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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -nM=^ i4)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l-?B1gd,l  
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, 8n_!WDD  
|%p;4b  
fjD/<`}v  
\9r1JP0  
  class filler =v-qao7xCV  
  { Fog4m=b`g  
public : zn!H&!8&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .K I6<k/  
} ; "}"hQ.kAz  
[w>T.b  
] yg3|C;  
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: &A}@@d  
2L\}  
Nu}x`Qkmr  
G3[X.%g`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); v@_^h}h/,=  
AcRrk  
G3Z>,"w;=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BC*)@=7fx  
`;X~$uS  
..Q$q2.  
)1E[CIaXK  
二. 战前分析 qe M`z  
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。 l:' 0  
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 T;?=,'u  
 (TKn'2  
%8U/!(.g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aXOW +$,  
  /* --------------------------------------------- */ f}1B-  
vector < int *> vp( 10 ); 45?aV@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 'r/+z a:2  
/* --------------------------------------------- */ ]6)~Sj$ 5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ev%_8CO4e  
/* --------------------------------------------- */ k4@$vxy0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yaDK_fk  
  /* --------------------------------------------- */ _BC%98:WP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ln&'5D#  
/* --------------------------------------------- */ G0e]PMeFl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 06)B<  
q4Rvr[  
n:TWZ.9  
r2t|,%%N7  
看了之后,我们可以思考一些问题: )Id.yv}_  
1._1, _2是什么? QYS 1.k  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 zc1y)s0G  
2._1 = 1是在做什么? Y.7iKMp(  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 CO%o.j=1  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 utH/E7^8  
/=y _ #l  
D]P_tJI  
三. 动工 7,^.h<@K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: O6 :GE'S  
lMn1e6~K  
h vC gd^M  
KR49Y>s<  
template < typename T > d9qA\ [  
class assignment a;GuFnfn,  
  { 84X/=l-c=  
T value; By&ibN),  
public : v@qU<\Y>  
assignment( const T & v) : value(v) {} J>o%6D  
template < typename T2 > :" ta#g'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 47/14rY 2  
} ; ?QbxC,& i  
0Z11V9Jk  
@N(*1,s2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NQ9/,M  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [9-&Lq_ g  
M15jwR!:M  
^9jrI  
3RbPc8($Y  
  class holder neLQ>WT L  
  { jV)4+D  
public : yJ0q)x sS  
template < typename T > 5LYzX+a)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const OV.f+_LS  
  { ;Z asK0  
  return assignment < T > (t); y;$ !J  
} MkNPC  
} ; m-wK8]t9  
9 SBVp 6'  
_Hp[}sv4)  
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: G\PFh&  
]YF_c,Q  
  static holder _1; ukInS:7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #a$k3C  
lx)Bj6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q 1:7 9  
而不用手动写一个函数对象。 F5+)=P#  
(q 0wV3Qv  
gfPR3%EXs  
'xG:v)(  
四. 问题分析 N -z  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~LG<Uu  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 nS` :)#;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;WP%)Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8*7,qX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 57S!X|CE  
kGkfLY6B  
五. 问题1:一致性 810pJ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| - ^f>=xa4J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |Nf90.dL  
a3wk#mH  
struct holder K|ZB!oq  
  { xIb"8,N  
  // ->u}b?aF  
  template < typename T > U;q GUqI  
T &   operator ()( const T & r) const v>!tws5e  
  { l |Y?]LNr  
  return (T & )r; N!Cy)HnS\w  
} UXdnN;0  
} ; F, 39'<N[  
,ozgnhZY  
这样的话assignment也必须相应改动: jqJ't)N  
#Ave r]eK  
template < typename Left, typename Right > 4\pUA4  
class assignment Tw]].|^f-  
  { n#dvBK0M  
Left l; t/KH`  
Right r; ETMF.-P  
public : {kdS t1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AEw~LF2w  
template < typename T2 > T4e-QEH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /4 M~ 6LT`  
} ; vxt<}h5J/!  
