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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C|&tdh :g  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 y$R8J:5f  
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, 8?nn4]P  
]20:8l'  
M +OVqTsFU  
uQW)pD{_  
  class filler .:j{d}p}  
  { FAnz0p+t  
public : Bo "9;F  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3%)cUkD  
} ; w PR Ns9^  
LLTr+@lj  
QPf\lN/$4d  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: _;PQt" ]  
HKJCiQ|k  
;I*t5{  
kc2B_+Y1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0cHcBxdF  
Eg`~mE+a  
M$EF 8   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 QfEJU8/5d  
,9ueHE  
"QOQ  
PL= v,NB  
二. 战前分析 vb~%u;zrC@  
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。 ;&j'`tP  
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 >k"O3Pc@  
SdlO]y9E  
O<s7VHj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); . \a+m  
  /* --------------------------------------------- */ ]x metv|7  
vector < int *> vp( 10 ); 55O}SUs!P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); VjWJx^ZL#  
/* --------------------------------------------- */ i<Ms2^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q<E7q Y+  
/* --------------------------------------------- */ c/K#W$ l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); eW8cI)wU  
  /* --------------------------------------------- */ !b`fykC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Zl3l=x h  
/* --------------------------------------------- */ F[\T'{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t_Eivm-,B  
js"Yh  
c:K/0zY  
zdJPMNHg  
看了之后,我们可以思考一些问题: Nt8"6k_  
1._1, _2是什么? $HQ~I?r{Hf  
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。 Q I";[  
2._1 = 1是在做什么? wBpt W2jA  
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。 ia\Gmh  
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。 \xS X'/G  
h:pgN,W}  
PNAvT$0LaZ  
三. 动工 "T5jz#H#/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qOG@MR(5  
ByjfPb#  
15{^waR6  
3|$?T|#B  
template < typename T > RgoF4g+@  
class assignment i%133in  
  { L?u {vX  
T value; \)28,`  
public : h:Gs9]Lvtv  
assignment( const T & v) : value(v) {} c= 2E/x?  
template < typename T2 > C3 "EZe[R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <IR@/b!,  
} ; qsp3G7\'=  
vh Oh3  
E~q3o*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ds] .Ae  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0i[t[_sce  
bP$e1I3`  
7x`$ A  
eW.qMx#:od  
  class holder E*)A!2rlK  
  { _\4r~=`HQ  
public : _~Od G  
template < typename T > aEdMZ+P.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const VT>-*  
  { d >L8S L  
  return assignment < T > (t); FsUH/Y y  
}  P:6K  
} ; jR1^e$  
rs4:jS$)  
>%6j-:S  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: # d"M(nt  
0 F8xS8vK+  
  static holder _1; kN 2mPD/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CPa+?__B  
GX19GI@k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~C 3 Y/}  
而不用手动写一个函数对象。 j*8Ze!^  
%zc.b  
G{.=27  
XKp(31])  
四. 问题分析 2 br>{^T  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 KX x+J}n  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 n)cc\JPQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 71Q`B#t0'Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mn1!A`$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 t`&mszd~T  
s7E %Et  
五. 问题1:一致性 fC^d@4ha  
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?| ajRht +{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q >yj<DR  
m?Jnb\0  
struct holder =WCE "X  
  { dh}"uM}a  
  // L9hL@  
  template < typename T > _j$V[=kdM/  
T &   operator ()( const T & r) const X%!?\3S  
  { sk5=$My  
  return (T & )r; OvdBUcp[  
} +:#g6(P]  
} ; n>^9+Rx|i  
78T;b7!-C  
这样的话assignment也必须相应改动: ]mJ9CP8P1c  
5FJ%"5n&  
template < typename Left, typename Right > 5-a^Frmg#"  
class assignment mMZ=9 ?m  
  { WZA1nzRc  
Left l; +7"UF) ~k  
Right r; T8LvdzS  
public : \8Ewl|"N:u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S]ndnxy"b  
template < typename T2 > $m.'d*e5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JKYtBXOl  
} ; M9Z9s11{H  
pOy(XUV9O  
同时,holder的operator=也需要改动: S-6i5H"B&  
|a1zJ_t4  
template < typename T > U GOe(JB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]w)uo4<^J  
  { (s1iYK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); F":dS-u&L  
} 1:h(8%H@"  
y#ON=8l  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 _n*gj-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 '+|uv7|+v  
<+ <o X"I  
return l(rhs) = r; 6jal5<H  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 yh4%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: BaCzN;)  
' wLW`GX.  
