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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bR!*z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H:BWv08~5  
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, %g4G&My@J  
[,TuNd  
P*6B+8h"5g  
Pp[?E.]P  
  class filler 'J&$L c  
  { zviEk/:zm  
public : 0XBv8fg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C-abc+/  
} ; h$EH|9HAb  
>>voLDDd  
s1xl*lKX%  
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: gSP]& _9j  
4jl UyAD  
~4\J }Kn  
 cf#2Wg)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %(,Kj ~0  
7Rf${Wv0  
e:E:"elr]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ap{p_~~iJ  
Y9)uy 8c  
A&OU;j]  
]E\o<"#t/  
二. 战前分析 'Tn i;  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 WKib$(%f6  
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 .mzy?!w0q  
0yhC_mI  
YQWGv,47\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *E0dCY$  
  /* --------------------------------------------- */ }j^asuf~c  
vector < int *> vp( 10 ); Wp" +\{@)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Wm{Lg0Nr  
/* --------------------------------------------- */ r%*,pN7O  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); diF-`~  
/* --------------------------------------------- */ n 7Mab  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); nm)H\i  
  /* --------------------------------------------- */ );o2e V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~)X yrKw  
/* --------------------------------------------- */ u]K&H&AxT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4NaL#3  
7JvBzD42  
%l4LX~-:  
{k4)f ad\  
看了之后,我们可以思考一些问题: /a}F ;^  
1._1, _2是什么? e5/f%4YX  
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。 `52+.*J+%  
2._1 = 1是在做什么? +yvtd]D$2W  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 !7C[\No(  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 R_IUuz$e  
,@mr})s  
?RyeZKf  
三. 动工 &M p??{g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =P}ob eY  
$l05VZ  
9Z.Xo kg  
7>#?-, B  
template < typename T > ZG29q>  
class assignment wldv^n hM  
  { >yr:L{{D}G  
T value; AgEX,SPP  
public : 5L6_W -n{  
assignment( const T & v) : value(v) {} PE $sF ]/  
template < typename T2 > i2]7Bf)oV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S{HAFrkm7  
} ; |]--sUx:  
BG>fLp  
-MEp0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1:!_AU?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6# [  
]S@zhQ  
RLy(Wz3%  
-|0nZ  
  class holder ,sw|OYb  
  { -BQoNEh  
public : t1Ty.F)r  
template < typename T > nHAET  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const eh\_;2P  
  { S#h-X(4  
  return assignment < T > (t); =geopktpf  
} H( L.k;B  
} ; ?4k/V6n@y  
.|\}] O`  
cQg:yoF  
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: RT+pB{Y  
JVfSmxy.  
  static holder _1; srzlr-J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 GkwdBy+  
Dj?84y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z) :LF<  
而不用手动写一个函数对象。 2VpKG*!\  
rra|}l4Y  
5 [GdFd>{  
qQ&=Z` p!  
