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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda '6; {DX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )/)[}wN;j  
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, ] E:NmBN<  
u`D _  
6%}`!_N<Mc  
` FOCX;  
  class filler @T:J<,  
  { <ZheWl  
public : 9 p{n7.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} JOJuGB-d  
} ; Bal e_s^  
n}t 9Nf_  
D,Gv nfY  
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: 8d_J9Ho  
tDRo)z  
2gh=0%|\gx  
V:>r6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]YtN6Rq/  
4wkv#vi7!-  
x;<0Gg~jB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `hdff0  
heL`"Y2'y>  
ZuybjV1/f6  
zyhM*eM.7  
二. 战前分析 ]E$NJq|  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Hqs!L`oW)  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 \Oq8kJ=  
.{\eco  
c?e-2Dp(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lg8@^Pm$r;  
  /* --------------------------------------------- */ ox%j_P9@:  
vector < int *> vp( 10 ); ge(,>xB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yQMwt|C4  
/* --------------------------------------------- */ e5 L_<V^Jo  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !Ve0:$  
/* --------------------------------------------- */ w;yzgj:n&f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #>("(euXMF  
  /* --------------------------------------------- */ VnVBA-#r|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #Tei0B7  
/* --------------------------------------------- */ 4>i\r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :\JCxS=EW  
ah hl  
YLi6G Y  
'?| 1\j  
看了之后,我们可以思考一些问题: JRw,${W  
1._1, _2是什么? }x\#ul)  
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。 tE_n>~Zs  
2._1 = 1是在做什么? E r%&y  
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。 [K$5 Rm5  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :CW^$Zvq  
IycZ\^5*-  
JPAjOcmU/  
三. 动工 ~HhB@G!3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: oe]* Q  
@, GL&$Y:W  
Q5T3  
"A"YgD#t  
template < typename T > QMz=e  
class assignment o+&Om~W  
  { s$isDG#Sr  
T value; _wK.n.,S~  
public : 5RN!"YLI3  
assignment( const T & v) : value(v) {} D$ K'Qk  
template < typename T2 > %L*EB;nK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OQ hQ!6  
} ; MGsQF#6]  
sWte&  
H" `'d  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fMg9h9U  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G9^`cTvv'8  
d/ ^IL*O  
(g@\QdH`|  
sFz0:SqhE  
  class holder 'Og@<~/Xy  
  { &&9 |;0 <  
public : <[)-Q~Gg5  
template < typename T > o& FOp'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const '~&W'='b;  
  { ZI!:  
  return assignment < T > (t); 4F|79U #  
} 9=ygkPY  
} ; Q}@t'  
O'wmhLa"W  
0fXMY-$I  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: p?y2j  
W+!UVUpW  
  static holder _1; |T""v_q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7j\^h2  
g,._3.D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 49Jnp>h  
而不用手动写一个函数对象。 &~P4yI;,  
9y*] {IY  
uKP4ur@1  
; zJb("n  
四. 问题分析 '_G\_h}5  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 /ovVS6Ai  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 tJ6@Ot  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ZX:rqc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r)5xS]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7x6 M]1F  
E)$>t}$  
五. 问题1:一致性 -_ I)5*N  
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?| I@KM2 KMN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z)^|.  
gQ{ #C'  
struct holder N x&/p$d  
  { 5U~KYy^v  
  // 9-c3@ >v  
  template < typename T > +-@n}xb@  
T &   operator ()( const T & r) const MT&aH~YB  
  { ]!/U9"_e"B  
  return (T & )r; 6#+&/ "*  
} 8D )nM|  
} ; 2xLtJR4L  
jjV'`Vy)  
这样的话assignment也必须相应改动: t`H1]`c?  
n>ui'}L  
template < typename Left, typename Right > 4$KDf;m@  
class assignment }pMVl  
  { {Ge{@1  
Left l; >)ekb7  
Right r; (+|+ELfqW  
public : *<xu3){:c  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oFU:]+.+D  
template < typename T2 > 4?+K `  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !{jw!bB  
} ; %VO+\L8Fs  
@JbxGi  
同时,holder的operator=也需要改动: N55F5  
t<Acq07  
template < typename T > !XtG6ON=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rC-E+%y  
  { {6ZSf[Y6B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i=Qy?aU?  