template < typename Tp > 4mGRk)hk:>  
class constant_t ,({% t  
  { <p_2&& ?  
  const Tp t; |<YF.7r;  
public : Q>=/u-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 48GaZ@v  
template < typename T > U$ZbBVa`~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const H'2o84$  
  { R'1"`@f G  
  return t; Zg])uM]\2i  
} Wu?[1L:x  
} ; h=cA]^:=  
a'G[ !"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [/cJc%{N  
下面就可以修改holder的operator=了 K!88 Nox(  
WdrMp  
template < typename T > B8-Y)u1G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const MIv,$  
  { Bm^8"SSN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); P_N},Xry  
} \cAifU  
,+g0#8?p^x  
同时也要修改assignment的operator() sMw"C~XL  
}Oy/F  
template < typename T2 > >F!X'#Iv  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~;uW) [  
现在代码看起来就很一致了。 0c#|LF_  
X`}4=>  
六. 问题2:链式操作 X0m6<q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wB*}XJah  
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。 P6ugbq[x#e  
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。 IC.R4-  
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。 6}mSA@4&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6<Zk%[7t  
kL}*,8s{  
template < typename T > zL:k(7E  
struct result_1 -F-,Gcos  
  { E+aE5wmr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <C7/b#4>\  
} ; NEMC  
rOq>jvy  
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: +?[iB"F  
cNuBWLG  
template < typename T > '~Gk{'Nx"  
struct   ref )RwO2H  
  { Ru`7Xd.  
typedef T & reference; Bdf]?s[]  
} ; kv3V|  
template < typename T > /\uW[mt  
struct   ref < T &> |Q~5TL>b  
  { 6?jSe<4x  
typedef T & reference; W#[3a4%m  
} ; ^cYt4NHXn  
PxZMH=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xXc3#n  
/T/7O  
template < typename T > t.m C q 4{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <3aW3i/jTc  
  { X1~ B  
  return l(t) = r(t); a{8g9a4  
} {nmBIk2v  
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。 x\XOtjJr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0Z~G:$O/i  
y <21~g=  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 EY 9N{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: sr,8Qd 0M  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 h7W<$ \P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 B6a   
最后的布局是: ,!g%`@u  
                Add <)9E.h  
              /   \ mMV -IL  
            Divide   5 Q |J$ R  
            /   \ HTUY|^^D  
          _1     3 G-Ju`.  
似乎一切都解决了?不。 5U&?P   
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。 &8wluOs/5  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 3sq(FsT  
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: J#& C&S 2  
'@+a]kCMev  
template < typename Right > d#G H4+C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const o8lwwM*  
Right & rt) const -nrfu)G  
  { v/lQ5R1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }fKpih  
} 27KfT] =  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a7Rg!%r  
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。 UKxeN[fv  
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。 s\dF7/b  
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。 G_a//[p  
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。 m`lsUN,  
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? Z}'"c9oB  
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: BAS3&fA  
i^'Uod0d.  
template < class Action > @z)_m!yV1  
class picker : public Action ${%*O}$  
  { ~'l.g^p bv  
public : *b0f)y3RV  
picker( const Action & act) : Action(act) {} P*;zDQy  
  // all the operator overloaded 0if~qGm=!  
