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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ux/|D_rlf  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xM+_rU M|h  
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, g)3HVAT  
Vx Vpl@  
(^{tu89ab  
'3i,^g0?t0  
  class filler ]2_b_ok  
  { _ww>u""B~  
public : Za110oF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~M c'~:{O  
} ; ]NEr]sc-"F  
cD%_+@GaU  
S|jE1v"L  
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,'F`au  
W>E/LBpE4  
\4`:~c  
5wE+p<-KX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 74wDf  
cj64.C  
= :/4)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x]Pp|rHj  
> eC>sTPQ{  
\PzJ66DL!  
*HONA>u   
二. 战前分析 hl/) 1sOIR  
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。 FHK{cE  
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 A3 uF 0A  
XsEo tW  
'=WPi_Z5:C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ke)}JU^"  
  /* --------------------------------------------- */ 6"L,#aKm^  
vector < int *> vp( 10 ); G`e!WvC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  5(\H:g\z  
/* --------------------------------------------- */ cr`NHl/XF  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '% if< /  
/* --------------------------------------------- */ W]W[oTJ5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); A"}Ib'  
  /* --------------------------------------------- */ &}rmDx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z}AhDIw!G  
/* --------------------------------------------- */ <r1/& RW,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c;B:o  
FokSg[)5  
(&KBYiwr  
u9*7Buou^  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y6E0-bL@Fe  
1._1, _2是什么? *'n L[]  
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。 .WVIdVO7  
2._1 = 1是在做什么? 3Fg{?C_l  
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。 'Ul^V  
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。 lD#S:HX  
xE5VXYU  
b{Bef*`/  
三. 动工 Djr/!j  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,Dy9-o  
6pdek3pOCt  
20 Z/Y\  
i*)BFV_-  
template < typename T > VZ]}9k  
class assignment tc|PN+v;  
  { C klIrD{  
T value; d6f T  
public : ^4~?]5Y\  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]^0mh["  
template < typename T2 > ANRZQpnXQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LL_@nvu}M  
} ; >H,5MM!  
WjsmLb:5  
6ltV}Wt-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _oE 7<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =X;h _GQ  
m2\[L/W]  
Vz]yJ:  
(XNd]G  
  class holder (5l'?7  
  { 2@Zw#2|]  
public : pM-mZ/?  
template < typename T > 7P:/ (P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const NpH:5hi  
  { Se.qft?D%(  
  return assignment < T > (t); r@c!M|m@  
} +TC##}Zmb  
} ; Hbl&)!I  
.1f!w!ltVR  
7po;*?Ox  
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: \HL66%b[  
RN2z/F Uf  
  static holder _1; m>^vr7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 G2dPm}sZG  
nH}V:C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (7C$'T-ZK  
而不用手动写一个函数对象。 @GWlo\rM6^  
p+;;01Z+_  
5Y>fVq{U?;  
b(~#CHg  
四. 问题分析 -HvJ&O.V$  
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。 Zm vtUma  
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。 DFQ`<r&!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &-L9ws  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ao"Z%#Jb~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pQoZDD@B$  
@o6!  
五. 问题1:一致性 Xb@dQRVX  
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?| +bk+0k9k5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3$3%W<&^  
bD=R/yA  
struct holder %3yrX>Js  
  { ~xJ ^YkyH  
  // `o0ISJeKp  
  template < typename T > epI~w  
T &   operator ()( const T & r) const ddY-F }z~  
  { t!59upbN}3  
  return (T & )r; .Ms$)1  
} R@KWiV  
} ; w{riXOjS4  
#n+sbx5~7  
这样的话assignment也必须相应改动: Of#"nu  
0x # V   
template < typename Left, typename Right > s >k4G  
class assignment %reW/;)l{  
  { PHMp, z8  
Left l; !1mAq+q!  
