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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /a%KS3>V*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 cX"G7Bh  
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, vUfO4yfdg  
5xv,!/@  
Fs9W>*(  
#,Bj!'Q'-  
  class filler q5gP~*?  
  { MVuP |&:n  
public : 7X:hIl   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ypT9 8  
} ; &O{t^D)F  
d:3= 1x  
h~.V[o7=  
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: #[(0tc/  
7?]!Ecr"  
z{V8@q/  
T;%+]:w<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %rFllb7  
?7 X3 P  
u dUXc6U  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;l#?SYY  
U*xxrt/On/  
,"C&v~  
:9O|l)N)W=  
二. 战前分析 `0[fLEm  
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。 tQ6|PV  
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 tQCj)Ms'X  
Z0z)  
xF^r`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wISzT^RS  
  /* --------------------------------------------- */ }(rzH}X@  
vector < int *> vp( 10 ); *q[^Q'jnN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Y/!0Q6<[2Y  
/* --------------------------------------------- */ tdb4?^.s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fIlIH  
/* --------------------------------------------- */ `v<f}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3V!W@[ }:  
  /* --------------------------------------------- */ } _VZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {8W |W2o$!  
/* --------------------------------------------- */ J b|mXNcL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n_ OUWvs  
`C ?a  
34]%d<;A  
_]Z$YM  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1(D1}fcul  
1._1, _2是什么? i|[S5QXCh  
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。 fVv$K&  
2._1 = 1是在做什么?  6.vNe  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ?~]>H A:  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 }" g@E-]N  
dfXV1B5  
q w"e0q%)  
三. 动工 G+;g:_E=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2%*|fF}I  
Dj/Q1KY$m  
)8\Z=uC  
Vc{/o=1u  
template < typename T > Wa@6VY  
class assignment o^N%;d1%E  
  { 8g&uE*7N  
T value; ~V|KT}H  
public : 1. xw'i  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~91uk3ST?  
template < typename T2 > wP+'04H0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8HB?=a2Q<'  
} ; >E{#HPpBi  
"F04c|oR<X  
FUH *]U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  z, :+Oc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $d5&~I  
]q@rGD85K  
QZ_nQ3K  
Ynv 9v\n|  
  class holder ,[+ZjAyG}#  
  { 9? v)  
public :  \q|e8k4p  
template < typename T > p3i qW,[@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >V3W>5X  
  { 6eVe}V4W  
  return assignment < T > (t); 3Ro7M=]  
} BZ8h*|uT"  
} ; =#J 9  
Q2??Kp] 1  
8j({=xbg&  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ?yda.<"g9Y  
,|=iv  
  static holder _1; D}3cW2!9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 wpJ^}+kF  
]g>T9,)l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qM+!f2t  
而不用手动写一个函数对象。 bi,rMgW  
c'>8pd  
c1=;W$T(s  
a .B\=3xn  
四. 问题分析 PLl x~A  
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。 zhD`\&G.  
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。 6oe$)iV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~W5>;6f\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 DRS;lJ2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 KHiYV  
L8%=k%H(1  
五. 问题1:一致性 &ij^FAM  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| h=mI{w*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 GZ-n! ^  
aa'0EU:  
struct holder (*c`<|)  
  { 5[0l08'D  
  // \ltErd-  
  template < typename T > !'c6Hs  
T &   operator ()( const T & r) const %t(, *;  
  { H znI R  
  return (T & )r; INeWi=1  
} %u<&^8EL+#  
} ; A X^3uRQJ  
U{.+*e18  
这样的话assignment也必须相应改动: '{1W)X  
;FIMCJS  
template < typename Left, typename Right > yBD.Cs@  
class assignment 8O}A/*1FJ  
  { &)/H?S;yN  
Left l; j/; @P  
Right r; 5Od(J5`  
public : Qg86XU%l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;Ln7_  
template < typename T2 > ph5xW<VNP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "J0Oa?  