} ; PXYo@^ 3  
9fL48f$  
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。 w oSI 2i  
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: "ewB4F[  
^g56:j~?  
template < typename Right > =-qv[;%& 6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #I.Wmfz  
  { n7 S~n k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4^O'K;$leD  
} Mz sDDP+h  
hVcV_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > u*$ 1e  
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}{$'#DV2  
:2fz4n0{/  
template < typename T >   struct picker_maker B3^4,'  
  { 3;J)&(j0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {~ngI<  
} ; A;A>Q`JJF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > to  
  { c|'hs   
typedef picker < T > result; }~RH!Q1  
} ; ,4wZ/r> d  
Dab1^H!KT  
下面总的结构就有了: OW12m{  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 b}[W[J}`  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 vK?{Z^J][  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .{1MM8 Q  
至此链式操作完美实现。 PiRbdl  
f`j RLo*L  
v5 yOh5  
七. 问题3 R3$K[Lv,  
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。 2Xm\;7  
3'WS6B+  
template < typename T1, typename T2 > rtz%(4aS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X192Lar  
  { =kspHP<k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v?7.)2XcX  
} f&S,l3H<  
h.6yI  
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: 7='M&Za  
U9KnW]O%"  
template < typename T1, typename T2 > ,&sBa{0  
struct result_2 9* %Uoy:  
  { "(+ >#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 46dh@&U  
} ; EnrRnVB  
RJ%~=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? l*]L=rC  
这个差事就留给了holder自己。 By 8C-jD  
    ^L;`F  
yp=2nU"o  
template < int Order > MOFIR wVZ+  
class holder; ^6~CA  
template <> Xa2QtJq  
class holder < 1 > (l.`g@(L  
  { wK[xLf  
public :  [;D4,@A  
template < typename T > H5Rn.n(|  
  struct result_1 i>S /W!F  
  { : /9@p  
  typedef T & result; }Jgz#d  
} ; ] y, 6  
template < typename T1, typename T2 > :G|Jcl=r  
  struct result_2 R4"g? e  
  { 1e;^Mz B"  
  typedef T1 & result; -, ~n|ceI  
} ; (d[)U<  
template < typename T > _wg6}3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LmLV2f  
  { >Z?3dM~[  
  return (T & )r; AO9F.A<T5  
} X.,1SYG[  
template < typename T1, typename T2 > L!-@dz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tLpDIA_8  
  { 4 ~17s`+  
  return (T1 & )r1; E#_TX3B   
} Y XH9Q@Gn  
} ; 6ZVJ2xs[%  
!9i,V{$c`"  
template <> :<s)QD  
class holder < 2 > +EcN[-~  
  { x~}RL-Y2o  
public : Q^8C*ekfg!  
template < typename T > v"L<{HN  
  struct result_1 2Ni$ (`"  
  { Jjz:-Uqq2  
  typedef T & result; +E QRNbA  
} ; xv9Z~JwH  
template < typename T1, typename T2 > c{j0A;XMS  
  struct result_2 H~@E&qd  
  { 2-u>=r0L  
  typedef T2 & result; QhK]>d.  
} ; Gu&?Gn oc  
template < typename T > fw_V'l#\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `ejE)VL=8h  
  { 2_0OSbFv'P  
  return (T & )r; UGEC_  
} q]tPsX5{*  
template < typename T1, typename T2 > J;+iW*E:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L '342(  
  { 3a_S-&?X  
  return (T2 & )r2; jjkiic+tDN  
} :a}hd^;[%8  
} ; HW{osav9  
LN?f w  
7,_N9Q]rB  
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> >。 K!k,]90Ko  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JcZs\ fl9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: mz[rB|v"/7  
w/N.#s^  
return l(i, j) = r(i, j); G;FY2;adK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) q?&vV`PG5  
Tm@mk  
  return ( int & )i; y&A*/J4P  
  return ( int & )j; .8l\;/o|  
最后执行i = j; \Btv76*,  
可见,参数被正确的选择了。 &D uvy#J  
IyYC).wU}  
T<DQi  
_I~W!8&w>  
CO1D.5  
八. 中期总结 1A">tgA1  
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: @Wy>4B^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T?)?"b\qz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :=^JHE{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %? _pSH}$!  
) ]U-7  
1,Uv;s;{  
x\!Qe\lE  
)`^t,x<S  
d$kGYMT"  
九. 简化 y_38;8ex  
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。 "W|Sh#JF  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3IZ^!J  
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: 7Rk eV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |~W!Y\l-  
  +-*/&|^等 YrjF1hJ  
2. 返回引用。 -d6| D?}S  
  =,各种复合赋值等 H |Z9]+h)7  
3. 返回固定类型。 t*82^KDU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #5N#^#r"  
4. 原样返回。 MV H^["AeR  
  operator, d5%A64?  