} d{7ZO#E  
))=6g@(  
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。 kg^0%-F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 TGF$zvd  
g5nJ0=9  
return l(rhs) = r; F\D iT|?}  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 0/su`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: MI `qzC*%  
z}MxMx c4h  
template < typename Tp > WA (x]""  
class constant_t B5z'Tq1  
  { \AwkK3  
  const Tp t; "A}sD7xy9  
public : lJdBUoO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n*7^lAa2  
template < typename T > :PT{>r[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ok_}d&A  
  { AO7[SHDZ  
  return t; hBX*02p   
} /2? CB\  
} ; ^K<3_D>1>  
t%Jk3W/f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YCDH0M  
下面就可以修改holder的operator=了 B.; qvuM~  
# sw4)*v  
template < typename T > VCWW(Y1Fd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `<nxXsLe  
  { qzZ/%{Ak  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2f[;U"  
} uY.Ns ?8  
{mJ' Lb0;  
同时也要修改assignment的operator() lbAhP+B  
Z5v dH5?!r  
template < typename T2 > lI?P_2AaS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } g=t`3X#d  
现在代码看起来就很一致了。 q!c=f!U?\l  
|]9@JdmV  
六. 问题2:链式操作 O>h`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u!K1K3T6k  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ,-Hj  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 +*8su5:[&@  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 c& ;@i$X(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @5^&&4>N  
M8~3 0L  
template < typename T > ,m{R m0  
struct result_1 \\R}3 >Wc  
  { bG]0|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Or? )Nlg6x  
} ; I!L J&>  
"J"=<_?  
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: v.|#^A?Qx  
(,h2qP-;ud  
template < typename T > (I$%6JO:  
struct   ref 3Z?ornS  
  { :(A&8<}-6  
typedef T & reference; {5Bj*m5  
} ; G=zNZ  
template < typename T > LTe ({6l0  
struct   ref < T &> >=0]7k;  
  { "K(cDVQ  
typedef T & reference; ^4fvV\ne_~  
} ; 3 2z4G =l  
67(s\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F1.Xk1y%  
)h,y Q`.  
template < typename T > I D_4M_G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q@wD@_  
  { 6bPxEILm  
  return l(t) = r(t); ?z.?(xZ 6  
} <YW)8J  
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。 -yf8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r.e K;  
uA#K59E+  
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 zpwoK&T+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: M[`[+5v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 A^,E~Z!x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A1prYD  
最后的布局是: 4J5zSTw  
                Add SZW_V6\t>  
              /   \ !MKecRG_  
            Divide   5 ?SNacN@r  
            /   \ qHub+"2  
          _1     3 jkL=JAcf~  
似乎一切都解决了?不。 <J<"`xKL  
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`0G.#  
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。 i9L]h69r  
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: D U\ytD`u  
/F;2wT;  
template < typename Right > + Tp% *  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VFf;|PHS  
Right & rt) const mS'Ad<  
  { ZR\N~.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A M[f  
} 3Rb#!tx9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D\_nqx9O  
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。 &)OI!^ (  
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。 g8.z?Ia#5Z  
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。 zwV!6xG  
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。 8|zavH#P  
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? 5a/A?9?,  
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: OdFF)-K >~  
~2k.x*$  
template < class Action > IVPN=jg?  