} ; l)2HHu<  
kKI!B`j=  
同时,holder的operator=也需要改动: ^y;OHo  
9X*eE  
template < typename T > P"[l86:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ) J:'5hz  
  { /(z0I.yE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); EUYa =-  
} p'9 V. _h  
aL$c).hq0  
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。 UC<[z#]\;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {{#a%O  
LU 5 `!0m  
return l(rhs) = r; tkUW)ScJ  
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。 y}H*p  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d5Eee^Qu/  
2*UE&Gp  
template < typename Tp > 9-e[S3ziM  
class constant_t (J?}eb;>n  
  { IQIb\OUo!v  
  const Tp t; hr 6LB&d_  
public : _|Kv~\G!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vVvt ]h  
template < typename T > .w*{=x0k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3:CQMZ|;@  
  { f T+n-B  
  return t; Wy0a2Ve  
} M cMK|_H  
} ; iTtAj~dfZ  
SS<+fWXE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v"?PhO/{=  
下面就可以修改holder的operator=了 \c@qtIc  
%<#$:Qb.  
template < typename T > s D8xH  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const - EX3' [*'  
  { N_WA4?rB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \]d*h]Hms  
} 8b#Yd  
<LA`PbQa  
同时也要修改assignment的operator() ~Hs]}Xo  
h0EGhJs  
template < typename T2 > m6ZbYF-7W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } IUBps0.T\  
现在代码看起来就很一致了。 r~B Qy'  
a[{QlD^D  
六. 问题2:链式操作 ?p/kuv{\o#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |@n{tog+-  
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。 [HZCnO|N  
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。 ch2e#Jf8  
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。 DF&jZ[##  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dXcMysRc%&  
3B_} :  
template < typename T > )9sr,3w  
struct result_1 2|_Jup  
  { K+TTYQ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; JNz"lTt>[g  
} ; eG)/&zQ8  
ez<wEt S  
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: cB"F1~z  
Exo`Z`m`U  
template < typename T > =[-- Hf  
struct   ref 7g<`w LAH  
  { DEeL 48{R  
typedef T & reference; xo"4mbTV  
} ; 5Vm}<8{  
template < typename T > n N]vu  
struct   ref < T &> !A<XqzV]  
  { ?lw[  
typedef T & reference; @p'v.;~#  
} ; 5FR#_}k]_F  
y&I|m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X52jqXjg  
nQYS{`hk  
template < typename T > BU?MRcHC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U;A5-|C  
  { 7 V1k$S(  
  return l(t) = r(t); Vv"wf;#  
}  $.]t1e7s  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ,,j=RG_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )A+j  
*9:6t6x  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 vi.AzO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gkn/E}K#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bb_jD^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L$kAe1 V^m  
最后的布局是: <!nWiwv  
                Add ->25$5#  
              /   \ >^ 1S26  
            Divide   5 $5AtI$TV_!  
            /   \ ifCGNvDR  
          _1     3 <T% hfW  
似乎一切都解决了?不。 <`p'6n79  
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。 7[<sl35  
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。 &,kB7r"  
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: 8ch~UBq/  
9: |K]y  
template < typename Right > $YQ&\[pDA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const KX}dn:;(3  
Right & rt) const ok _{8z\#  
  { F`}w0=-*(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uU !i`8  
} : MmXH&yR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C>;8`6_!gU  
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。 p. ~jo  
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。 12DdUPOi  
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。 H+&w7ER  
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。 BRLU&@G`1  
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? <ORz`^27o  
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: =F-^RnO%\  
Ln%_8yth  
template < class Action > 10a*7 L  
class picker : public Action Br^b%12ZRS  
  { m95$V&  
public : Q&'Nr3H#tZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} q5?mP6   
  // all the operator overloaded Xz@;`>8i  
} ; #]HjP\C  
Y9ce"*b  
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。 sO-R+G/^7  
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: 3n)iTSU3  
%,q#f#  
template < typename Right > ,#;ahwU~s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const uM<+2S  
  { jCv+m7Z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &WU*cfJn)A  
} gUtbCqDS  
I}A#*iD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > C:EoUu  
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。 ;mxT >|z  
_[tBLGXD  
template < typename T >   struct picker_maker _ILOA]ga#  
  { #,{v Js~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; rzj'!~>U  
} ; kYa' ] m  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > HliY  
  { xEWa<P#.u  
typedef picker < T > result; CfnCi_=[`  
} ; ne*aC_)bT  
O5%F-}(:  
下面总的结构就有了: PS]X Lz  
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。 X0=- {<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。 3yX^R^`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %6:2cR  
至此链式操作完美实现。 78#ud15Ml  
;9sVWJJCw  
TrA Uu`?#  
七. 问题3 qz2d'OhmtH  
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。 ]g!<5 w  
u[qtuM?&  
template < typename T1, typename T2 > 0evZg@JP`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V-u\TiL  
  { t\0JNi$2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9:~^KQ{?  