四. 问题分析 {lam],#r  
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。 4d x4hBd  
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。 ?04jkq&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "SMRvi57T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V^* ];`^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .(J~:U  
ttP|}|O  
五. 问题1:一致性 \wjT|z1+Y  
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?| 9%#u,I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z;ze{Vb  
CMhl*dH  
struct holder :9H`O!VF  
  { fA$2jbGW  
  // KPi_<LuK  
  template < typename T > ;B^ 9sr  
T &   operator ()( const T & r) const r+Pfq[z&  
  { EpW89X  
  return (T & )r; wC>}9OM  
} O#_\@f#[  
} ; A!$;pwn0  
*/_$' /q V  
这样的话assignment也必须相应改动: /KTWBcs 7  
WJlJD*3  
template < typename Left, typename Right > 9^?2{aP%  
class assignment W-RqooEv  
  { o[aP+O Md  
Left l; sC'PtFK8z  
Right r; :R'={0Jg  
public : h wi!C}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Cl8S_Bz  
template < typename T2 > G_QV'zQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K3*-lO:A9  
} ; 3^Q;On|  
J4]tT pu"K  
同时,holder的operator=也需要改动: :u,Ji9 u  
'WNq/z"X  
template < typename T > 5oe{i/#di  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r0Zj'F_e  
  { A I v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >:bXw#w]  
} (j(hr'f  
);/p[Fd2]  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Yc:>Yzj(z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (kVxa8 0  
`.g'bZ<v/  
return l(rhs) = r; v\g1 w&PN  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ` Nv1sA#C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3U! l8N2  
+Mb}70^  
template < typename Tp > mYqLqezAA  
class constant_t _=9m [  
  { xS;tmc  
  const Tp t; y:Agmr,S  
public : l>6p')F!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I  :8s3;  
template < typename T > hGI5^!Cq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \'&,9lP  
  { bduHYs+rq  
  return t; "g/UpnH  
} )Wk&c8|y  
} ; +fHqGZ]  
:|-^et]a8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i&-g  
下面就可以修改holder的operator=了 x=N0H  
KvjH\;78  
template < typename T > ;)vs=DK:)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 55Xfu/hQ  
  { As??_=>4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t1p[!53(  
} {>3w"(f7o  
zpy&\#Vc  
同时也要修改assignment的operator() "2:#bXM-  
v?o("I[ C  
template < typename T2 > ;+n25_9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5*O]`Q7  
现在代码看起来就很一致了。 ?{~. }Vn  
`a8&7 J(  
六. 问题2:链式操作 =kw6<!R  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 n>YgL}YZ?  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 zomg$@j  
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。 k~]\kv=  
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。 BQ {'r^u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct DCgiTT\  
6W'2w?qj?4  
template < typename T > N8Un42  
struct result_1 9$^v*!<z\  
  { zTze %  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; OKCX>'j:S  
} ; h=_h,?_  
h)T-7b  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: {#l@9r%  
wtQ(R4  
template < typename T > .-: 6L2  
struct   ref xKoNo^FF  
  { Of{'A  
typedef T & reference; m A|"  
} ; mh~n#bah  
template < typename T > .DcuJC=  
struct   ref < T &> :yAvo4 )  
  { jqy?Od )  
typedef T & reference; Xqas[:)7+  
} ; po+ 1  
D"n 3If%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1;9  %L@  
g$S<_$Iey  
template < typename T > zyFbu=d|O:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?[q.1O  
  { b"z9Dpv  
  return l(t) = r(t); A\<WnG>xjP  
} cWL 7gv\|  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 <txzKpM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p%*! ]JRS  
,_yf5 a  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 N%`Eq@5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wB W]w  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 JY@x.?N5$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `!g XA.9Uv  
最后的布局是: ( j~trpe,  
                Add qxglA*/ [  
              /   \ XWFuAE  
            Divide   5 \) T4NN  
            /   \ :n<<hR0d  
          _1     3 5VPP 2;J  
似乎一切都解决了?不。 M kadl<  
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。 ~0@+8%^>;  
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。 iG;GAw|E  
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: cX/ ["AM  
%j?<v@y  
template < typename Right > 18U CZ;)>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )|@UY(VZ^  
Right & rt) const kzLtI w&.  
  { p![CH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IT0*~WMZ  
} />9?/&N6"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 YG6Kvc6T  
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&?do{YQ)  
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。 SpUcrK;1  
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。 onj:+zl  
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。 7|Tu@0XXA  
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? ;1 02ddRV  
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: nf MQ3K P  
[bvIT]Z  
template < class Action > )v67wn*1A  
class picker : public Action ]gQ4qu5  
  { Ng3MfbFG  
public : jE{2rw$ZJ?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KwiTnP!Dca  
  // all the operator overloaded cTeEND)  
} ; &~7b-foCq  
A@0%7xm  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ^KJIT3J(#  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Gm.n@U p  
ryq95<lF  
template < typename Right > Y?z@)cL  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const eOQUy +  
  { kEE8cW3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XK>/i}y  
} YFCP'J"Z  
+)fl9>Mb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !:mo2zA  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0VB~4NNR  
+`x8[A)-  
template < typename T >   struct picker_maker Osdw\NNH~M  
  { QMfa~TH#p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [S/]Vk|4  
} ; ]64mSB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *_z5Pa`A  
  { NVMhbpX6  
typedef picker < T > result; Z?5kO-[  
} ; \S@;>A<J  
'%`W y@  
下面总的结构就有了: {qCmZn5  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 WKQVT I&A.  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 #<bt}Tht  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @hiwq 7[j  
至此链式操作完美实现。 <;.Zms${@  
N}>XBZy  
mlY0G w_e  
七. 问题3 8_K22]c5  
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。 Q+[e)YO)  
XX,iT~+-  
template < typename T1, typename T2 > 0*"auGuX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \z<B=RT\  
  { v3+ \A q   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9(Vq@.;Z`j  
} /)xG%J7H  
u|7d_3 ::  
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: i=-zaboo  
4XDR?KUM  
template < typename T1, typename T2 > 9 I> 3p4]  
struct result_2 @#}9?>UV  
  { vS:%(Y"!<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;PJWd|3  
} ; 0sRby!  