Right r; L i+|%a  
public : |M EJ)LE7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @h\i<sh!^  
template < typename T2 > E)]emeG d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _8 l=65GW  
} ; Q6n8,2*  
KVHK~Y-G  
同时,holder的operator=也需要改动: 1pqYB]*u_  
P0rdGf 5T  
template < typename T > *-'`Ea  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const D >kkA|>  
  { UMH~Q`"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tPDB'S:&3  
} X^C $|:  
]j.!   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 w$`u_P|@E:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I.o3Old  
ltHuN;C\  
return l(rhs) = r; n.A*(@noe  
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。 xOZvQ\%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~]BR(n  
)+.AgqxI  
template < typename Tp > "WqM<kLa  
class constant_t qz 29f  
  { hDbZ62DDN  
  const Tp t; 1?r$Rx<R  
public : 1(kd3 qX  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?[ D6|gp  
template < typename T > {XW>3 "  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7N0m7SC  
  { #Z]<E6<=9  
  return t; `KE(R8y  
} (JiEV3GH  
} ; Si|8xq$E;  
7A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FYK}AR<=  
下面就可以修改holder的operator=了 ve4 QS P  
*T{KpiuP  
template < typename T > Q8DKU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )EG-xo@X  
  { xH-} <7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ltd'"J/r  
} iz-O~T/^  
*}LQZFrnX  
同时也要修改assignment的operator() _K~?{".  
R xWD>:  
template < typename T2 > bL5dCQxty  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S1!_ IK$m  
现在代码看起来就很一致了。 os(}X(   
,-> P+m5  
六. 问题2:链式操作 &HJ~\6r\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z8pZm`g)T  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 u[!Ex=9W  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 =PoPp  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 qche7kg!a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7p18;Z+6>X  
*kDV ^RBfq  
template < typename T > Q1 vse  
struct result_1 6:\z8fYD  
  { w2tkJcQ3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .gI9jRdKw  
} ; ,-BZsZ0~  
gwYTOs ^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <7X+-%yb;  
4_S%K&  
template < typename T > Zn'y"@%t[  
struct   ref T0}P 'q  
  { ~0n9In%  
typedef T & reference; !i6 aA1'  
} ; ::8E?c  
template < typename T > CY9`HQ1  
struct   ref < T &> FD}>}fLv  
  { g/,O51f'  
typedef T & reference; J15$P8J  
} ; dk2o>jI4;  
v aaZ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [g*]u3s  
u"a$/  
template < typename T > ;D<rGkry  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,<-a 6  
  { &nZ.$UK<  
  return l(t) = r(t); j8p'B-yS  
} ?r~](l   
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。 ]9pcDZB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 k4nA+k<WI`  
#kGxX@0  
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 8%9OB5?F6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: K#p&XIY,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dzMI5fA<_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4^B:Q9B)  
最后的布局是: B6vmBmN  
                Add ';7|H|,F  
              /   \ cl-i6[F  
            Divide   5 }(XvI^K[^  
            /   \ c[0$8F>  
          _1     3 z'X_ s.9F  
似乎一切都解决了?不。 :ui1]its4  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 N:/$N@"Ge  
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。 **O4"+Xi8  
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: H\!u5o&}`  
cjO,#W0&f  
template < typename Right > `+/[0B=.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h Tn^:%(  
Right & rt) const )O%lh 8fI  
  { 9uREbip  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -nT+!3A8  
} 3/@'tLtN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )u&_}6z  
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。 9~mi[l~  
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。 `0Q:d'  
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。 7+u%]D!  
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。 OiY2l;68  
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? 0?t!tugG  
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: @w:sNXz-  
;h3*MR  
template < class Action > Xc5[d`]  
class picker : public Action :<IW'  
  { ikRIL2Y  
public : M+^K,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7"JU)@ U]  
  // all the operator overloaded 6YU2  !x  
} ; C5RDP~au  
uf)W? `e~  
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。 Lou4M  
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: .^.UJo;4G  
90aPIs-  
template < typename Right > 1,`x1dcO!A  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %dT%r=%Y  
  { {Q(6 .0R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P[nWmY  
} |2 wff?  