} j zp%.4/j  
sB!A:  
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: u8=|{)yL  
qT%E[qDS  
template < typename T1, typename T2 > I2Q?7p  
struct result_2 5toNEDN  
  { svgi!=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; T^>cT"ux_  
} ; #2=30  
nTlrG6  
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? /UAj]U  
这个差事就留给了holder自己。 A 76yz`D  
    mL+ps x+  
[%q":Ig  
template < int Order > %hQ`b$07t  
class holder; z05pVe/5  
template <> dGN*K}5  
class holder < 1 > @) wXP@7  
  { c+VUk*c3  
public : qQryv_QP  
template < typename T > Jy$-)  
  struct result_1 J],BO\ECH  
  { c6.|; 4  
  typedef T & result; c5u?\  
} ; =p:6u_@XWj  
template < typename T1, typename T2 > dksnW!  
  struct result_2 2x CGr>X  
  { 07&S^ X^/  
  typedef T1 & result; Pr'py  
} ; Rk^&ras_  
template < typename T > WOoVVjMM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W=+ag<@  
  { SM?<woY=*  
  return (T & )r; I.x>mN -0  
} <jjaqDSmz  
template < typename T1, typename T2 > K;O\Pd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y6\#{   
  { qr1^i1%\  
  return (T1 & )r1; V#Eq74ic  
} :}cAq/  
} ; >~k Y{_  
H6QQ<~_&  
template <> )Q`<O  
class holder < 2 > n"vI>_|G  
  { &40d J~SQ  
public : |/Z4lcI  
template < typename T > 6|x<) Gc  
  struct result_1 O,PHAwVG%L  
  { Q}]u n]]Zt  
  typedef T & result; 4}`MV.  
} ; ?e*vvu33!  
template < typename T1, typename T2 > ~$<@:z{*  
  struct result_2 -i4gzak  
  { R8_qZ;t:z  
  typedef T2 & result; !+U.)u9 '  
} ; na>B{6  
template < typename T > -lHJ\=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >"b"K{t  
  { O4{&B@!  
  return (T & )r; O1PdM52  
} "wc $'7M  
template < typename T1, typename T2 > ~j_H2+!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dx#N)?  
  { pw8'+FX  
  return (T2 & )r2; a?dM8zAnc  
} TM9>r :j'  
} ; G1BVI:A&S  
K7U<~f$OiN  
qW9|&GuZ$  
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> >。 6Z 7$ZQ~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b`' ;`*AN+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Mmn[ol  
Iq9+  
return l(i, j) = r(i, j); +4 dHaj6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) e3.TGv7=  
.,4&/cd  
  return ( int & )i; !&kOqc5:t<  
  return ( int & )j; >ObpOFb%  
最后执行i = j; -Q/Dbz#-  
可见,参数被正确的选择了。 ; 1WclQ!(  
gNJ\*]SY  
$k dfY'u  
FM5$83Q  
Nz8iU@!a  
八. 中期总结 [(1O_X(M  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ;:OJQFu%4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x:(e: I8x(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gDH x+"?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K4KmoGb  
9%8T09I!  
W cnYD)  
CwAl-o  
H]-nm+  
h6#  
九. 简化 c?|/c9f  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 !zeBxR$&o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^^Y0 \3.  