5. 返回解引用的类型。 "MKgU[t  
  operator*(单目) "o`N6@[w^  
6. 返回地址。 8,#v7ns}#  
  operator&(单目) a84^"GH7  
7. 下表访问返回类型。 `pE~M05  
  operator[] %.BbPR7?h  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 a{QHv0goG  
  operator<<和operator>> .#6Dad=S*  
<u*~RYA2  
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。  s6rdQI]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M/ 0!B_(R  
P8Fq %k  
template < typename Left > d /jO~+jP  
struct value_return  .-'  
  { Gb<)U[Hfd  
template < typename T > t%n1TY,  
  struct result_1 UBrYN'QRNt  
  { Ja| ! fT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,-&ler~[  
} ; VieC+Kk  
$[6:KV  
template < typename T1, typename T2 > _LFZ0  
  struct result_2 !!b5vzyve  
  { jnYFA[Ab  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; OnC|9  
} ; )$I;)` q  
} ; DHW;*A-  
~#&bDot  
H ZIJKk(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3lqR(Hh3  
.%h.b6^  
下面我们来剥离functor中的operator() B9/x?Jv1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: '%yWz)P  
s@E "EWp0  
return l(t) op r(t) X5cl'J(j9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) bBc<yaN  
return op l(t) 0R >M_|  
return op l(t1, t2) [iwn"e  
return l(t) op [bIdhG  
return l(t1, t2) op M])Y|}wv8  
return l(t)[r(t)] ((\s4-   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 81fpeoNO  
G%  
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: En&ESW N  
单目: return f(l(t), r(t)); Pq>r|/~_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {v}f/ cu  
双目: return f(l(t)); o> WH;EBL  
return f(l(t1, t2)); r;t0+aLc*  
下面就是f的实现,以operator/为例 .vj`[?T  
S " R]i  
struct meta_divide PGsXB"k<8  
  { iE, I\TY[  
template < typename T1, typename T2 > r ioNP(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .dt7b4.kd  
  { _$s9o$8$  
  return t1 / t2; L"&j(|{  
} XL>c TM  
} ; '^'vafs-/@  
V]tuc s  
这个工作可以让宏来做: Lo\+T+n  
y5 $h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ J4#t1P@Na  
template < typename T1, typename T2 > \ Eg-3GkC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; B\wH`5/KW  
以后可以直接用 7c1xB.g   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Gy hoo'<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 r`pg`ChHv  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) %<CahzYc6  
Wp`wIe6  
_(&^M[O  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 QU_O9 BN  
WLd{+y5#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fd":\7p  
class unary_op : public Rettype R"EX$Zj^E  
  { $-[V)]h  
    Left l; Q<3=s6@T  
public : XZLo*C!MG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @tWyc%t  
ME7jF9d  
template < typename T > bYGK}:T8U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rn#FmM  
      { :3M2zV cf  
      return FuncType::execute(l(t)); Q3vC^}Dmr  
    } 4d#w}  
L}*:,&Y/  
    template < typename T1, typename T2 > {O9CYP:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [x ?38  
      { JziuwL5,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Lg0Vn&k  
    } tT'*Uu5  
} ; T$5u+4>"  
?2zVWZ  
\ce (/I   
同样还可以申明一个binary_op `[p*qsp_  
Fq>=0 )  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R5c Ya  
class binary_op : public Rettype 47.c  
  { GoP,_sd\O  
    Left l; ~F[}*%iR  
Right r; &Ed7|k]H  
public : _fx0-S*$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zZ &L#  
D1o<:jOj  
template < typename T > k #y4pF_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;UTT>j  
      {  17AJT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Dj}n!M`2I  
    } mr dG- t(k  
rxH*h`Xx@  
    template < typename T1, typename T2 > 9otA5I^v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~G|un}g=  
      { SN+B8*!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qP{S!Z(  
    } C` ?6`$Y  
} ; S*-n%D0q5  
k~Qb"6n2  
7\m.xWX e  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 sVtx h]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <`,pyvR Kv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4A^=4"BCV  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 !Z[dK{ f"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! eIBHAdU+g/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 .|[ZEXq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 EN />f=%  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) @ c,KK~{  
下面是修改过的unary_op Bf33%I~  
'2mR;APz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }6ObQa43   
class unary_op Rp$t;=SMD  
  { MF:]J  
Left l; VN`T:!&  
  =!u9]3)  
public : Rj 2N+59rg  
2 g5Ft  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Jlw%t!Kx  
/z:pid,_0  
template < typename T > g /D@/AU1u  
  struct result_1 VP[ -BK[  
  { XDs )  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1T:M?N8J  
} ; \?uaHX`1  
I;H6E  
template < typename T1, typename T2 > dzJ\+ @4  
  struct result_2 CA%p^4Q  
  { rI34K~ P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c&r8q]u  
} ; 1-[~}  
gM_z`H 5[!  