NV-9C$<n2!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /9w}[y*E  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 |H_)u  
;+b}@e  
template < typename T >   struct picker_maker ]:E]5&VwV}  
  { '\*Rw]bR|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c[y=K)<Z  
} ; FVQWz[N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %#QFu/l  
  { v,i:vT\~  
typedef picker < T > result; kdYl>M  
} ; #1bgV  
RLHe;-*b]I  
下面总的结构就有了: IfXLnD^||  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 fF[g%?w  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 rw\4KI@ L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {M~!?# <K  
至此链式操作完美实现。 hy)RV=X  
j'J*QK&Q  
\+AH>I;vO  
七. 问题3 5PL,~Y  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 n ~3c<{coZ  
t+(CAP|,  
template < typename T1, typename T2 > I3 x}F$^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  xBG1up<z  
  { "\=_- `  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >aWJ+  
} ,6buo~?W:  
gq@."wHU  
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: N8{>M,  
_5Ll L#)  
template < typename T1, typename T2 > F_Pd\Aq8  
struct result_2 t@HE.h  
  { anwn!Eqk"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7z,M`14  
} ; pq&c]8H  
_INUJc  
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? t2SZ]|C  
这个差事就留给了holder自己。 5#F+-9r  
    ` cv:p|s  
5UM[Iz  
template < int Order > 5,((JxX$  
class holder; H5I#/j  
template <> zXCIn  
class holder < 1 > tj&A@\/  
  { =% JDo  
public : sq^"bLw  
template < typename T > M#>GU<4"  
  struct result_1 } R/  
  { W[m_IY  
  typedef T & result; yN o8R[M  
} ; HY:@=%R  
template < typename T1, typename T2 > |#B"j1D,H  
  struct result_2 7A|jnm  
  { 4>E2G:  
  typedef T1 & result; @&W?e?O ~G  
} ; C(P$,;6  
template < typename T > ~<U3KB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t}FMBG o[  
  { +J4t0x  
  return (T & )r; !jW32$YTR  
} "%]dC {  
template < typename T1, typename T2 > Vwqfn4sx?i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >?'FH +2K  
  { ;~bn@T-  
  return (T1 & )r1; >D;hT*3  
} e`rY]X  
} ; >8tuLd*T  
yi?&^nX@9,  
template <> 7a<qP=J  
class holder < 2 > dW`D?$(@,  
  { \}=b/FL=U  
public : p o`$^TB^+  
template < typename T > lBdF9F<  
  struct result_1 Mt Z(\&~  
  { f.$o|R=v  
  typedef T & result; z)~!G~J]  
} ; Em;b,x*U  
template < typename T1, typename T2 > ]`XuE-Uh  
  struct result_2 4Dia#1$:J  
  { }BrE|'.j'  
  typedef T2 & result; gNd J=r4  
} ; YeLOd  
template < typename T > Sv@p!-m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1#<E]<='t  
  { }(K6 YL  
  return (T & )r; hI8C XG  
} g4 X,*H  
template < typename T1, typename T2 > #U}U>4'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d/>,U7eS[+  
  { ?Q3~n^  
  return (T2 & )r2; ks;wc"k"  
} H=#Jg;_w  
} ; 1znV>PO!  
2>k)=hl:  
R6XMBYK^  
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> >。 m4wTg 8LJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ["<(\v9P)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jTr 4A-"  
;NeP&)Td  
return l(i, j) = r(i, j); o z{j2%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) syf"{bBe  
Zg&\K~OC  
  return ( int & )i; uFWgq::\  
  return ( int & )j; tJPRR_nZv  
最后执行i = j; Wt fOE@h  
可见,参数被正确的选择了。 :(`>bY  
CJixK>Y^  
~bTae =FP  
-<!17jy  
YX VJJd$U  
八. 中期总结 3{:<z 4>{  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: rcmAVl:$>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ; ,<J:%s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }>~>5jc/Pg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &2=KQ\HO  
d %W}w.  
E$Pjp oQTf  
AsLjU#jn  
M%s$F@  
~vV )|  
九. 简化 [?@wCY4=  
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。 bV*zMoD#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A9Wqz"[  
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: l6c%_<P|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Lu39eO6  
  +-*/&|^等 \%Rta$ O?S  
2. 返回引用。 F ^t?*   
  =,各种复合赋值等 ,l .U^d6>  
3. 返回固定类型。 N%A`rY}u  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9[{>JRm.  