-"} mmTa*<  
同时,holder的operator=也需要改动: j` 5K7~hv  
5<RZ ht$i  
template < typename T > 1(`UzC=R|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Pe`eF(J  
  { M\!z='Fi  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _9 B ^@~  
} JO=kfWW  
H\^zp5/  
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。 ~/R bYvyA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 vd FP ^06  
Q^@z]Sc[  
return l(rhs) = r; wticA#mb  
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。  C4.g}q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k@=w? m  
JIh:IR(ta  
template < typename Tp > RbN# dI'  
class constant_t 9J(jbJ7p  
  { B4kJ 7Pdny  
  const Tp t; tvEf-z  
public : {IG5qi?/E)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1c19$KHu  
template < typename T > a bw7{%2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +hL%8CVU M  
  { vNIQ1x5Za  
  return t; YCI- p p  
} Pgo^$xn'6  
} ; h3BDHz,  
qP4vH]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cP,bob]  
下面就可以修改holder的operator=了 <"HbX  
<UE-9g5?G  
template < typename T > w\`u |f;Aq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const < /\y<]b  
  { ;Svs|]d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1@6FV x  
} syB.Z-Cpd  
3?Tk[m1b  
同时也要修改assignment的operator() )|Md"r_B  
=H)"t:xE  
template < typename T2 > >oasA2S  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t{g7 :A  
现在代码看起来就很一致了。 >21f%Z  
96]!*}  
六. 问题2:链式操作 3{FUFx  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 En:/{~9{ F  
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。 tv\_& ({  
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。 >og- jz  
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。 0hoi=W6AQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct U{|WN7Q:A  
o^*k   
template < typename T > qrt2BT)  
struct result_1 jFPD SR5  
  { "inXHxqu/J  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  Y!*F-v@  
} ; Fo$'*(i  
d"~-D;  
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: {~a+dEz  
*c{X\!YBh  
template < typename T > # *)X+*  
struct   ref %D $+Z(  
  { %[J|n~8_Z  
typedef T & reference; ?o883!&v  
} ; vC|V8ea  
template < typename T > xa]e9u%  
struct   ref < T &> ['#3GJz-  
  { )a0%62  
typedef T & reference; ;($"_h  
} ; m{{ 8#@g  
F?*ko,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: JR^#NefJ  
yf@DaIG  
template < typename T >  Unc_e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )D>= \ Me  
  { *wNO3tP't  
  return l(t) = r(t); Di>B:=  
} x-Ug(/!^  
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。 Kjfpq!NYE  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 iW$f1=i  
BE LxaV,  
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 SM1[)jZ-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y~-dQ7r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Yj#4{2A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |a{~Imz{  
最后的布局是: SQ0t28N3h  
                Add #dEMjD  
              /   \ OHyBNJ  
            Divide   5 ^!yJ;'H\  
            /   \ } Rs@  
          _1     3 l?J|Ip2W  
似乎一切都解决了?不。 WIkr0k  
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。 D N#OLk  
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。 ZGZ+BOFL  
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: #!RO,{FT  
*Iir/6myM  
template < typename Right > ._A@,]LS}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^Z`?mNq9  
Right & rt) const VY]L<4BfGL  
  { [)L)R`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l.@&B@5F  
} $Q'S8TU  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nQ}$jOU &  
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。 qOi"3_  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ocDAg<wo  
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。 ]46#u=y~3  
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。 k< i#agq  
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? LktH*ePO  
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: NpN-''B\  
>2[nTfS  
template < class Action > Vb$4'K '  
class picker : public Action @b5zHXF83E  
  { .M zAkZ=  
public : Y24H` s1u/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} OS7^S1r-  
  // all the operator overloaded at5>h   
} ; Lj#K^c Ee  
E3P2  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 g+  P  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 8 O% ?t  
T=D|jt  
template < typename Right > wOU\&u|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nBo?r}t4  
  { # @~HpqqR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~4'AnoD1w  
} 0oiz V;B5%  
[8$K i$;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  QnN cGH  
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。 M# a1ev  
1xsIM'&  
template < typename T >   struct picker_maker s%xhT  
  { ##_Jz5P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6L4<c+v_  
} ; 2?./S)x)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > || 0n%"h>i  
  { <yw(7  
typedef picker < T > result; g*%z{w  
} ; Kg>ehn4S@  
6Qh@lro;y  
下面总的结构就有了: SoPiEq  
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。 N:nhS3N<L  
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。 $7 FT0?kG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 LzE$z,  
至此链式操作完美实现。 fq,LXQ#G  
rwh,RI) )g  
 5i|DJ6  
七. 问题3 2T >K!jS  
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。 ~+OAAkJ9  
-H-:b7  
template < typename T1, typename T2 >  tQSJ"Q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *uG!U%jY)  
  { eemw I  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D_2~ 6  
} R m^$Dn  
5@&{%99  
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: & Y Y^Bd#  
6L}}3b h  
template < typename T1, typename T2 > _jCk)3KO  
struct result_2 'PK;Fg\  
  { |'ML )`c[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Fx6]x$3  
} ; \:vHB!2E  
@eOD+h'  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? HJ^SqSm  
这个差事就留给了holder自己。 yNU.<d 5  
    |18h p  
jPc"qER!  
