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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda d[I}+%{[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &`[Dl(W  
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, g4*]R>f  
 zWIC4:  
w`J s "_\  
9l :Bum)9  
  class filler c~+l|r=u?  
  { q#N8IUN}4  
public : 3?GEXO&,E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p<3^= 8Y$  
} ; gyW##M@{  
v-@xO&<  
-?WhJ.U  
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: ,kKMUshBi  
t`X-jr)g  
fu95-)M  
xI7; (o"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "!6 Ax-'  
7$7Y)&\5 w  
QNH5Cq;Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 T=w5FT  
TY3WP$u  
n1xN:A  
xA9{o+  
二. 战前分析 fN TPW]  
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。 #Xc6bA&  
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 RvF6bIqo  
^\uj&K6l  
=%YU~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |8b*BnS  
  /* --------------------------------------------- */ KS/1ux4x  
vector < int *> vp( 10 ); $b/oiy!=|3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~E=.*: 5(  
/* --------------------------------------------- */ L+PrV y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X#mppMU  
/* --------------------------------------------- */ :*"0o{ ie  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~'e/lX9g-  
  /* --------------------------------------------- */ 6t|FuTC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); fRe$}KX  
/* --------------------------------------------- */ zM^ux!T=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); shwKB 5  
$*bd})y)I  
Y zXL8  
"|S \J5-%  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5Y 4W:S  
1._1, _2是什么? c_]$UM[7L  
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。 \ qc 8;"@  
2._1 = 1是在做什么? _W4i?Bde  
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。 :cmfy6h]  
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。 `7P4O   
/s>ZT8vaAs  
K4i#:7r'b  
三. 动工 k, )7v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Uc6BI$Fmz  
;SF0}51  
9KVeFl  
/H=fK  
template < typename T > zm}4=Kz}  
class assignment -Rhxib|<  
  { 9~DoF]TM  
T value; M=$y_9#  
public : AG2iLictv  
assignment( const T & v) : value(v) {} `Y-uNJ'.N  
template < typename T2 > 9)Y]05us  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pO$`(+q[  
} ; P$Y< g/s 4  
KL!k'4JNY  
VY$hg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lDNB0Ad  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |C@)#.nm[  
NjVuwIm+  
ehI*cf({  
O,ZvV3  
  class holder eMVfv=&L<3  
  { M ]W'>g)G  
public : A"k6n\!n;  
template < typename T > q[Hx y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g>x2[//pk  
  { k/O|ia 6  
  return assignment < T > (t); Qv,|*bf  
} ;VM/Cxgep  
} ; h{S';/=8  
ZPn`.Qc  
|cJyP9}n  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %up ]"L&i  
R>Fie5?  
  static holder _1; +O}6 8 N  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ck2O?Ne  
~" B0P>7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~d ~$fR  
而不用手动写一个函数对象。 gQgG_&xkC  
&@c=$+#C  
eCMcr !.  
+q"d=   
四. 问题分析 'O8"M  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 "{&\nt  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 gAC}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f GE+DjeA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {bl&r?[y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bgqN&J)Jr)  
U2=5Nt5  
五. 问题1:一致性 u}D.yI8  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ` #A&v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z_D8}$!  
/d9I2~}B  
struct holder S3i%7f^C?N  
  { BHOxwW{  
  // cfMj^*I  
  template < typename T > ^.&uYF&  
T &   operator ()( const T & r) const ;#I(ucB<  
  { [#$-kd~  
  return (T & )r; OqtQLqN  
} 9 bYoWw  
} ; 5Az=)q4Q  
cBBc^SR  
这样的话assignment也必须相应改动: R+#|<e5@%o  
E< "aUnI  
template < typename Left, typename Right > ,h5\vWZ  
class assignment DGj:qd(  
  { $SRpFz5y$  
Left l; <s2IC_f<+  
Right r; }RYr)  
public : 9e^[5D=L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZwB< {?  
template < typename T2 > Mi,yg=V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $FZ~]Ef  
} ; Q}d6+C  
hU3c;6]3  
同时,holder的operator=也需要改动: y!u)q3J0&  
z4b2t}  
template < typename T > [U]U *x  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const H ifKa/}P8  
  { n@XI$>B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8s-y+M@.  