4. 原样返回。 `L#?eQ{  
  operator, chmJ|  
5. 返回解引用的类型。 j& iL5J;  
  operator*(单目) Q@wq }vc!  
6. 返回地址。 P`dHR;Y0  
  operator&(单目) @) ZO$h  
7. 下表访问返回类型。 `F\:XuY   
  operator[] mv*T=N8fC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kj!7|1i2  
  operator<<和operator>> Au} ;z6k  
^;$a_$ |  
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。 ]Y&)98  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |;9 A{#zM  
!u { "] T:  
template < typename Left > Z/kaRnG[@t  
struct value_return p_qm}zp  
  { :LiDJF  
template < typename T > Z3So|M{v  
  struct result_1 xY'qm8V  
  { CEuk1$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M:Y*Tb6w  
} ; tNuCxb-  
Ogke*qM  
template < typename T1, typename T2 > Lp`<L-s  
  struct result_2 aXbNDj ][  
  { OZ'.}((?n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )d(0Y<e @  
} ; kq%gY  
} ; =ym  
4^[}]'w  
dH2]ZE0V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Cld<D5\|f+  
6{+_T  
下面我们来剥离functor中的operator() ,3]?%t0xe  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w"a 9'r  
]LBvYjMY  
return l(t) op r(t) r*N~. tFo  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |3, yq^2  
return op l(t) 5+bFy.UW  
return op l(t1, t2) yMbcFDlBr  
return l(t) op S -6"f /  
return l(t1, t2) op ";_K x={  
return l(t)[r(t)] PG6L]o^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J7ktfyQ0W  
6I&j cHH  
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: a#Kmj 0  
单目: return f(l(t), r(t)); S@c\|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); x'2 ,sE  
双目: return f(l(t)); 4", )zDk  
return f(l(t1, t2)); 7.$]f71z  
下面就是f的实现,以operator/为例 1]>$5 1Q  
Qb?y@>-[  
struct meta_divide AGEZ8(h  
  { ByhOK}u;P4  
template < typename T1, typename T2 > 'je8k7`VA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gj[ >p=Wn  
  { WbQhl sc:  
  return t1 / t2; mX@j  
} mNx,L+ 3  
} ; *9dV/TT~f[  
gp$EXJ=  
这个工作可以让宏来做: W1?!iE~tO  
2 {mY:\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C!7U<rI  
template < typename T1, typename T2 > \ @1<omsl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #.)xm(Ys  
以后可以直接用 9 V=<| 2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8> Du  
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 d<^_w!4X}  
(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。。。) [_ M6/  
-_2Dy1  
dd \bI_  
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 '!wPnYT@D  
^V<J69ny|9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6%ZHP?  
class unary_op : public Rettype H_?;h-Y]  
  { 1UW s_|X!  
    Left l; e(}oq"'z  
public : \;-=ODC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} iN<(O7B;  
G-\<5]k]  
template < typename T > [i(Cl}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UsLh)#}h  
      { "JzfL(yt  
      return FuncType::execute(l(t)); /&D'V_Q`*  
    } j`2B}@2  
MV0<^/p|  
    template < typename T1, typename T2 > 4ef*9|^x#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a9#W9eP  
      { 20rN,@2<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n> MD\ZS  
    } N@cMM1  
} ; 5mI?pfm  
6Cl+KcJH  
v]WH8GI  
同样还可以申明一个binary_op 9U2Px$E  
ElQJ\%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uQ:Qb|  
class binary_op : public Rettype 6oj4Rg+(  
  { DUZQO{V  
    Left l; !Z U_,[  
Right r; "?i>p z  
public : Az U|p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MxY50 ^}(  
tCZpfZ@+=  
template < typename T > `GvA241  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tCWJSi`IJ  
      { <^ #P6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T?H\&2CLT  
    } ZJ^s}  
0SJ{@*  
    template < typename T1, typename T2 > _/|8%])  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G$cxDGo  
      { HG3.~ 6X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8W-]t1O%!  