template < int Order > {Z!x]}{M  
class holder; IVdM}"+  
template <> 9hn+eU  
class holder < 1 > , tb\^  
  { DITo.PU  
public : "`q:  
template < typename T > g+1&liV  
  struct result_1 ~>-MVp  
  { p;0p!~F=49  
  typedef T & result; Y5,[udF:O  
} ; 6zR9(c:a~  
template < typename T1, typename T2 > (RBzpAiH  
  struct result_2 7uq/C#N  
  { 8urX]#  
  typedef T1 & result; QMAineO  
} ; 2/F";tc\'  
template < typename T > )oAxt70  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lNRGlTD%  
  { SR8)4:aKW  
  return (T & )r; l\t\DX"s_  
} -'%>Fon  
template < typename T1, typename T2 > YDxEWK<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1r?hRJ:'  
  { 0+dc  
  return (T1 & )r1; J<;@RK,c_  
} d":GsI?3  
} ; U_[<,JE  
]:_s7v  
template <> k3yA*Ec  
class holder < 2 > =9yh<'583  
  { j0`)mR}  
public : K6d2}!5  
template < typename T > ,$A'Y  
  struct result_1 {a9( Qi  
  { ' Ih f|;r  
  typedef T & result; ='G-wX&k  
} ; 3LW_qX  
template < typename T1, typename T2 > 0aM&+j\q}  
  struct result_2 pB5#Ho>S  
  { ATzFs]~K;  
  typedef T2 & result; dn1Fwy.  
} ; ! %X#;{  
template < typename T > :tf'Gw6v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6m$lK%P{1  
  { MP_LdJM1E  
  return (T & )r; U]AJWC6  
} .$"13"  
template < typename T1, typename T2 > q"9 2][}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cKED RX3  
  { h"3Mj*s  
  return (T2 & )r2; ;1AX u/  
} m- u0U  
} ; slTE.  
q/#p ol  
J:Idt}@z  
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> >。 N}gPf i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Q&]f9j_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fvBL? x  
f"RS,]  
return l(i, j) = r(i, j); 4..M *U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [JVEKc ym  
ORx6r=zg  
  return ( int & )i; qd<-{  
  return ( int & )j; Lvd es.0|  
最后执行i = j; v2l*n  
可见,参数被正确的选择了。 cw3j&k  
W7#dc89}  
8vqx}2  
vdIert?p  
Bw/8-:eb  
八. 中期总结 %urd;h D  
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: x:$ xtu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |R&cQKaQ`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 MSaOFv_Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor pv]2"|]V)  
'W*:9wah  
).3riR  
J!\oH%FJp  
pf$gvL  
4G2iT+X-  
九. 简化 "IN[(  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 .+(R,SvN%<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %k'>bmJ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: <&RpGAk%I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \2))c@@%  
  +-*/&|^等 \,S4-~(:!  