4?X#d)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? . oUaq|O  
这个差事就留给了holder自己。 *tjE#TW  
    2i4FIS|z0  
Xz0jjO,  
template < int Order > 0CxQ@~ttl  
class holder; A?3hNvfx  
template <> lkV% k1w  
class holder < 1 > y5.Z<Y  
  { G|yX9C]R   
public : Mu18s}  
template < typename T > 3mgFouX2x,  
  struct result_1 vt[4"eU  
  { 8h~v%aZ1  
  typedef T & result; uRKCvsisX  
} ; n\5` JNCb  
template < typename T1, typename T2 > ]?xF'3#  
  struct result_2 viAvD6e  
  { EW1 L!3K  
  typedef T1 & result; &3>ki0L  
} ; -3X#$k8  
template < typename T > =eSG7QfS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zGu(y@o  
  { Y2j>lf?8  
  return (T & )r; @dcT8 YC  
} *"0Yr`)S  
template < typename T1, typename T2 > t(CdoE,6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |,5b[Y"Dt  
  { BG"~yyKA  
  return (T1 & )r1; Tn/T :7C  
} iqghcY)  
} ; nbw&+dcJ8  
x$AF0xFO  
template <> qJFBdJU(1  
class holder < 2 > "tUXYY  
  { 1^R@X  
public : tsU.c"^n  
template < typename T > bc5+}&W  
  struct result_1 ";9cYoKRY  
  { {J%hTjCw  
  typedef T & result; SZ~Ti|^  
} ; LDW":k|  
template < typename T1, typename T2 > A7 .C  
  struct result_2 t qbS!r  
  { TvAA  
  typedef T2 & result; rOB-2@-  
} ; xzy7I6X  
template < typename T > ,Vt7Kiu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '  G-]>  
  { ^M  PU?k  
  return (T & )r; 1okL]VrI  
} abWmPi  
template < typename T1, typename T2 > rZe"*$e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IO`.]iG  
  { >f19P+  
  return (T2 & )r2; J:'cj5@  
} WO)rJr!C  
} ; 6t TLyI$+  
0X`Qt[  
"a-Ex ]  
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> >。 7s,IT8ii  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: t'_Hp},  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: AGn:I??  
LCRreIIgZ  
return l(i, j) = r(i, j); @W=#gRqQPy  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) vX)JJ|g  
4/S 4bk*8  
  return ( int & )i; 7h<Q{X<A  
  return ( int & )j; LSNa  
最后执行i = j; %U)/>Z  
可见,参数被正确的选择了。 $91c9z;f^  
7NMQUN7k '  
2K!3+D"  
#SQT!4  
bec n$R  
八. 中期总结 wS <d8gw  
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: Eg5|XV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 nu}$wLM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 PNd]Xmv)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor O!lZ%j@%  
782be-n  
Zb8Ty~.\P  
'73dsOTIT  
Y;p _ff  
jB:$+k|~.  