class picker : public Action ,y]-z8J  
  { 71@ eJQ  
public : U*~-\jN1pb  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *F%1~  
  // all the operator overloaded LG:k}z/T  
} ; S9!KI)  
W+a/>U  
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。 f!kZyD7  
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: y-26\eY^P  
Bug.>ln1  
template < typename Right > A8.noV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e#/&A5#Ya  
  { LY0f`RX*&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jVnTpa!A  
} y>=YMD  
HVus\s\&y%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &j: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。 Kn->R9Tl  
9;LjM ~Ct  
template < typename T >   struct picker_maker gfK_g)'2U  
  { <<LLEdB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _{`Z?lt  
} ; 5)< Y3nU~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /V*SI!C<f  
  { KNmU2-%l  
typedef picker < T > result; z6U'"T"a  
} ; DyqqY$ vH(  
In1{&sS  
下面总的结构就有了: b|-)p+ba  
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。 !(q@sw(  
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。 (xW+* %  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (qFZF7(Xa  
至此链式操作完美实现。 .T7CMkYt  
P-B5-Nz  
c/+6M  
七. 问题3 :oy2mi;  
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。 a2.6 S./  
d(|?gN^  
template < typename T1, typename T2 > /lR*ab  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /x@aAJ|  
  { JL4E`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K W&muD  
} ?<jWEz=  
)&T 5 /+  
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: FNUs .d"  
|kh{EUE ;  
template < typename T1, typename T2 > JYWoQ[ZO#>  
struct result_2 T/ECW  
  { p^ (Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k}:;`ST  
} ; +JYb)rn$^  
*@bz<{!  
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? q`mxN!1[  
这个差事就留给了holder自己。 v76P?[  
    ! 7V>gWhR  
47(_5PFb#  
template < int Order > b4wT3  
class holder; m7i_ Iv  
template <> :q3w;B~  
class holder < 1 > dBA&NW07  
  { 1\,k^Je7  
public : .WKJ37od  
template < typename T > MJX4;nbl  
  struct result_1 %Qz<Lk">.  
  { 5ph CEKt;  
  typedef T & result; 7*{l\^ism;  
} ; 6h5g!GQD  
template < typename T1, typename T2 > ].d%R a:{  
  struct result_2 %r.OV_04  
  { ]v}W9{sY  
  typedef T1 & result; dH5*%  
} ; 5uG^`H@X  
template < typename T > HqsqUS3[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <D:q4t  
  { nHeJ20  
  return (T & )r; yCR8c,'8  
} 4u*n7di$9d  
template < typename T1, typename T2 > >Z*b0j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v/xlb&Xx  
  { 7]Qxt%7/>  
  return (T1 & )r1; evZP*N~G  
} qJs_ahy(  
} ; B&B4 P  
;]xc}4@=mg  
template <> e8f 7*S8  
class holder < 2 > ;;i419  
  { 075IW"p'  
public : Y*pXbztP  
template < typename T > Zs t)S(  
  struct result_1 O7IYg;  
  { 5"40{3  
  typedef T & result; q p}2  
} ; (rJ-S"^u  
template < typename T1, typename T2 > a0]GQyIG  
  struct result_2 O[$X36z  
  { @i'D)6sC  
  typedef T2 & result; IAkQR0fcN  
} ; !wE% <Fh  
template < typename T > m4W (h6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Uu+ibVM$  
  { $X:,Q,?  
  return (T & )r; cM9> V2:P  
} Cp!9 "J:  
template < typename T1, typename T2 > yn+m,K/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K)x6F 15r  
  {  ^F?B_'  
  return (T2 & )r2; Am3j:|>*  
} h*KDZ+{)  
} ; +W1l9n*  
9wc\~5{li  
p cUccQ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 lMW6D0^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X`&Us  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: aBQ--Sz  
H/[(T%]o  
return l(i, j) = r(i, j); YH%U$eS#g  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NE`;=26c  
MW^FY4V1m  
  return ( int & )i; ZR3sz/ulLd  
  return ( int & )j; ~FI} [6Dd  
最后执行i = j; sX>|Y3S\U  
可见,参数被正确的选择了。 wrCV&2CG  
h$~$a;2cR  
H.n|zGQTB  
>d .|I&  
V^D 1:9i  
八. 中期总结 p+Bvfn  
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: uVZm9Sp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y8s-cc(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jMR9E@>~E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor KVoi>?a   
\(f82kv  
P:'y}a-  
bw#\"uJ  
rA_r$X  
I.6#>=  
九. 简化 UU =,Brb  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 hA~5,K0b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {;UBW7{  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: =o"sBVj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3@;24X  