} Ij` %'/J  
E?z3 D*U  
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。 YD H!N l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2Hw&}8  
iagl^(s  
return l(rhs) = r; I;<0v@  
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。 t,#7F$t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rCGXHbj%  
9+ nB;vA  
template < typename Tp > x2=Bu#Y  
class constant_t KV9'ew+M  
  { JGOry \  
  const Tp t; <qT[  
public : KiAWr-~gJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uf]S PG#/D  
template < typename T > ;{EIx*<d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6=U81  
  { 3}(6z"r  
  return t; c[J?`8  
} O B`(,m#  
} ; k\BJs@-  
\@;$xdA$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z<L}ur  
下面就可以修改holder的operator=了 ^MIF+/bQ  
+wc8rE6+W  
template < typename T > -} Zck1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )UbPG`x8  
  { a?jUm.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WD# 96V  
} ]xC#XYE:dy  
-{`8Av5)E%  
同时也要修改assignment的operator() v e($l"T  
(StX1g'  
template < typename T2 > %]7'2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } * N>n5B2  
现在代码看起来就很一致了。 Lh%z2 5t  
<}75Xo  
六. 问题2:链式操作 kvcDa+#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9<n2-l|)  
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。 m}A|W[p<  
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。 \ vn!SO7  
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。 )U12Rshl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ' ` _TFTO  
R!i\-C1 S  
template < typename T > f~Y;ZvB  
struct result_1 `eZzYe(N  
  { Jq>rA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /pY-how%!  
} ; OQW%nF9~  
eH HY.^|  
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-e_q  
riR(CJ}Ff  
template < typename T > &Va="HNKt  
struct   ref m tU{d^B  
  { $%BI8_  
typedef T & reference; tGE=!qk  
} ; {wy{L-X  
template < typename T > '0-YFx'U0V  
struct   ref < T &> nuKcq!L  
  { >|X )  
typedef T & reference; u9nJ;:  
} ; Su/8P[q_  
6VUs:iO1j5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J':X$>E|  
QC,fyw\  
template < typename T > GP>\3@>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Mj&G5R~_  
  { M*!WXQlud  
  return l(t) = r(t); :V3z`}Rl  
} JDJ"D\85  
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。 fmq''1u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (> W \Nf  
cY5w,.Q/!  
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 i0:1+^3^U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: kmUL^vF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 cX!C/`ew>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _01wRsm%2  
最后的布局是: Rh}}8 sv  
                Add \q($8<  
              /   \ 6r|=^3{  
            Divide   5 O 1D|T"@  
            /   \ oXjoQ  
          _1     3 IRGcE&m  
似乎一切都解决了?不。 [ *Dj7z t:  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Fc#Sn2p*  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 4O{G^;  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: OlB9z  
&~Pk*A_:  
template < typename Right > h@E7wp1'~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0kSM$D_  
Right & rt) const JK`$/l|7  
  { QChncIqc  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2eHVl.C5  
} 9: .m]QN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [YP{%1*RM  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 I_5/e> 9  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 `Xz!apA  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ^2H;  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 2"HTD|yy  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? r<'DS9m  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ; PncJe5x  
?JG^GD7D  
template < class Action > NXQ=8o9,9  
class picker : public Action N8pV[\f  
  { ;>>n#8`  
public : }K8e(i6z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L2+cVR  
  // all the operator overloaded RyP MzxV  
} ; 4(s HUWT  
mogmr  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 0^R, d M  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: PWZd<  
Q?;Tc.O"/  
template < typename Right > ^GAJ9AF@(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0 zK{)HZ  
  { .b+ix=:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H0#=oJr$)W  