2. 返回引用。 /b7]NC%  
  =,各种复合赋值等 Dbu>rESz  
3. 返回固定类型。 ]?%S0DO*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g{^~g  
4. 原样返回。 +Ly@5y"  
  operator, b4&l=^:e=  
5. 返回解引用的类型。 WZM  
  operator*(单目) jS ?#c+9  
6. 返回地址。 v>0I=ut  
  operator&(单目) v`@M IOv  
7. 下表访问返回类型。 H/U.Bg 4  
  operator[] 3 <)+)n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z 4QL&?U  
  operator<<和operator>> R-YNg  
A<_{7F9  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 <?>tjCg'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o~7D=d?R  
Tq?7-_MLC$  
template < typename Left > v{SZ(;  
struct value_return uJ`:@Z^J  
  { xLSf /8e  
template < typename T > 4sq](! A  
  struct result_1 Ihp Ea,v)  
  { `ZU]eAV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; iNr&;  
} ; ,N1pww?  
E7q,6f3@r  
template < typename T1, typename T2 > ]nNn"_qh  
  struct result_2 Kr?<7vMT5  
  { ~BiLzT1,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Gz52^O :  
} ; U+R9bn   
} ; ,FwpHs $A  
fV2w &:^3  
Eh^gR`I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RN&6z"|jR  
tOX -vQ  
下面我们来剥离functor中的operator() ,xg-H6Xfa{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T|,/C|L  
zs6rd83#  
return l(t) op r(t) 10Q!-K),p  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) IrUoAQ2xpG  
return op l(t) V?)YQ B  
return op l(t1, t2) eX1_=?$1P  
return l(t) op +|Izjx]ZV  
return l(t1, t2) op $xCJ5M4  
return l(t)[r(t)] %(|-+cLW+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8DX5bB  
7 0PGbAD  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: m>|7&l_  
单目: return f(l(t), r(t)); k[)/,1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); AZf69z  
双目: return f(l(t)); BiDyr  
return f(l(t1, t2)); |ZC'a!  
下面就是f的实现,以operator/为例 T% GR{mp  
<Sr:pm  
struct meta_divide B}nT>Ub  
  { &dPUd ~&EL  
template < typename T1, typename T2 > Yxy!&hPLv:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) - (7oFOtg  
  { Sk:x.oOZ  
  return t1 / t2; :|8!w  
} Apj[z2nr  
} ; [nG[ x|;|  
?9%$g?3Z  
这个工作可以让宏来做: Tq SjL{l%  
X#Ob^E%J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Qsw.429t  
template < typename T1, typename T2 > \ [kTckZv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; LcT;7yv  
以后可以直接用 Khl0~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1/,~0N9  
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 L)8%*X  
(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。。。) 97 ,Yq3  
~!M"  
);h  
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 =dwy 4  
"&{.g1i9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6J_$dzw  
class unary_op : public Rettype ZuZCIqN  
  { D^a(|L3;  
    Left l; p"7[heExw  
public : HYG1BfEaW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} bc:3 5.  
/EJy?TON*  
template < typename T > !x\\# 9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .s?^y+e_  
      { : sw@1  
      return FuncType::execute(l(t)); _h`4`r  
    } _ 2)QL  
?o`:V|<v  
    template < typename T1, typename T2 > R](cko=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K"hnGYt?  