九. 简化 05LVfgJ'q  
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。 b~Op1p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a:Y6yg%1>  
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: S WVeUL#5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 H`njKKdR  
  +-*/&|^等 0_}OKn)J  
2. 返回引用。 BZ">N  
  =,各种复合赋值等 sk\U[#ohH  
3. 返回固定类型。 ,@tkL!"9q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9s6@AJf  
4. 原样返回。 o=_:g >5  
  operator, 4!i`9w$$"  
5. 返回解引用的类型。 }Xr-xh \v  
  operator*(单目) T(MS,AyD]  
6. 返回地址。 B&Q\J>l9S  
  operator&(单目) "yCCei,hA?  
7. 下表访问返回类型。 N#Y%+1  
  operator[] dQYb)4ir  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;gY W!rM  
  operator<<和operator>> 2qo=ud  
+(x^5~QX  
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。 -$f~V\M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l_hM,]T0  
_7'9omq@  
template < typename Left > f_}/JF  
struct value_return P9p:x6  
  { _G|hKk^,  
template < typename T > 9 [v=`  
  struct result_1 |!E>I  
  { rL3<r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; hEi]-N\X  
} ; {YC!pDG  
C8rD54A'M  
template < typename T1, typename T2 > bXF>{%(}E  
  struct result_2 `E+)e?z  
  { )uC],CbW{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @wy|l)%  
} ; GL[#XB>n  
} ; :K>v F`SM  
( NWT/yBx  
usH9dys,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $}V<U m  
Z"#eN(v.N  
下面我们来剥离functor中的operator() njeRzX  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8@]*X,umc  
.) uUpY%K^  
return l(t) op r(t) |z\5Ik!fF]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) SF$7WG3Q  
return op l(t) &[:MTK?x!  
return op l(t1, t2) [ -"o5!0<  
return l(t) op &IsQgS7R  
return l(t1, t2) op -1iKeyyA  
return l(t)[r(t)] 9pUvw_9MY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~\kJir  
!>fYD8Ft,  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: (;v)0&h  
单目: return f(l(t), r(t)); E .^5N~.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1c_gh12  
双目: return f(l(t)); OzY55  
return f(l(t1, t2)); 56gpAc  
下面就是f的实现,以operator/为例 t\~lGG-p  
S$J}>a#Ry  
struct meta_divide uT'_}cw  
  { JwCv(1$GM  
template < typename T1, typename T2 > |T?wM/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  W%LTcm  
  { *z[G+JX  
  return t1 / t2; !<r+h, C  
} f ?8cO#GU  
} ; 6BM[RL?T  
RrrW0<Ed  
这个工作可以让宏来做: n,sf$9"  
(Mi]vK.4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (ii6w d< *  
template < typename T1, typename T2 > \ @(>XSTh9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pRI<L'  
以后可以直接用 @sQ^6FK0G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 79 zFF  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ]=\Mf<  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) z'@j9vT  
Z$ qFjWp  
Rs+rlJq  
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 p@epl|IZp  
7sP;+G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hsV+?#I  
class unary_op : public Rettype yM dEH-?/  
  { &8'.Gw m}  
    Left l; fw>@:m_bK  
public : DxjD/? R8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >! +.M9  
;>^oe:@  
template < typename T > G| 7\[!R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !NWz  
      { }~P%S(zB  
      return FuncType::execute(l(t)); J ytY6HF  
    } 8r '  
2 qRX A  
    template < typename T1, typename T2 > >Gbj1>C}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w:Ui_-4*>  
      { +EJwWDJ!%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (]wi^dE  
    } K/RQ-xd4  
} ; | \Nj  
M=[/v/M=  
j]7|5mC78  
同样还可以申明一个binary_op [vki^M5i|Z  
$>E\3npV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TJ(PTB;  
class binary_op : public Rettype gyH'92ck  
  { ~82[pY  
    Left l; N[ 4v6GS  
Right r; }*Qd]\fy  
public : 2}j2Bhc  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f@l6]z{.L  
RAR0LKGX  
template < typename T > 4X7y}F.J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^}; 4r  
      { H e]1 <tx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~ `2w ul  
    } pTq,"}J!+  
C%d 4ItB >  
    template < typename T1, typename T2 > sh.xp8^)^>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <B 5^  
      { N_<sCRd]9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Rde_I`Ru  
    } ^|}C!t+  
} ; xVoWGz7  
oTZ?x}Z1  
Okk[}G)  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 7=XQgbY/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zO{$kT\r&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~\dpD  
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。 O<4i)Lx2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Wm:3_C +j  
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。。。  N>`+{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b{)('C$  
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) cJA0$)JP&  
下面是修改过的unary_op c 5P52_@  
BEvSX|M>x  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yb/< 7  
class unary_op 0kgK~\^,.O  
  { Lhl) pP17  
Left l; N&NOh|YS  
  :w_F<2d0 0  
public : 9CJUOB>]  
hgj#VY$B  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j>&n5?  