} (:qc[,m  
/2zan}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > z~X/.>  
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"rpG>L  
l_/(J)|a  
template < typename T >   struct picker_maker Db<#gH  
  { E(j# R"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %0}^M1  
} ; v+"4YIN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ka!v(j{E  
  { g\fj6  
typedef picker < T > result; 4MS#`E7LrC  
} ; }rI:pp^KS  
GkX Se)#p  
下面总的结构就有了: t+}w Tis  
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。 GE(~d '  
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。 >9rZV NMU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7jIBE  
至此链式操作完美实现。 i ? ~-%  
w+>+hq  
Q8%_q"C  
七. 问题3 \$ipnQv  
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。 _ Lb"yug  
7Vsp<s9bj  
template < typename T1, typename T2 > m<hP"j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @]vY[O!&;  
  { @2/|rq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [K.1 X=O}  
} :${tts2g  
?:J_+? {E  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: }a||@unr  
/@k#tdj  
template < typename T1, typename T2 > lP3|h*  
struct result_2 ^" X.aksA  
  { 9Q%lS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X}v*"`@Q  
} ; -3R:~z^L  
? +L,  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? m+hI3@j  
这个差事就留给了holder自己。 X`KSj N&(  
    P[ WkW#  
3$nK   
template < int Order > 9pqsr~  
class holder; j4?Qd0z  
template <> 4u 6 FvN  
class holder < 1 > ::oFL#+  
  { I_<XL<  
public : e~SK*vR%]  
template < typename T > &/? Ct!_  
  struct result_1 ^ ~Eh+  
  { TC?B_;a  
  typedef T & result; TwPQ8}pj?  
} ; Reikf}9Q  
template < typename T1, typename T2 > x,,y}_YX  
  struct result_2 AU$~Ap*rsa  
  { .J)TIc__|A  
  typedef T1 & result; sgp.;h'  
} ; F3}MM dX  
template < typename T > -I|xW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Mj MDD  
  { etr-\Cp  
  return (T & )r; >ou= }/<  
} {Yj5Mj|#  
template < typename T1, typename T2 > #{8I FA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qNQ54#  
  { *p}mn#ru-  
  return (T1 & )r1; 8wsU`40=Q  
} )hZ7`"f,ZN  
} ; :(n<c  
=X4Fn^w"4O  
template <> DXLXGvcM  
class holder < 2 > Tc6cBe,  
  { G)Gp}4gV}  
public : d05xn7%!{  
template < typename T > #d-({blo<  
  struct result_1 ] 3{t}qY$A  
  { X.fVbePxUU  
  typedef T & result; ,9P-<P  
} ; $o[-xNn1  
template < typename T1, typename T2 > Y!<m8\  
  struct result_2 .k,j64 r  
  { Ei4^__g\'  
  typedef T2 & result; E3uu vQ#|  
} ; :; +!ID_  
template < typename T > ipv5JD[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g3tE.!a5-  
  { YN8x|DLi?  
  return (T & )r; {*yvvb  
} Fz7t84g(  
template < typename T1, typename T2 > op6]"ZV-C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^Oz~T|)  
  {  T~[:oil  
  return (T2 & )r2; ?@b6(f xX  
} {iD/0q  
} ; Fw<"]*iu  
,h*gd^i  
[b++bCH3  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 B7 %,D}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: UleT9 [M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: X7*F~LFr j  
>XgoN\w  
return l(i, j) = r(i, j); z=D5*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,->ihxf  
v vErzUxN  
  return ( int & )i; ,>j3zjf^  
  return ( int & )j; 6<&A}pp  
最后执行i = j; kF|$oBQ  
可见,参数被正确的选择了。 J n.7W5v  
1w>[&#7  
,P~e)<.  
\Id8X`,eD  
AwJg/VBo)  
八. 中期总结 UFB|IeX?q  
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: w~]2c{\Qz  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 u3h(EAH>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o-<i+To%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Za@\=}Tt  
ZX_QnSNZ?  
g#I`P&  
zdP?HJ=F  
Zo=,!@q(  
khX/xL  
九. 简化 G@s:|oe  
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。 #aqnj+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 BVal U  
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: ]5'*^rz ^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 AH,?B*zGj  
  +-*/&|^等 Zr}>>aIJ]k  
2. 返回引用。 Q4mtfpiDx  
  =,各种复合赋值等 48p3m) 5  
3. 返回固定类型。 ev&l=(hY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ckX8eg!f  
4. 原样返回。 I(6%'s2  
  operator, ~D5 -G?%$"  
5. 返回解引用的类型。 /IirTmFK  
  operator*(单目) m0G"Aj  
6. 返回地址。 oypLE=H  
  operator&(单目) 4f j}d.?  