      { 4'tY1 d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]omBq<ox'Y  
    } 'vYt_T  
} ; !]5V{3  
jtq ^((Ux  
M`8c|*G   
同样还可以申明一个binary_op hd,O/-m#  
 4CtWEq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u?rX:KkS  
class binary_op : public Rettype fdHFSnQ g  
  { ~]`U)Aw  
    Left l; d(:I~m  
Right r; kZ]pV=\Y*  
public : ;@:-T/=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jP0TyhM  
7z&$\qu2  
template < typename T > mi7~(V>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6'x3g2C/  
      { g3yZi7b5FU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Gm3`/!r  
    } B#}EYY  
us8HXvvp{  
    template < typename T1, typename T2 > d{7)_Sbky  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0P!Fci/t  
      { /"8|26  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /{/mwS"W  
    } !N_eZPU.v  
} ; US"UkY-\  
Pp_? z0M  
Ra6}<o  
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 rZ)7(0BBs  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )D)4=LJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {t.S_|IE  
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。 (uy\~Zb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &Nw|(z&$  
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。。。 bE@Eiac  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 XX "3.zW  
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) Sqyju3Yp  
下面是修改过的unary_op Eau V  
+?[s"(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )>^Ge9d]  
class unary_op C N}0( 2n  
  { ?A24h !7  
Left l; F\ GNLi  
  -N6ek`  
public : :XoR~syT  
d0f(Uk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L@_o*"&j  
GXNkl?#  
template < typename T > Y^U^yh_!^  
  struct result_1 om=kA"&&Q  
  { tfh`gUV 4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8rFP*K9  
} ; }n#$p{e$i  
=Zsxl]h   
template < typename T1, typename T2 > e**'[3Y  
  struct result_2 /[ft{:#&t  
  { z]LVq k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0I do_V  
} ; `2^(Ss# )  
83p8:C.Ze  
template < typename T1, typename T2 > CC'N"Xb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N3a ]!4Y\  
  { T|j=,2_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =vriraV"  
} q_L. Sy|)  
!R#PJH/TM  
template < typename T > QFoCi&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tA'5ufj*:  
  { .I$+ E  
  return OpClass::execute(lt(t)); lz1cLl m  
} }W[=O:p  
h|i b*%P_  
} ; 1jAuW~  
2R^Eea  
2+p XtP@O  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug w>}n1Nc$G  
好啦,现在才真正完美了。 )]<^*b>  
现在在picker里面就可以这么添加了: hJw]hVYa  
eb6y-TwY  
template < typename Right > {ot6ssT=D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =<zlg~i  
  { "(kiMo g-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); E9t8SclV  
} "Vp:Sq9y  
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。 l8_RA  
fA[T5<66  
t("koA=.  
'?fGI3b~/  
(v:8p!QN  
十. bind C7}iwklcsa  
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。 (?lT @RY/  
先来分析一下一段例子 yJlRW!@&:  
R yM2 9uD  
'"ze Im~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5B8fz;l= B  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jqTK7b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ">S1,rhgS  
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。 v |pHbX  
我们来写个简单的。 aSJD'u4w.a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: kho0@o+'^  
对于函数对象类的版本: "gDk?w  
qg<Y^ y  
template < typename Func > jHA(mU)b  
struct functor_trait HqV4!o9'  
  { olXfR-2>1  
typedef typename Func::result_type result_type; |  >yc|W  
} ; 9}42s+  
对于无参数函数的版本: ljz=u;O)  
EU'rdG*t/R  
template < typename Ret > s$0dLEa9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X &G]ci  
  { BJLeE}=H  
typedef Ret result_type; ]=/?Ooh  
} ; Tn(uH17  
对于单参数函数的版本: /+. m.TF  
Sco'] ^#(  
template < typename Ret, typename V1 > O#>,vf$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :!fY;c?  
  { 1]A\@(  
typedef Ret result_type; "d M-3o<  
} ; |<y1<O>F  
对于双参数函数的版本: [(.lfa P  
R? N+./{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Nd@/U c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 02(Ob  
  { c|(Q[=   
typedef Ret result_type; $YJi]:3&  
} ; 3vQVk  
等等。。。 m")p]B&i=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0Jd>V  
KF!d?  
template < typename Func > l2wu>Ar7.  