[2w3c4K  
template < typename T > MIa].S#  
  struct result_1 <0P`ct0,i  
  { EC1q#;:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Te'^O,C)y$  
} ; g|<)J-`Q  
2`5(XpYe  
template < typename T1, typename T2 > f<SSg* A;  
  struct result_2 ,<hXNN  
  { }=A6Jv(j  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 37p0*%a":  
} ; :EgdV  
OpxVy _5,  
template < typename T1, typename T2 > :Tuy]]k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `^AbFV 3  
  { ]&/jvA=\l,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); miS+MK"  
} ("/*k  
]kb%l"&  
template < typename T > qjR;c& qR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I.x0$ac7  
  { /<:9NP'^  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'IfM~9'D  
} P05_\ t  
%c^]Rdl  
} ; s+zb[3}  
DDAqgx  
YD@V2gK  
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 wT*N{).  
好啦,现在才真正完美了。 jv2l_  
现在在picker里面就可以这么添加了: yWzvE:!)  
;k b^mJE  
template < typename Right > oeIB1DaI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "6Dz~5  
  { t ?bq ~!X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Slv}6at5  
} [Hd^49<P2  
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。 IR/0gP  
$,i:#KT`  
)>\Ne~%  
A1Q]KS@  
-^#Ix;%  
十. bind ?-@h Nrx  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 `dL9sfj>  
先来分析一下一段例子 1Za\T?V  
`n^jU92  
qsJA|z&6x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [j93Mp  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 42m`7uQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 K03a@:  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Z]SCIU @+  
我们来写个简单的。 |d%Dw^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: WX0@H[$i#  
对于函数对象类的版本: d+&V^qLJ  
Opjt? ]  
template < typename Func > v11mu2  
struct functor_trait 8:t-I]dzk  
  { Wb4sfP_  
typedef typename Func::result_type result_type; MH !CzV&  
} ; l>=c]  
对于无参数函数的版本: ie$=3nZJ}  
/au\OBUge  
template < typename Ret > q>Q|:g&:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #Jm_~k  
  { :m37Fpz&b  
typedef Ret result_type; ! prU!5-  
} ; " g_\W  
对于单参数函数的版本: sL\|y38'  
;bAy 7  
template < typename Ret, typename V1 > ,#c-"x Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ax 3:rl  
  { x65e,'  
typedef Ret result_type; =} vG|  
} ; Ft>ixn  
对于双参数函数的版本: hG ]jm  
Pu9.Uwx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +m+HC(Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H/L3w|2+  
  { qlgh$9  
typedef Ret result_type; @C!q S7k)  
} ; D:F!;n9  
等等。。。 |RjjP 7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy S((8DSt*  
{K|{a  
template < typename Func > }F3Z~  
struct func_return lhjPS!A~  
  { ]3I_H+hU  
template < typename T > tjTF?>^6|  
  struct result_1 v$mA7|(t!  