7. 下表访问返回类型。 UB@(r86 d  
  operator[] uz8eS'8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Q}&'1J  
  operator<<和operator>> !+$qSD,%x  
!KV!Tkx h  
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。 <@7j37,R7V  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m#h`iW  
x.gzsd  
template < typename Left > q`AsnAzo&  
struct value_return PCCE+wC6  
  { _3 !s{  
template < typename T >  o]0E  
  struct result_1 @G& oUhS  
  { Mx}r! Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <,Gjo]z  
} ; F]OWqUV  
7gtaI3   
template < typename T1, typename T2 > X'd\b}Bm  
  struct result_2 K%9!1'  
  { drCL7.j#L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c'$y_]  
} ; hQ3@CfW  
} ; 6@Q; LV+  
Tu:lIy~A  
s2sJJdN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `~axOp9N  
S?DMeZ{:  
下面我们来剥离functor中的operator() j+.E#:tu"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @V4nc 'o.  
9 'X"a  
return l(t) op r(t) :4:U\k;QwA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1% @i4  
return op l(t) m[ S1  
return op l(t1, t2) ({4?RtYm  
return l(t) op kH06Cb  
return l(t1, t2) op Xk^<}Ep)c  
return l(t)[r(t)] y]Q/(O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] fN`Prs A  
rp ]H&5.*  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:  LWo)x  
单目: return f(l(t), r(t)); $SLyI$<gP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3&X5*-U  
双目: return f(l(t)); ]<},[s  
return f(l(t1, t2)); zll?/|%  
下面就是f的实现,以operator/为例 AfW:'>2  
787i4h:71  
struct meta_divide (!ud"A|ab4  
  { dDe$<g5L4  
template < typename T1, typename T2 > ud(w0eX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .>5E 4^$%  
  { FOa2VP%  
  return t1 / t2; neWx-O  
} c*8k _o,  
} ; <l)I% 1T_c  
<XpG5vV  
这个工作可以让宏来做: 'kCr1t  
P; =,Q$e8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \p izVt  
template < typename T1, typename T2 > \ $+ \JT/eG9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Jpe\  
以后可以直接用 }8'bXG+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) uQkFFWS  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ! "^//2N+,  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) jivGkIj!8  
grCz@i  
~ Q;qRx  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @}e5T/{X}T  
-[lOf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W GMEZx  
class unary_op : public Rettype (d5kD#.N  
  { A3e83g~L  
    Left l; gM#]o QOGE  
public : rcMSso2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /`B:F5r  
GA)t!Xg^  
template < typename T > 2G`tS=Un  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %,5_]bGvb  
      { bu r0?q  
      return FuncType::execute(l(t)); y[:xGf]8@  
    } M,9f}V)  
QK/~lN  
    template < typename T1, typename T2 > r`CsR0[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6M_,4> -  
      { dX~$#-Ad86  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |`6*~ciUV  
    } KP]{=~(  
} ; ZC:7N{a  
-]~vE fq+T  
(E?X@d iu  
同样还可以申明一个binary_op CrI:TB>/ "  
b$1W>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .qk_m-o  
class binary_op : public Rettype aRF}F E,u  
  { S6Fn(%T+9  
    Left l; 4XXuj  
Right r; 6` @4i'.  
public : ,O/ t6'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EG[Rda  
zU,Qph ,<  
template < typename T > ]728x["(19  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aaM76;  
      { aoVfvz2Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -9z!fCu3  
    } yd4\%%]  
},LO]N|  
    template < typename T1, typename T2 > Sr?2~R0&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iSg^np  
      { wXnluE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1z$K54Mj  
    } Zw<\^1  
} ; U}2b{  
CDU$Gi  
B78e*nNS#2  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 9d_ Zdc  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 YA[\|I33  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /I/gbmc)  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 FH}2wO~_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #XPY\n^k  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ~SN *  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 AeN$AqQd/  
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) -\V!f6Q  
下面是修改过的unary_op Ri mz~}+  
7)#8p @Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > qzt.k^'-^  
class unary_op wYAi-gdOi  
  { EAPjQA-B?  