struct func_return d>r]xXB6  
  { J*ZcZ FbWN  
template < typename T > I).eQ8:  
  struct result_1 p!<PRms@  
  { )oM% N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uaCI2I  
} ; c]qh)F$s8  
:3J`+V}9;  
template < typename T1, typename T2 > ]XL=S|tIq  
  struct result_2 C{G%"q  
  { yLl:G;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [[Nn~7  
} ; LA(/UA3Izd  
} ; kK0zb{  
9'|_1Q.b^  
J%!vhQ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ') 2LP;(  
q%)."10}]  
template < typename Func, typename aPicker > ltkA7dUbu  
class binder_1 1$:O9 {F  
  { ygK,t*T20  
Func fn; W&3,XFnI_  
aPicker pk; 1:u~T@;" `  
public : PfhKomt"  
"{~^EQq,  
template < typename T > J'L6^-gV  
  struct result_1 SaRn>n\  
  { d4A:XNKB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q#&6J=}  
} ; B&EUvY '  
"-G7eGQ  
template < typename T1, typename T2 > $H/: -v  
  struct result_2 Tl?jq]  
  { 3J3wKw!`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5B3sRF}  
} ; :SZi4:4-J8  
i.FdZN{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xsvJjs;=  
V,?])=Ax  
template < typename T > 9tmnx')_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )U8=-_m  
  { ZK<c(,oZ^  
  return fn(pk(t)); 5 (q4o`  
} "=$uv  
template < typename T1, typename T2 > zW[HGI6w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VmXXj6l&  
  { S]4!uv^y  
  return fn(pk(t1, t2)); N,F[x0&?  
} 5UG"i_TC  
} ; (tiE%nF+  
lcfs 1].  
uE.. 1N&*  
一目了然不是么? NZ+TTMv  
最后实现bind '=Acg"aT  
bJynUZ  
 DD[<J:6  
template < typename Func, typename aPicker > I-Am9\   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uOh  
  { S&Hgr_/}c  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gTd r  
} h66mzV:`  
{Z>Mnw"R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \#C]|\  
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。 i7&ay\+@  
DJ1!Xuu  
十一. phoenix Dh<}j3]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <uo@k'   
/8"rCh|m-  
for_each(v.begin(), v.end(), }z2[w@M  
( VLfKN)g  
do_ <EY{goW  
[ Pa?C-Xn^  
  cout << _1 <<   " , " meGL T/   
] E0u&hBd3_  
.while_( -- _1), c&PaJm  
cout << var( " \n " ) |>wGl  
) on1B~?*D  
); *{O[}  
xgvwH?<  
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: U@53VmrOy  
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 0E@*&Ru  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 NuXII-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +{%)}?F  
R^INl@(O  
#K/95!)  
template < typename Cond, typename Actor > ROO@EQ#`Z  
class do_while v"_E0 3!  
  { <2N=cH'  
Cond cd; u $D%Iz  
Actor act; M5N #xgR  
public : m@",Zr `f=  
template < typename T > HzsQ`M4cA  
  struct result_1 gIKQip<  
  { 3MDs?qx>s  
  typedef int result_type; P]2V~I/X  
} ; &#!1 Y[e^  
a/[)A _-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l;B  
'k[vcnSz\/  
template < typename T > ,G[Y< ~Hy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a&7uRR26  
  { VDiW9]  
  do &7r a  
    { b&9~F6aM  
  act(t); StiWa<"c  
  } [n3@*)q's  
  while (cd(t)); D J7U6{KLq  
  return   0 ; s? 2ikJq  
} :BB=E'293  
} ; yl0;Jx?  
gSe3S-Lt  
v^Rw9*w{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $KP&#;9  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 y~Mu~/s  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 k:N/-P&+  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 dfh 1^Go  
下面就是产生这个functor的类: yI / FD  
B`)bo}h  
b,>>E^wd!  
template < typename Actor > 3u< ntx ><  
class do_while_actor 2q*wYuc  
  { bHQ) :W  
Actor act; bGxHzzU}  
public : D&qJ@PR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} oqzWL~  
bV+2U  
template < typename Cond > aj<r=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e%IbM E]x  
} ; L-%'jR  
m^w{:\p  
w: mm@8N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ZKM@U?PK  
最后,是那个do_ RYdI$&]  
{]$)dz5  
)_6W@s  
class do_while_invoker ,hm&]  
  { as@? Kv  
public : -lR7 @S  
template < typename Actor > ~ e a K]|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~.tYYX<  
  { R@U4Ae{+  
  return do_while_actor < Actor > (act); AJ)&+H  
} ;s-@m<  
} do_; tq51;L  
LjIkZ'HuF  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? D0>Pc9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #$F*.vQSs+  
最后来说说怎么处理break和continue kdaq_O:s  
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。 M`E}1WNQ?]  
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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