template < typename T1, typename T2 > mi9BC9W(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $ZX^JWq  
  { F F<xsoZJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); KNT(lA0s  
} a)J3=Z-  
#v!(uuq,  
template < typename T > EOJk7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (O{5L(  
  { <Y~?G:v6+  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4a3Xz,[(a  
} v,t;!u,40  
&2IrST{d:V  
} ; E*VUP 5E  
Q- ( [3%  
AZ' "M{wiI  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug tYV%izE  
好啦,现在才真正完美了。 /MFy%=0l  
现在在picker里面就可以这么添加了: YI05?J}  
~Wy&xs ZH  
template < typename Right > f>.A^?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U:6 J~  
  { [U+6Tj,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fy|ycWW>8  
} BG:l Zj'I  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6&/H XqP  
F02S(WWo;  
b]S4\BBT  
 .b] 32Ww  
W+k`^A|@  
十. bind P Z5BtDm  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 w5*?P4P  
先来分析一下一段例子 P<P4*cOV  
)zw}+z3st  
B.wihJVDg  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V_Z~$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MgJiJ0y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Mda~@)7$  
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。 MQ;c'?!5[!  
我们来写个简单的。 \2cbZQx  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jP'.a. ^o$  
对于函数对象类的版本: wI'8B{[  
yNp l0 d  
template < typename Func > 3/a$oO  
struct functor_trait Co6ghH7T  
  { weQC9e~d{-  
typedef typename Func::result_type result_type; I)$`@.  
} ; e='bc7$  
对于无参数函数的版本: lK;/97Ze  
Z9-HQ5>  
template < typename Ret > _Eq*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e*5TZ7.  
  { qc^ u%  
typedef Ret result_type; \+OP!`  
} ; \m @8$MK  
对于单参数函数的版本: b|U48j1A  
z 9mmZqhK\  
template < typename Ret, typename V1 > gs;3NW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > z_fR?~$N2  
  { ,a_F[uK  
typedef Ret result_type; &W/C2cpmR  
} ; i<<NKv8;  
对于双参数函数的版本: B"N8NVn  
f:5(M@iO.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O[+![[N2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KQsS)ju  
  { 9( ;lcOz  
typedef Ret result_type; a<+Qw'  
} ; $<^4G  
等等。。。 ]'Y vI! r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y- S]\tu  
;)ff Gg>  
template < typename Func > K{[ySB  
struct func_return dRg1I=|{_  
  { 51.! S  
template < typename T > rAqg<fR*  
  struct result_1 (1e;7sNG@  
  { + >o/Ob  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1g`$[wp|  
} ; i9}n\r0=c  
b~\gV_Z  
template < typename T1, typename T2 > zo66=vE!  
  struct result_2 [uOW\)`  
  { ,=KJ7zIK?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }N; c  
} ; :32  
} ; M ,.++W\  
9:0JWW^so  
yO Cv-zm  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `X?l`H;#  
%XGwQB$zk8  
template < typename Func, typename aPicker > IQ$l!)  