    } }US7 N w  
} ; uyL72($  
&}zRH}s;  
w`M]0'zls  
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 OYBotk]{1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d4ic9u*D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (JevHdI*V  
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。 +->\79<#V(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4$%`Qh>yA  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 65lOX$*{-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  pz$_W  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) -{!&/;Z  
下面是修改过的unary_op :tKbz nd/  
ZR1+ O 8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > LPq2+:JpS  
class unary_op j,}4TDWa  
  { [FB&4>V/  
Left l; !\aV 0,  
  rwoF}}  
public : q1UBKhpnH  
5+`=t07^et  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }W1^t  
LlU' _}>  
template < typename T > '#H&:Htm;L  
  struct result_1 {b(rm,%  
  { ?LM:RADCm  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h>dxBN  
} ; ?4:rP@  
O-Dc[t%  
template < typename T1, typename T2 > gyC^K3}  
  struct result_2 HH7[tGF  
  { <R>Q4&we(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N vcHv7,  
} ; 9KXym }  
QS\Uq(Ja\  
template < typename T1, typename T2 > H]BAW *}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SAP;9*f1\  
  { 8AryIgy>@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D^n xtuT*  
}  ?J<T  
n9DbiL1{  
template < typename T > ~+<<bzY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g+.0c=G(  
  { T\jAk+$Jo  
  return OpClass::execute(lt(t)); mIRAS"Q!m  
} C}9Kx }q  
.U<F6I:<md  
} ; C]/&vh7ta  
FK6K6wU52m  
9MT3T?IS  
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 3#9uEDdE  
好啦,现在才真正完美了。 RXM}hqeG  
现在在picker里面就可以这么添加了: rxs8De  
B9}E {)T?  
template < typename Right > M=W 4:H,gx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YtMlqF  
  { )qmFK .;%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); goB;EWz  
} gd K*"U  
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。 J8J!#j.  
w3d34*0$  
^eobp.U  
|Hfl&3  
=C#*!N73  
十. bind G&jZ\IV  
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。 a/34WFC  
先来分析一下一段例子 5.dl>,  
KhrFg1|  
*(icR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Z&A0hI4d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 TQ?#PRB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 X>}@EHT  
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。 bGu([VB  
我们来写个简单的。 6i| ~7md,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ! j{CuA/  
对于函数对象类的版本: iyc$)"w  
O)`Gzx*ShU  
template < typename Func > v[VC2D  
struct functor_trait e]+7DE  
  { }Fm\+JOS   
typedef typename Func::result_type result_type; hD*(AJ  
} ; &5d\~{;  
对于无参数函数的版本: /w0w* n H  
,aWCiu}  
template < typename Ret > T ~h.=5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > t?HF-zQ  
  { #v+;:  
typedef Ret result_type; FJ}gUs{m  
} ; -qfnUh  
对于单参数函数的版本: $,@JYLC2  
y`6\L$c  
template < typename Ret, typename V1 > Gp8psH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fQO ""qh  
  { U:\p$hL9  
typedef Ret result_type; BtzYA"  
} ; F*,5\s<  
对于双参数函数的版本: mVt3WZa  
ncj!KyU  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #hy+ L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > AC'lS >7s  
  { >P<'L4;  
typedef Ret result_type; zC#%6@P\  
} ; 2 ZK%)vq0  
等等。。。 m2Q$+p@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tJAnuhX  
L?Cjo4xS  
template < typename Func > l/ QhD?)9  
struct func_return &y\igX1  
  { (Igu:=  
template < typename T > #n#HzbT  
  struct result_1 >x*)GPDa  
  { FllX za)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3 1k  
} ; >4M<W4  
>MPa38  
template < typename T1, typename T2 > DL1 +c`d  
  struct result_2 ~U3S eo }  
  { w{r8kH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Cg^:jd  
} ; TA|s@T{  
} ; ?9Ma^C;}  
 E>"8 /  
5D L,U(Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8gAu7\p}  
) P%4:P  