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: H 74hv`G9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0x84 Ah)  
  +-*/&|^等 8164SWB  
2. 返回引用。  /YHeO  
  =,各种复合赋值等 j_Fr3BWS  
3. 返回固定类型。 XHV+Y+VG  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) RZ -w,~  
4. 原样返回。 6eb5q/  
  operator, 7}xKiHh:  
5. 返回解引用的类型。 3|C"F-'<  
  operator*(单目) t]V)3Ww  
6. 返回地址。 RGcT  
  operator&(单目) Q x:+n`$/  
7. 下表访问返回类型。 XHW{EVcF  
  operator[] W[b/.u5z:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2- )Ml*  
  operator<<和operator>> l{ k   
'lWNU   
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。 ]HRE-g  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0GB6.Ggft  
$*tuv ?  
template < typename Left > %j'lWwi  
struct value_return #ws6z`mt  
  { pz(clTOD:  
template < typename T > ?C_%"!GR  
  struct result_1 6rk/74gI,a  
  { Wd[XQZ<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CN zK-,  
} ; #SL/Jr DZ  
9F3`hJZRy>  
template < typename T1, typename T2 > r`lgK2r\  
  struct result_2 zX3O_  
  { 8ciLzyrY*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +ISB"a  
} ; Re=bJ|wo  
} ; 8s|r'  
a-7nA  
^s%Qt  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WvR}c  
"~GudK &  
下面我们来剥离functor中的operator() pt=[XhxC(>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: H`fkds  
X,~8 ) W  
return l(t) op r(t) \4V'NTjB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) GU!|J71z  
return op l(t) am`eist:  
return op l(t1, t2) J9 /w_,,R$  
return l(t) op "5{\0CfS  
return l(t1, t2) op 4((Z8@iX/  
return l(t)[r(t)] 9~N7hLT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %e _WO,R  
U9Y'eP.2  
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: u+{5c5_  
单目: return f(l(t), r(t)); ]SK(cfA`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); DK:d'zb  
双目: return f(l(t)); p/@z4TCNX  
return f(l(t1, t2)); {`-EX  
下面就是f的实现,以operator/为例 qlSMg;"Ghw  
^y&l!,(A   
struct meta_divide E#T'=f[r~  
  { bMgp  
template < typename T1, typename T2 > :5;[Rg5 2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) lG q;kIQ  
  { JG4Tb{F=  
  return t1 / t2; =MMWcK&  
} a29mVmi>  
} ; 9gjx!t>`H  
tEb2>+R  
这个工作可以让宏来做: XfB;^y=u8  
2 !{P<   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y#r=^r]l)  
template < typename T1, typename T2 > \ qD 2<-E&M/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K?P.1H`  
以后可以直接用 (RGl, x:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) lnTl"9F  
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 aFKks .n3  
(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。。。) Il!iqDHz3  
Dz.U&+*  
^ 3Vjmv  
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 l46O=?usDX  
d@`yRueWiV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w W-GBY3  
class unary_op : public Rettype T Li0*)}  
  { ci ,o'`Q  
    Left l; W.>yIA%  
public : !1|f,9C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6? 2/b`k  
.nT"f>S&'  
template < typename T > a]75z)X R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jg^tr>I~  
      { tw^V?4[Miu  
      return FuncType::execute(l(t)); !SVW}Q=5#  
    } ~ 5`Ngpp  
]kc]YO7i%R  
    template < typename T1, typename T2 > * _U z**M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D,]m7 yFT  
      { C!v0*^i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `4XfT.9GT  
    } k5W5 9tz  
} ; $yRbo '-  
N/]TZu~k z  
 RtK/bUa  
同样还可以申明一个binary_op VM|8HR7U  
>[ywrB ?T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PL wa!j  
class binary_op : public Rettype ?DM-C5$  
  { dDAdZxd  
    Left l; cND2(< jx:  
Right r; +HUI1@ql  
public : (,HA Os  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }?"f#bI  
yU&A[DZQ  
template < typename T > B-JgXW.\0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]oZ$,2#;~  
      { ePB=aCZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w Xfy,W  
    } >(*jL  
UIbVtJ  
    template < typename T1, typename T2 > (Z sdj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l0Y(9(M@  
      { foaNB=,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (iH5F9WO  
    } $O7>E!uVD  