  +-*/&|^等 ;P|v'NNI  
2. 返回引用。 ,qgR+]?({  
  =,各种复合赋值等 N~yGtnW  
3. 返回固定类型。 5FNf)F   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^&c|z35F  
4. 原样返回。 Zq}Cl'f  
  operator, '_=XfTF  
5. 返回解引用的类型。 .|kp`-F51  
  operator*(单目) |TBKsx8  
6. 返回地址。 {K=[Fu=  
  operator&(单目) FRE${~Xd  
7. 下表访问返回类型。 {-5 b[m(  
  operator[] '&xRb*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 a<D]Gz^h  
  operator<<和operator>> eY$Q}BcW  
g5&,l  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 @2$iFZq~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U &W}c^#  
q/tC/V%@(  
template < typename Left > }xzbg  
struct value_return p@xK`=Urb  
  { L@5g#mSl  
template < typename T > K* 0]*am|v  
  struct result_1 fm%-wUgj  
  { k{$Mlt?&-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {5:V hW}  
} ; 9o5_QnGE  
#T)gKp  
template < typename T1, typename T2 > !g-19at  
  struct result_2 8[z& g%u  
  { (svd~he2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V$ss[fX  
} ; (hX}O>  
} ; W%7m3/d  
cvf#^Cu   
IC7S +v  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vo DTU]pf  
t[L'}ig!q  
下面我们来剥离functor中的operator() *[_>d.i  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (PCv4:`g  
{utIaMb]&v  
return l(t) op r(t) M%2 F7 FY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !23#Bz7  
return op l(t) APksY!  
return op l(t1, t2) ^Ru/7pw 5  
return l(t) op pb5'5X+  
return l(t1, t2) op :3Z"Qk$uR  
return l(t)[r(t)] q y8=4~40  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C[O \aW  
8^N"D7{mO  
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: =2eG j'}  
单目: return f(l(t), r(t)); cy6 P=k *  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Qy@r&  
双目: return f(l(t)); d98ZC+q  
return f(l(t1, t2)); ?qQRA|n*  
下面就是f的实现,以operator/为例 }0Q6iHX@  
@GG Pw9a  
struct meta_divide vx_v/pD  
  { <3>Ou(F  
template < typename T1, typename T2 > cwxO| .m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \TrhJ  
  { F+S;u=CKx  
  return t1 / t2; l~M86 h  
} r,x;q  
} ; @3K 4,s  
%o +VZEH3  
这个工作可以让宏来做: d\V\,% &.  
k]"Rg2>%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V< @]Iv  
template < typename T1, typename T2 > \ fD<3Tl8U0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yl%F}kBR  
以后可以直接用 x=bAR%i~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @"H+QVJ@  
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 $IQ  !g  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 4 |N&Y  
zTP3JOe(  
c]W]m`:  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 *"Ipu"G5?  
U&/Jh^Yy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CBTa9|57  
class unary_op : public Rettype CV 4r31w  
  { 52>?l C  
    Left l; v>$GVCY  
public : d3(T=9;f2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 81/Bn!  
$_l@k=  
template < typename T > 3M(:}c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ewk62 {  
      { ue$\ i=jw  
      return FuncType::execute(l(t)); y2^r.6"O  
    } HT5G HkT  
>'8.>f  
    template < typename T1, typename T2 > A[ZJS   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o;\0xuM@  
      { @B~/0 9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .)B_~tct  
    } <Dt,FWWkv'  
} ; lvb0dOmY  
t@!X1?`w  
q0w5ADd  
同样还可以申明一个binary_op gNzQ"W=  
aIZ@5w"7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M>0=A  
class binary_op : public Rettype 2[Q*?N  
  { +8Zt<snG  
    Left l; yc4mWB~gyU  
Right r; *n2Q_o  
public : >3X!c"#l  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |z|5j!Nfh  
RWXj)H)w  
template < typename T > 'sY>(D*CQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sy'/%[+goJ  
      { FymA_Eq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,ibI@8;#~'  
    } yK0Q,   
@iy ^a  
    template < typename T1, typename T2 > oFHVA!lqe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [FC7+ Ey^  
      { U{LDtn%@h6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <k5FlvE2  
    } M,t8<y4 W/  
} ; naXo < B  
B8|=P&L7N  
Rmn|"ZK  
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 zV4%F"-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %7O`]ik:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) IL}pVa00{n  
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。 ,<|EoravH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g;\zD_":l  
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。。。 <hdR:k@ #  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PFG):i-?  
