
} ; HJ!!"  
2eRv{_  
这个工作可以让宏来做: ?pdN!zOeL  
bZ#KfR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ th{ie2$  
template < typename T1, typename T2 > \ E9w"?_A)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; IrIW>r} -  
以后可以直接用 l*Q OM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) | 2GrOM&S  
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 ewdcAF5  
(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。。。) ^?: Az  
2q UX"a4  
u/CR7Y  
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 T2A74>Nw  
8 .&P4u i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R|k!w]  
class unary_op : public Rettype &k`/jl;u  
  { E<p<"UjcCJ  
    Left l; xouBBb=  
public : b)>l7nOc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <O41 M\,  
QO>)ug+  
template < typename T > UhXVeGO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <'j ygZ(  
      { #sv:)p  
      return FuncType::execute(l(t)); J[UTn'M8]  
    } g2vt(Gf;  
mC$ te  
    template < typename T1, typename T2 > ?es9j]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /VFQbJ+`  
      { |}: D_TX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [fJxbr"  
    } + jN)$Y3Ya  
} ; Bnz}:te}  
gF]IAZCi  
P@<K&S+f  
同样还可以申明一个binary_op " ;o, D  
@7sHFwtar?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,D.@6 bJW  
class binary_op : public Rettype cef:>>6_  
  { fG<[zt\e  
    Left l; #%]?e N  
Right r; Pk8(2fAYk  
public : CX7eCo  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <^+&A7 Q-_  
V oyRB2t  
template < typename T > M2A3]wd2a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oMxpdG3y-  
      { SIzA0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^fU,9  
    } }cIj1:  
m;<5QK8f  
    template < typename T1, typename T2 > aSeh?2n8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kqCUr|M.P  
      { Zf?jnDA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?aZ\D g{  
    } <2\Q Y  
} ; 2~)q080jh  
_2<k,Dl;RY  
c- [IgX e  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 WWA!_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xQ=L2pX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i;#AW($+a  
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~+\\,q}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %%Wn:c>  
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。。。 /j:-GJb*!u  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PR>%@-Vgj  
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) >;X^+JH!)  
下面是修改过的unary_op cV* 0+5  
(!<G` ;}u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -<5H8P-  
class unary_op M,eq-MEK  
  { P' k`H  
Left l; (<yQA. M  
  zh4m`}p  
public :  ePI)~  
;7yt,b5&C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,,(BW7(  
RTYhgq  
template < typename T > n 4EZy<~m  
  struct result_1 @,TCg1@QJ  
  { ,:3Di (  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;gW?Fnry;  
} ; p:qj.ukw  
zC$(/nZ  
template < typename T1, typename T2 > ?;Ge/~QU5  
  struct result_2 -cWxS{vO  
  { O0> ^?dsL  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 51x)fZQ  
} ; T8J[B( )L  
p"/B3  
template < typename T1, typename T2 > n&}ILLc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o*|j}hnbv  
  { Yc1ve  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )Waz bT@  
} =ZN~*HLl}  
vh^,8pPy  
template < typename T > SgPvQ'\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [?Q$b5j/M  
  { 38eeRo  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~m.@{Do0p  
} = eDi8A*~  
+eD+Z.{  
} ; Wi(Ac8uh  
[D%5Fh\0  
X Sw0t8  
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 `>cBR,)r  
好啦,现在才真正完美了。 S&YC"  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'rQ>Z A_8  
:;]iUjiC8  
template < typename Right > ri k0F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J M,ndl  
  { F"Y.'my8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \P|PAU@,  
} v5;V$EGD&  
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。 /2e&fxxD  
h+7THMI  
L^0s  
Qs5^kddz=  
t\$P*_  
十. bind i#Y[I"'  
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。 e$3{URg  
先来分析一下一段例子 Y[ciT)  
RrGFGn{  
^"e|)4_5\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #ONad0T;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %&RF;qa2xu  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 WDC+Jmlgp  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  M[^  
我们来写个简单的。 oWu2}#~z_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Nj<}t/e  
对于函数对象类的版本: F?wfh7q  
gua +-##)  
template < typename Func > <GbF4\ue  
struct functor_trait &G)I|mv  
  { -.>b7ui  
typedef typename Func::result_type result_type; McRAy%{z  
} ; 'edd6yTd  
对于无参数函数的版本: rfgkw  
xpWx6  
template < typename Ret > QxSJLi7t  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6V"|  
  { J3F-Yl|  
typedef Ret result_type; 1VlRdDg  
} ; 0UJ% tPS  
对于单参数函数的版本: PgeC\#;9  
G234UjN%  
template < typename Ret, typename V1 > Z r}5)ZR.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > EqN<""2  
  { `OL@@`'^{S  
typedef Ret result_type; h%9>js^~  
} ; pSjJ u D  
对于双参数函数的版本: 66P'87G  
Rqi= AQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > oNyVRH ZH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3@qy}Nm  
  { #JmVq-)  
typedef Ret result_type; [Eeanl&x>  
} ; 8T7ex(w  
等等。。。 {:D8@jb[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :bh#,]'  
4pvT?s>68  
template < typename Func > }?K vT$s  
struct func_return {X85  
  { BHVC&F*>  
template < typename T > UZ5O%SF  
  struct result_1 ~  4v  
  { :]Nn(},  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N~""Lc&  
} ; <G};`}$a  
}V:B,:  
template < typename T1, typename T2 > GI+x,p  
  struct result_2 ~[_u@8l!mN  
  { wbIgZ]o!/;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !"v[\||1  
} ; Vu0d\l^$  
} ; yQT cO^E  
/ [s TN.MG  
86*9GS?U(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l}bAwJ?  