} ; ( ]'4_~e  
v='7.A  
eRC@b^~  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 mi i9eZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 IN),Lu0K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {U7j  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 0p:n'P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! amgYr$)m  
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。。。 NcRY Ch  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6SW:'u|90  
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) SbrBlP: G  
下面是修改过的unary_op liPUK#  
?\.P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \/lH]u\x  
class unary_op v&p\ r'w  
  { $:F]O$A  
Left l; %]RzC`NZ  
  F71.%p7C8"  
public : Bglh}_X  
ytr~} M%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <dh7*M  
!)KX?i[Q  
template < typename T > dorZ O2Uc  
  struct result_1 <eb>/ D  
  { (T!Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; e>y"V; Mj  
} ; 99H&#!~bSS  
|Ax~zk;  
template < typename T1, typename T2 > 3>/Yku)t  
  struct result_2 ?ZE1>L7e  
  { 8x[q[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $UgM7V$  
} ; "P'W@  
cMI QbBM  
template < typename T1, typename T2 > G)iV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "VB-=. A  
  { FG1$_zN |  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a4O!q;tu7  
} PtwE[YDu  
#Z(8 vA^@  
template < typename T > 8iR%?5 >K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w~X1Il7A  
  { ``K.4sG  
  return OpClass::execute(lt(t)); -E?h^J&U  
} !~"q$T>@  
UvxJ _  
} ; }=az6cLE2  
0 B>{31)  
r68'DJ&m3  
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 teQ%t~PJ-&  
好啦,现在才真正完美了。 66Huqo  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3Q Zw  
$yI!YX&  
template < typename Right > ?:~Y%4;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7-Fh!=\f/  
  { g_5:o 3s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +mYD DlvI  
} N@)tU;U3O  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 zf4@:GM`  
&=xm>;`3  
cdf8YN0!  
=0MW+-  
~;3N'o  
十. bind LezM=om.  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 BoHMz/DB  
先来分析一下一段例子 TCv}N0  
}q)o LC  
a$l/N{<.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J}nE,U2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 uJ{N?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Pv+[N{  
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。 nkSYW]aQ1g  
我们来写个简单的。 q_ykB8Ensa  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Y_xPr%%A  
对于函数对象类的版本: q;InFV3rv  
wBA[L}  
template < typename Func > vn KKK.E  
struct functor_trait m+s^K{k}  
  { htq#( M  
typedef typename Func::result_type result_type; 1#&*xF "  
} ; AFF7fK  
对于无参数函数的版本: BJ@tU n  
w`UB_h#Bl  
template < typename Ret > Tmg~ZI:MW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .3t[M0sd  
  { RL[?&L$7^%  
typedef Ret result_type; ?s dVd  
} ; tz6d}$  
对于单参数函数的版本: x3MV"hm2  
)R<hYd  
template < typename Ret, typename V1 > gV9 1=Pj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > C;y3?+6P$  
  { O)kC[e4  
typedef Ret result_type; ~Q0gSazXFt  
} ; n[[rI0]g  
对于双参数函数的版本: )K4 |-<i  
a.y_o50#T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S=n,unn#t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?ye) &  
  { <9@I5 0;  
typedef Ret result_type; 4Sfv  
} ; e@Q<hb0<eU  
等等。。。 YrS%Yvhj0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0-oR { {  
f|cd_?|  
template < typename Func > .|NF8Fj  
struct func_return -y1%c^36_J  
  { $21+6  
template < typename T > _O Tqm5_  
  struct result_1 ?PO~$dUc]  
  { +FP*RNM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YYzj:'  
} ; Q *![u5#  
h1^q};3!W\  
template < typename T1, typename T2 > >sv|  
  struct result_2 -%I]Q9  
  { }:5AB93(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;3s_#L  
} ; L 5J=+k,  
} ; =cs;avtL  
)Fe-C  
F0t!k>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l4I@6@  
ZTfs&5  
template < typename Func, typename aPicker > D0Oh,Fe#M\  
class binder_1 <(TTYf8lS  
  {  (f,D$mX  
Func fn; 0Y,_ DU  
aPicker pk; 0C#1/o)o  
public : GU8b_~Gk?  