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) |>A1J:  
下面是修改过的unary_op <jw`"L[D  
}o=R7n%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > X5qU>'?`  
class unary_op EFf<| v  
  { ZGzrh`j{-  
Left l; \@['V   
  ^gH.5L0]gH  
public : p4W->AVv$  
68Wm=j.m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b\][ x6zJp  
2[9hl@=%  
template < typename T > ')bx1gc(?  
  struct result_1 zBB4lC{q  
  { y= cBpC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 05DK-Wh?  
} ; }N2T/U  
@a>+r1  
template < typename T1, typename T2 > TxN#3m?G  
  struct result_2 6N~~:Gt  
  { H=Yl @  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OjE wJ$$  
} ; rA8neO)  
Bu>srX9f  
template < typename T1, typename T2 > l0tMdsz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vj[ .`fY  
  { f Nm Sx  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); GZXUB0W\@)  
} [*vk&  
O#Xq0o  
template < typename T > 7,j}]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q++lgVh)E  
  { G5"UhnOD'  
  return OpClass::execute(lt(t)); RQ9fA1YP  
} rbO9NRg>  
,U],Wu)  
} ; *1ku2e]z  
-AD3Pd|Y[  
opte)=]J  
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 Ct|iZLh`j  
好啦,现在才真正完美了。 BGLJ>zkq  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3PpycJ}  
MHI0>QsI  
template < typename Right > SD8Q_[rY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t$]lK6  
  { TN.mNl%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Rl.3p<sX  
} +QtK "5M  
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。 'F5&f9 A  
_?Rprmjx}  
Jq<&`6hn  
LUHj3H  
}/SbmW8(1  
十. bind HB||'gIC  
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。 XcR2]\  
先来分析一下一段例子 XBF#ILJ  
3RXq/E  
CS:j->  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }_@*,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .,o=#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 wta\C{{  
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。 "n}J6   
我们来写个简单的。 Owo2DsT t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rt_%_f>qd  
对于函数对象类的版本: GXYmJ4wR  
[ZZ~^U5  
template < typename Func > _o'ii VDuD  
struct functor_trait d2Z5HFtY  
  { 1 }Tbp_  
typedef typename Func::result_type result_type; ; "ux{ .  
} ; 5qt]~v%y  
对于无参数函数的版本: 4fT,/[k?  
4;<?ec(dc  
template < typename Ret > +j1s*}8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "4<RMYQ  
  { ?S~HnIn  
typedef Ret result_type; Yev] Lp  
} ; ;ug& v C  
对于单参数函数的版本: sG=D(n1  
ONH!ms(kb  
template < typename Ret, typename V1 > Y4_/G4C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -+Axa[,5=  
  { lG I1LUo  
typedef Ret result_type; F=7X,hK  
} ; e=<knKc Q  
对于双参数函数的版本: !g  #  
]>tYU   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $5yH(Z[[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x{6KsYEY  
  { ;PCnEs  
typedef Ret result_type; VUpa^R  
} ; z#ab V1 Xi  
等等。。。 V7[6jW gH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy B 7zyMh   
9UsA>m.  
template < typename Func > )e(Rf!P{  
struct func_return Ls< ";QJc  
  { L.ScC  
template < typename T > HY0q!.qog  
  struct result_1 4y\qJw)~U  
  { Yz(k4K L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -^LUa]"E  
} ; 2~dUnskyy  
*oopdGue  
template < typename T1, typename T2 > !m"LIa#/Cs  
  struct result_2 KJn@2x6LP  
  { ZG[P?fM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FJ XYKpY[r  
} ; ^0)Mc"&{  
} ; I,TJV)B  
nGQc;p5;  
GKT2x '(e  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eRU0gvgLu"  
wNo2$>*  
template < typename Func, typename aPicker > f++MH]I;  
class binder_1 Ne<={u%  
  { ;;e\"%}@=q  
Func fn; '!eg9}<  
aPicker pk; Tzr_K  
public : [.J&@96,b  
I|zak](HU  
template < typename T > jf&B5>-x  
  struct result_1 \WS2g"(  
  { nhV\<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wcr3ugvT  
} ; 21NGsG  
PLD&/SgP*  
template < typename T1, typename T2 > L\0;)eJ#M  
  struct result_2 v.iHgh  
  { ot\  FZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SeuC7!q{  
} ; [|iWLPO1&k  
-R %T Dx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} o;'E("!<Z  
pK`1pfih  
template < typename T > k=]#)A(#C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y;Ez|MS   
  { X,5}i5'!  