f`$F^=  
template < typename Func, typename aPicker > Tvd}5~ 5?  
class binder_1 *1H8 &  
  { t5| }0ID-  
Func fn; XIGz_g;#'w  
aPicker pk; D6$*#D3U  
public : 6"h,0rR  
o>6c?Xi&  
template < typename T > _Gu;=H,~&  
  struct result_1 g<E[IR  
  { ){nOM$W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0P 5s'2w  
} ; g"Tb\  
3 T1,:r  
template < typename T1, typename T2 > %`_Rl>@K=  
  struct result_2 ;u8a%h!  
  { [u $X.=(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #n7F7X  
} ; b8 ^O"oDrp  
33=lR-N#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} y}F;~H~P  
|AQU\BUj  
template < typename T > o"V+W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /szwVA  
  { [  *~2Ts  
  return fn(pk(t)); ;/h&40&  
} eJ%b"H!  
template < typename T1, typename T2 > y;if+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~m'8<B5+  
  { FN w0x6,~R  
  return fn(pk(t1, t2)); (KLhF  
} GGs7]mhA  
} ; (e_z*o)\T  
l$&dTI<#  
bzXeG;c<7  
一目了然不是么? *E wDwS$$  
最后实现bind <t&Qa~mA  
8og8;#mnyr  
r;9 V7C  
template < typename Func, typename aPicker > =.qX u+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \ iA'^69  
  { ICEyz| C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); xi<yB0MoA  
} y`i?Qo3  
vGnFX0?h  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /9A6"Z  
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。 gZ| !'  
lNsdbyV'  
十一. phoenix D4N(FZ0~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: XtQwLH+F  
gt9(5p  
for_each(v.begin(), v.end(), {r~=mQ  
( 2q(gWhcj  
do_ C+t0Zen  
[ h;#046-7  
  cout << _1 <<   " , " 764eXh  
] )4h|7^6ji  
.while_( -- _1), lcLDCt ?  
cout << var( " \n " ) kl[(!"p  
) %gQUog  
); 7n o6  
?lfyC/  
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: $)nPj_h  
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 0y t36Du  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A|4om=MO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `zrg?  
en/h`h]h  
Caz5q|Oo  
template < typename Cond, typename Actor > <Y6zJ#BD  
class do_while |h%HUau  
  { m+(g.mvK>  
Cond cd; 1Jdx#K  
Actor act; %6%mf>Guf  
public : zy%0;%  
template < typename T > cWG%>.`5r  
  struct result_1 AE+BrN +"2  
  { kI9I{ &J&  
  typedef int result_type; |5%T)  
} ; rM^2yr7H  
)/vom6y*   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1pg#@h[|t  
.>#O'Z&q9  
template < typename T > 3!\h'5{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~Kt1%&3{a?  
  { *r[V[9+y-D  
  do i NfAn&  
    { Y#Q!mbp  
  act(t); VBix8|  
  } c_S~{a44Ud  
  while (cd(t)); +p63J  
  return   0 ; [U",yN]d  
} OJ"./*H  
} ; akNqSZwj  
q?Csm\Y  
$[Z~BfSQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pD$4nH4KST  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 |q77  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ~ 1h#  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 yXR1 NYg  
下面就是产生这个functor的类: sW]^YT>?  
t_3j_`  
yV{B,T`W  
template < typename Actor > BY6#dlDi  
class do_while_actor S:_Ms{S  
  { |RiJ>/ MK\  
Actor act; 3^o(\=-JX  
public : Q Q3<)i  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x4'@U<  
Y P2VSK2Q  
template < typename Cond > \Z]+j@9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5CkG^9  
} ; h:%,>I%{  
&bsq;)wzs  
ZLkl:'E_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I a&*JYM[  
最后,是那个do_ Xul`>8y|  
Bs~~C8+  
B@,r8)D  
class do_while_invoker r<`:Q]  
  { }T?X6LA$I8  
public : DB'0  
template < typename Actor > H bKE;N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CY1WT  
  { yE$PLM  
  return do_while_actor < Actor > (act); sU_K^=6*  
} |p|Zv H  
} do_; #t+?eye~  
> G\0Z[<v,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;s B=f  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 NdXHpq;  
最后来说说怎么处理break和continue KYFKH+d>m  
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。 my 'nDi  
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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