rZ/,^[T  
template < typename T > E5w. wx  
  struct result_1 K, ae-#wgb  
  { OW<i"?0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; k6_RJ8I  
} ; {w$1_GU  
7hqa|  
template < typename T1, typename T2 > I83ZN]  
  struct result_2 #/Y t4n  
  { 8zP{Cmm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vz</|s  
} ; qsk8#  
*y9 iuJ}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9&q<6TZz  
(D]l/akP  
template < typename T > >:!TfuU^R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ad xCP\S&  
  { !([Q1r{u  
  return fn(pk(t)); br*L|s\P\9  
} U$@p"F@P  
template < typename T1, typename T2 > )sWdN(E3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const axW3#3#`  
  { -yHVydu=  
  return fn(pk(t1, t2)); =/&ob%J)9]  
} 4# MvOjA5[  
} ; dVmI.A'nbp  
PsU.dv[  
4h\MSTF*  
一目了然不是么? 3/+9#  
最后实现bind QkBT, c  
.|}ogTEf  
PdcF  
template < typename Func, typename aPicker > [8l;X:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) n|dLK.Q  
  { 2siUpmX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Gnop  
} /.l8Jb4  
O'{UAb+-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?}\aG3_4  
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。 |q"WJQ  
/bv `_ >  
十一. phoenix -H5n>j0!{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u1s^AW8 y  
#m{K  
for_each(v.begin(), v.end(), PXof-W  
( 12n5{'H2%  
do_ J;,6ydf8!  
[ jU |0!]  
  cout << _1 <<   " , " Y4e64`V)  
] gO_{(\w*  
.while_( -- _1), KoZ" yD  
cout << var( " \n " ) [hSE^ m  
) ;A7HEx  
); D[U[ D  
- ?_aYJ  
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: 3CK4a,]Dm  
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 _doX&*9u  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 dIgaw;Ch]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /_ }xTP"9  
teH $hd-q  
FZ'|z8Dm  
template < typename Cond, typename Actor > < ek_n;R  
class do_while ":EfR`A#  
  { aRPgo0,W1  
Cond cd; yb*P&si5bY  
Actor act; ]`)50\pdw  
public : Mk9'  
template < typename T > pt.0%3  
  struct result_1 UhQ[|c  
  {  5 fY\0  
  typedef int result_type; JYB"\VV  
} ; j3jf:7 /\  
2V %si6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #D~atgR  
>Vz Gx(7q  
template < typename T > (~}IoQp>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %tEjf 3  
  { |3`Sd;^;  
  do )/kkvI()l  
    { +U_> Bo  
  act(t); 0PO'9#  
  } G,I[zhX\  
  while (cd(t)); v J9Uw  
  return   0 ; LDqq'}qK6  
} t &XH:w&j  
} ; yo]!Zn  
d 1VNTB  
T^.;yU_B?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k?ubr)[)  
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。 U/'"w v1y  
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。 7WK^eW"y8  
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。 7wS )'zR;  
下面就是产生这个functor的类: +M-x*;.  
ZlD\)6 dZ  
C%#=@HC  
template < typename Actor > K0$8t%Z.  
class do_while_actor ; mnV)8:F  
  { ^Uss?)jN4  
Actor act; 17g\XC@ Cl  
public : tj/X 7|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rUvjc4O}  
!wy Qk  
template < typename Cond > ^]:w5\DG  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o}H7;v8H  
} ; )jk X&7x  
8sb<$M$c  
#G2~#\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (#x <qi,T  
最后,是那个do_ .w=( G  
Y/cnj n  
}pOL[$L  
class do_while_invoker (3 xCW  
  { ;mH O#  
public : <>JN&#3?  
template < typename Actor > NFq&a i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .y'iF>QQ\  
  { _aa3;kT_  
  return do_while_actor < Actor > (act); !]AM#LJ  
} feM%-  
} do_; {"|P  
OI0#@_L&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2z9\p%MX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 IsjxD|u  
最后来说说怎么处理break和continue PqV9k,5f  
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。 U6^x(2De  
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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