template < typename Func, typename aPicker > E<k ^S{  
class binder_1 <%&_#<C)  
  { hX3@f;[B2  
Func fn; Q vJZkGX  
aPicker pk; =|"= l1  
public : w&5/Zh[~~L  
ntZ~m  
template < typename T > "[.ne)/MC  
  struct result_1 + KP_yUq[  
  { xh r[ A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }#bZ8tm&  
} ; GMw)*  
*Dc@CmBr  
template < typename T1, typename T2 > YD9!=a$  
  struct result_2 X.eB ;w/}  
  { e5 3,Rqi)@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TRy^hr8~  
} ; Fpf><Rn  
G AEZY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7"a4/e;^  
"koo` J  
template < typename T > cJ/4G l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]!faA\1  
  { Zw24f1iY  
  return fn(pk(t)); 8i[LR#D)  
} N|<bVq%  
template < typename T1, typename T2 > [<S^c[47U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5*+I M*c  
  { gyFr"9';c  
  return fn(pk(t1, t2)); \Z'/+}^h  
} shzG Eb  
} ; uJ 8x  
#j.FJFGX  
#R<G,"N5  
一目了然不是么? b5S7{"<V  
最后实现bind mLaCkn  
61>f(?s  
N iISJWk6'  
template < typename Func, typename aPicker > `;/XK,m-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uY]T:UVk  
  { ]5)"gL%H`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .<.#aY;N  
} cmIT$?J  
WGMb8 /{$P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s`1^*Dl%+  
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。 /=/ HB  
](nH{aY!  
十一. phoenix AAo0M/U'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &?r*p0MQC  
snq;:n!   
for_each(v.begin(), v.end(), j%WY ,2P  
( Q1]Wo9j  
do_ *{nunb>WO  
[ O4!9{  
  cout << _1 <<   " , " xEC 2@J  
] $P;UoqG<&  
.while_( -- _1), 8W$L:{ez  
cout << var( " \n " ) H`5Ct  
) x=vK EyS@  
); BUDGyl/=  
X|Dpt2A=  
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: 0e\y~#-  
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 j/' g$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s>r ^r%uK  
那么我们就照着这个思路来实现吧: QoWR@u6a  
Y$+QNi  
lvPpCAXY  
template < typename Cond, typename Actor > wE4;Rk1  
class do_while `@MPkC y1  
  { T5q-" W6\  
Cond cd; r,"7%1I  
Actor act; :$2Yg[Zc3  
public : #h{Nz/h+  
template < typename T > r@Nl 2  
  struct result_1 bs P6\'\4  
  { IX.sy  
  typedef int result_type; N3Z@cp  
} ; yf?W^{^|  
^}hZ'<PK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]) =H  
m3luhGn  
template < typename T > AA2ui%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y{92Lym  
  { C#h76fpH  
  do i pwW%"6  
    { qw2)v*Fn  
  act(t); XECikld>  
  } s6/cL|Ex  
  while (cd(t)); 2m_H*1 HJ  
  return   0 ; 0mVuD\#=!  
} mt I MW9  
} ; 0Nt%YP  
3; A$<s  
nd;O(s;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kU1 %f o  
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。 7JS#a=D#  
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。 PU"S;4m  
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。 K.%z;( U  
下面就是产生这个functor的类: ?Nu#]u-  
NZfd_? 3  
'QR4~`6I  
template < typename Actor > ET3 ,9+Gj  
class do_while_actor !]G jIT]Oh  
  { 0JyqCb l  
Actor act; l@#b;M/  
public : K#@K"N =  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r_q~'r35_  
}H; ]k-)  
template < typename Cond > XHZLW h"gS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8;0 ^'Qr8  
} ; ~T7\8K+ $  
 7BS/T  
GBW 7Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9>IsqYc  
最后,是那个do_ 'f8 p7 _F  
kR_E6Fl  
m EFWo  
class do_while_invoker [?|5 oaK  
  { pj+tjF6Np  
public : 4L!e=>as"1  
template < typename Actor > [d\#[l_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E}t-N  
  { OoSa95#x  
  return do_while_actor < Actor > (act); =@%MV(  
} =^by0E2  
} do_; cmae&Atotw  
*%nX#mwz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @YsL*zw  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4 #G3ew  
最后来说说怎么处理break和continue [XxA.S)x3  
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。 *50ZinfoG  
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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