Left l; Qt`;+N(  
  mW&hUP Rx  
public : &K.js  
Ufr,6IX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vle`#c.  
M\rZr3  
template < typename T > ' V#$PZx  
  struct result_1 +9!=pRq  
  { JRYCM}C]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; e"O c  
} ; R Q2DTQ-$  
a*(,ydF|L  
template < typename T1, typename T2 > @&xWd{8'  
  struct result_2 \\UOpl  
  { mx3p/p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ziTE*rNJ  
} ; zz_(*0,Qcr  
D(&XmC[\Y  
template < typename T1, typename T2 > `ZhS=ezgr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w1J%%//(h  
  { .:/[%q{k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gHmy?+)  
} O@-|_N*;K  
fx3oA}  
template < typename T > }u?DK,R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &\>.j|  
  { N,ysv/zq7  
  return OpClass::execute(lt(t)); z=1N}l~|*  
} Mv\]uAT`  
*1`q x+1  
} ; cl1>S3  
%s* F~E  
.hVB)@/  
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 o7sIpE9  
好啦,现在才真正完美了。 mGP&NOR0^y  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6O\a\z  
o/4U`U)Q0v  
template < typename Right > =+ALh-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +Jw+rjnP  
  { )y"8Bx=x4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y)uxj-G  
} :[d *  
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。 w tSX(LN Y  
7v]9) W=y  
Hkzx(yTi  
_MxKfah'  
?M9?GodbP.  
十. bind MN<uIqG  
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。 @5tGI U;1  
先来分析一下一段例子 BRTCo,i  
"(+p1  
N'n\_x  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  uq\[^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q/]t $  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u{8:VX  
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。 wn/Y 5   
我们来写个简单的。 #,CK;h9jy!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,-`A6ehg  
对于函数对象类的版本: I4(z'C  
^?R8>97_?  
template < typename Func > Gc,6;!+(  
struct functor_trait hQ\W~3S55  
  { lQKq{WLFx.  
typedef typename Func::result_type result_type; $A^OP{  
} ; k7)<3f3&S.  
对于无参数函数的版本: RfQ*`^D  
6rBP,\m  
template < typename Ret > t7 +U!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e N^6gub  
  { :rSCoi>K  
typedef Ret result_type; b*TQKYT  
} ; f^|r*@o  
对于单参数函数的版本: bsv!z\}  
%`\=qSf*  
template < typename Ret, typename V1 > 9}$'q$0R]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > IN?6~O p  
  { 89P'WFOFK  
typedef Ret result_type; se*!OiOt  
} ; ")i_{C,b^  
对于双参数函数的版本: aSt:G*a"  
l?O%yf`s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vVf%wei^#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o?/fObV@(  
  { B3Daw/G  
typedef Ret result_type; /3j3'~0  
} ; Kb~i9x&  
等等。。。 ",pd 9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k{J\)z  
TT^L) d  
template < typename Func > Y*0j/91  
struct func_return @y8) "m"  
  { ?/}-&A"  
template < typename T > [sZ ,nB/  
  struct result_1 AHet,N  
  { qo7jrY5G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h3j`X'  
} ; 7Cx-yv  
p%-;hL!  
template < typename T1, typename T2 > OZ4%6/  
  struct result_2 Le2rc *T  
  { q0KGI/5s4+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n!h952"  
} ; Ww =ksggpB  
} ; 6ag0c&k  
I[KAW"  
iQvqifDmh  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8qwPk4  
/ mwsF]Y  
template < typename Func, typename aPicker > Q*8efzgs|  
class binder_1 rw%OA4>  
  { jH[{V[<# X  
Func fn; o,!W,sx_  
aPicker pk; +HEL^  
public : ; ! B>b)%  
+r$VrNVs  
template < typename T > t;W'<.m_  
  struct result_1 @5{h+^  
  { p~z\&&0U0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )<`/Aaie  
} ; o$Z]qhq  
/;WFRp.  