  { Hv`Zc*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; snK9']WXo  
} ; |j!D _j#U  
Qy$QOtrv  
template < typename T1, typename T2 > p5 [uVRZ  
  struct result_2 ?_^9e  
  { 5$#<z1M.&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T }8aj  
} ; A%2!Hr  
} ; A9R}74e4g  
zCQv:.0L  
stDn{x .  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 z^b\hR   
{otvJ |'N  
template < typename Func, typename aPicker > L{Th>]X  
class binder_1 awawq9)Y  
  { \vT8 )\  
Func fn; \.{JS>!  
aPicker pk; 49#-\=<gt  
public : LNg1q1 P3  
!uZ+r%  
template < typename T > K l4",  
  struct result_1 7]^Cg;EtM:  
  { '|cuVxcE55  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cshUxabB  
} ; -@73"w/  
u)V*o  
template < typename T1, typename T2 > /qCYNwWH9  
  struct result_2 d-* 9tit  
  { Q,4F=b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mA."*)8VNg  
} ; 'L m `L<`  
@N(jd($E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }Q%>Fv  
^U =`Rx  
template < typename T > IQ_0[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tL5Xfd?u  
  { zPmVECS  
  return fn(pk(t)); %,^7J;  
} U %4g:s  
template < typename T1, typename T2 > 4/jY;YN,2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pFK |4u  
  { ceOjuzY  
  return fn(pk(t1, t2)); =.%ZF]Oe+#  
} !69^ kIi$  
} ; </%H'V@  
H )}WWXK  
X=hgLK^3<,  
一目了然不是么? lVFX@I=pI  
最后实现bind ^"Y'zI L  
1Q%.-vs  
gB"Tc[l1  
template < typename Func, typename aPicker > (H F,p,h_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4"2/"D0  
  { 98]t"ny [  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0 mQ3P.9  
} HB}gn2 .1&  
$7r wara  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `SW " RLS3  
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。 2mO#vTX4  
c>R(Fs|6  
十一. phoenix (w- u"1&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q!TbM"  
=4 D_-Q  
for_each(v.begin(), v.end(), $P-m6  
( +,[3a%c)H  
do_ M~Slc*_%  
[ g#:XN  
  cout << _1 <<   " , " GW#kaqC1  
] 3azc`[hl  
.while_( -- _1), )eEvyU  
cout << var( " \n " ) ob7_dWAG  
) [w/t  
); J*Hn/m  
5:d2q<x:{  
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: acZHb[w  
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 ##@#:B  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $iPN5@F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "6d bRo5%  
]mj+*l5  
55DzBV  
template < typename Cond, typename Actor > GN9_ZlC  
class do_while 9/M!S[N9  
  { hn|E<  
Cond cd; &-:yn&f7  
Actor act; C6M/$_l&a  
public : )R@gnTe  
template < typename T > -],?kP  
  struct result_1 cQ41NX@I  
  { `Cf en8  
  typedef int result_type; KUutC :  
} ; +I n"OR%  
g)A0PvEu  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f B96Q  
mv.I.EL  
template < typename T > V^z;^mdd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )T5h\ZO`;  
  {  ;"^9L  
  do FBAC9}V"  
    { emB D@r  
  act(t); -ikuj  
  } :"^< aLj  
  while (cd(t)); PL$F;d  
  return   0 ; UMwMXmZNJ  
} ~ p.W*skD  
} ; Vk_&W.~  
t)Q @sKT6  
('-}"3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X9A[  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 |a$w;s>\  
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。 Z{4aGp*  
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。 AdW2o|Uap  
下面就是产生这个functor的类: rOHW  
TQd FC\@f"  
Q|KD/s??  
template < typename Actor > &] F|U3  
class do_while_actor ><MgIV  
  {  Gy6 qLM  
Actor act; }!<cph  
public : w a<C*o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5b`xN!c  
25c!-.5D  
template < typename Cond > .0E4c8R\X  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; by]|O  
} ; <1+6O[>{  
~: <@`  
!b->u_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7 eQoc2X2  
最后,是那个do_ {kl{mJ*  
w1#jVcUQ  
kr`BUW3  
class do_while_invoker ';\gR/L  
  { <GgtP55  
public : u?3NBc$~A  
template < typename Actor > AJ` v  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const AV 5\W}  
  { O;e8ft '|  
  return do_while_actor < Actor > (act); e_k _ ty`  
} lhA s!\F  
} do_; 9>&tMq  
QcG5PV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? EhPVK6@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .hlQ?\  
最后来说说怎么处理break和continue Qy^z*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。 )cK  tc  
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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