class binder_1 Nx4_Oc^hY  
  { 2%g)0[1  
Func fn; }vBk ,ED  
aPicker pk; [.tqgU  
public : 6L@g]f|Y@  
e"en ma\_  
template < typename T > 4)Y=)#=  
  struct result_1 "El$Sat`  
  { vG WX=O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8EZ"z d`n/  
} ; yBO88rfh>  
xy`aR< L  
template < typename T1, typename T2 > b\~rL,7(  
  struct result_2 $5nOiaQL  
  { ,vP9oY[n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *=}$@O S  
} ; ~V3pj('/)'  
,c_[`q\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} o2?[*pa  
(_-<3)q4  
template < typename T > j<!rc>)2+L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p"ht|x  
  { ~]?Q'ER  
  return fn(pk(t)); YhFB*D;  
} %,%s09tO  
template < typename T1, typename T2 > 7QL>f5Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dix\hqZ  
  { +g ovnx  
  return fn(pk(t1, t2)); t6_6Bl:  
} H?ssV^k  
} ; oz%ZEi \bW  
D8slSX`6j  
u$x H iD  
一目了然不是么? '#[U7(lIQ  
最后实现bind $6atr-Pb  
u*`acmS>N  
a?E]-Zf  
template < typename Func, typename aPicker > mIq6\c$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <||F$t  
  { 34U/"+|z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |//cA2@.  
} V| z|H$-  
y!GjC]/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y.5mYQA4=[  
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。 Z'<=06  
Wcn3\v6_  
十一. phoenix >[,Rt"[V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;Avd$&::  
hf0G-r_ow  
for_each(v.begin(), v.end(), o\h[K<^>)  
( K+Al8L?K_  
do_ T^S|u8f  
[ #*#4vMk<  
  cout << _1 <<   " , "  IPa08/  
] W&}YM b  
.while_( -- _1), u-Ct-0  
cout << var( " \n " ) z,}1K!  
) :+ @-F>Q  
); Q[scmP^$^  
I>bLgt]u3  
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: e"hm|'  
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 PHi'&)|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 REB8_H"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: lZV]Z3=p'0  
+|r;t  
jii2gtu'U  
template < typename Cond, typename Actor > !0c7nzjm  
class do_while >BMJA:j  
  { &5Ea6j  
Cond cd; cQzd0X  
Actor act; )Ac8'{Tq/  
public : j#Ly!%dp  
template < typename T > 5|x&Z/hL  
  struct result_1 7!hL(k[  
  { 6Bmv1n[X^h  
  typedef int result_type; }lML..((1  
} ; 7'7bIaJk  
3 l->$R]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kI]i,v#F  
~xGWL%og  
template < typename T > HcUivC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 39S}/S)  
  { ii2X7Q  
  do a2v UZhkR  
    { jWiZ!dtUZ  
  act(t); Lg|j0-"N  
  } `x~k}  
  while (cd(t)); F0o7XUt  
  return   0 ; k^z)Vu|f.  
} .hn{m9|U  
} ; pnca+d  
)"|'=  
(k6=o';y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /],:sS7  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 P9:7_Vc  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 !w]!\H  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 y1c Aw   
下面就是产生这个functor的类: 6=Kl[U0Y  
RZjTUMAz4  
[WXtR  
template < typename Actor > dE_BV=H{  
class do_while_actor ,[,+ _A  
  { yx3M0Qo  
Actor act; g~h`wv'  
public : '`T.K<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} v+znKpE  
^TVy :5Ag  
template < typename Cond > <5@+:7Dv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 50rCW)[#  
} ; =bded(3Z  
W>K2d  
zv  <,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Of7j~kdh83  
最后,是那个do_ 7n,nODbJ  
3F5r3T6j}  
vUS$DU F  
class do_while_invoker Ec8Y}C,{7<  
  { Ayc}uuu  
public :  ?Vbe  
template < typename Actor > 9Vxsv*OR,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $.R$I&U  
  { r&A#h;EQX2  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3lM mSKN  
} g v&xC 6>  
} do_; +z+25qWi  
^(V!vI*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Yt++  ?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;EW]R9HCH  
最后来说说怎么处理break和continue ~PHAC@pU  
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。 W!4GL>9m}A  
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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