  return fn(pk(t)); ')R+Z/hG.  
} E_q/*}]pE  
template < typename T1, typename T2 > \c ')9g@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o<h2]TN  
  { x[?N[>uw  
  return fn(pk(t1, t2)); @jL](Mq|]  
} CdBpz/  
} ; {F!/\ 2a  
TxJoN]Z.  
.lsD+}  
一目了然不是么? v~8Cp C  
最后实现bind 6jw9p+.  
9sP;s^#t7U  
#|PPkg%v<  
template < typename Func, typename aPicker > mpr_AL!ZO~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *wk?{ U  
  { 1Kjqs)p^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); # &,W x  
} ^C=dq(i=[  
n~"qbtp}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 O]4v\~@-j  
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。 ?"F9~vx&G  
agV z  
十一. phoenix &Fiesi!tET  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ux,?\Vd  
%p48=|+  
for_each(v.begin(), v.end(), qX[{_$^Q  
( &\>=4)HB;  
do_ a}e GB +  
[ d*YVk{s7V  
  cout << _1 <<   " , " (ZPl~ZO  
] Ypx5:gm|J  
.while_( -- _1), lw]uH<v  
cout << var( " \n " ) +>&i]x(b  
) +\doF  
); $:?Dyu(Il  
nTtE+~u  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: HNRAtRvnY  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor /[=Yv!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 S$O5jX 0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GE8.{P  
YQ$LU \:  
E<ILZpP  
template < typename Cond, typename Actor > `h|Y0x  
class do_while XDYQV.Bv  
  { Z0/$XS9|h;  
Cond cd; 6b7c9n Z  
Actor act; %[4u #G`  
public : s{Og3qUy  
template < typename T > ?f$U8A4lp  
  struct result_1 hj=qWGRgI  
  {  0ij YE  
  typedef int result_type; !kG|BJ$j  
} ; ih|;H:"^  
YV8PybThc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :GN++\ 1pw  
abAw#XQ8  
template < typename T > NEUr w/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VKtlAfXy~  
  { 04WxV(fo'  
  do p"FWAC!  
    { 48Jt5Jz_  
  act(t); A^E 6)A=  
  } ,(RpBTV  
  while (cd(t)); B^!-%_q  
  return   0 ; F( 4Ue6R  
} oiIl\#C  
} ; |ZM>UJ  
'`YZJ  
k*u6'IKi.4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -dWg1`;  
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。 3GNcnb  
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。 bsm/y+R  
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。 ]bAVOKm-  
下面就是产生这个functor的类: r7sA;Y\  
kS35X)-  
LzJ`@0RrX  
template < typename Actor > Go!{@ xx>  
class do_while_actor wMw}3qX$j  
  { o%f:BJS  
Actor act; vsyg u  
public : oY5`r)C7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} u|Oc+qA(  
c:52pYf+  
template < typename Cond > '=O1n H<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }a/z.&x]V  
} ; Q lA?dXQ  
)Fp$ *]|  
aNs8T`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 s_}6#;  
最后,是那个do_ +I-BqA9  
BzzZ.AH~  
{=\Fc`74  
class do_while_invoker eX>*}pI  
  { ij|>hQC5i  
public : yoJ.[M4q  
template < typename Actor > D)pTE?@W'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0 )cSm"s  
  { TpwN2 =  
  return do_while_actor < Actor > (act); o<iU;15  
} xkw=os  
} do_; _si5z  
3z, Ci$[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _;U%`/T b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |` ?&  
最后来说说怎么处理break和continue _G-y{D_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。  BdiV  
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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