template < typename T1, typename T2 > X4/3vY  
  struct result_2 S7B?[SPrN[  
  { e?<$H\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YbJB.;qK  
} ; Q #p gl  
@wh-.M D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]Uul~T  
< ;fI*km  
template < typename T > &X)^G#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JPq' C$  
  { i}~U/.P   
  return fn(pk(t)); 9n;6;K#  
} J )UCy;Y  
template < typename T1, typename T2 > +GT"n$)+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v dPb-z4  
  { 8>'vzc/* >  
  return fn(pk(t1, t2)); w%~Mg3|  
} .`^wRpa2M  
} ; `Gh#2 U  
^F87gow%`B  
8:k-]+#o  
一目了然不是么? Ex5 LhRe>=  
最后实现bind Nx<fj=VJ  
3u4P [   
JxQGL{) >  
template < typename Func, typename aPicker > ^@;P-0Sy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) du&9mOrr  
  { LuWY}ste  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6o~CX  
} gNSsT])  
]>,Lw=_[_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T26'b .  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 0(+dXzcwM  
Nh+XlgXG  
十一. phoenix #yOn /  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Q;=3vUN  
TeH_DVxj  
for_each(v.begin(), v.end(), N.-*ig.YR7  
( 9.Yn]O  
do_ -!X\xA/KN  
[ TJs~}&L  
  cout << _1 <<   " , " 0|FQIhVuY  
] <Gz*2i  
.while_( -- _1), 'Xg9MS&  
cout << var( " \n " ) k];fQ7}m<0  
) Yw,LEXLY  
);  8s>OO&  
|],ocAN{  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: :@J.!dokF  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor eKL3Y_5p@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9Nu:{_YoP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p0C|ECH  
bP{uZnOM2P  
7?2<W-n  
template < typename Cond, typename Actor > wg|/-q-  
class do_while !Z%pdqo`.  
  { VevDW }4q*  
Cond cd; xN44>3#  
Actor act; &Tk@2<5=  
public : !}L cJ  
template < typename T > 'Jl73#3  
  struct result_1 {r1}ACw{  
  { lVS.XQ2<  
  typedef int result_type; |%fM*F^7/  
} ; Mgg m~|9)  
=xM:8 hm  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Il$Jj-)  
9l}G{u9a  
template < typename T > A(wuRXnVWK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "SU O2-Gj  
  { ?V4bz2#!1O  
  do Cm#[$T@C  
    { io*iA<@Gx  
  act(t); $ cYKVhf  
  } jC L 1Bj  
  while (cd(t)); p-B |Gr|  
  return   0 ; cGS7s 8U  
} CF/8d6}Vf  
} ; F+?g0w['  
h|[oQ8)  
X>ck.}F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X5c)T}pyv  
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。 u51Lp  
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。 Pe?b# G  
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。 G*rlU  
下面就是产生这个functor的类: N_f>5uv  
t? [8k&Z  
;7N~d TBQ  
template < typename Actor > GaLQ/V2R  
class do_while_actor R9O1#s^  
  { JG=z~STz  
Actor act; )H- y  
public : /@+[D{_Fw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @;h$!w<  
?a'P;&@7  
template < typename Cond > yo_;j@BGR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  El |Y]f  
} ; xc_-1u4a9  
oE'Flc.  
D:Fi/JY~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 uui3jZ:  
最后,是那个do_ z;6,,  
6G]hs gro  
7r wNjY#  
class do_while_invoker X"O^4MnvI  
  { {}N=pL8MS  
public : i[m-&   
template < typename Actor > n$y@a? al  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const < <]uniZ\  
  { esK0H<]  
  return do_while_actor < Actor > (act); @&GfCg5Cb  
} Wtqv  
} do_; 8 ;o*c6+  
4 -Cca  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d^Zr I\AJ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 fm&pxQjg  
最后来说说怎么处理break和continue OzS/J;[PO[  
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。 pDM95.6   
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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